摘要：發生故障時的運行能力也是可用性的關鍵。而不是依靠運行單元的多部署，這些單元不能自行擴展。允許獨立架構，它需要容忍故障，并提供性能可用性保障和服務級協議。這些需要為異步請求響應支持延時和容錯協議。當其不可用時，可能嚴重影響運作。

Gartner 曾在發表過的一篇文章中表示，到2017年，全球50%的企業將使用Web-Scale IT 架構。下面我們來看看 Andre Leibovici 對 Web-Scale IT 的看法：

Web-scale IT 不僅僅是一個流行詞，更是一種設計數據中心和軟件架構的方法，它體現了一種多維概念，包含可擴展性、一致性、容忍度和版本控制等。

Web-scale 描述了現代架構的趨勢，即增長（遠）大于線性速率。Web-scale 系統能夠快速有效地進行處理，并避免在關鍵時刻需要重新架構的瓶頸問題。

Web-scale 架構和屬性并不是一個新鮮的詞條，它們已經在一些大型的網絡公司中系統地使用了，比如谷歌、Facebook 和亞馬遜。然而對比以往最大的區別就在于，這種可擴展到海量計算規模的架構，以往只出現在大型互聯網公司而當下已通過專門的虛擬化定制方法走入主流企業。

在一個內部討論中，Nutanix CEO Dheeraj Pandey 總結了關于 Web-scale 架構的重要概念。而本文對其中一些思想進行了引用，并擴展到其他不同領域。

同時，這里需要注意的是，高擴展性的分布式系統對筆者來說也是一個全新的領域，而筆者也會分享自己的學習收獲。

首先要記住的是：Web-scale 不只適用于 SDS（軟件定義存儲）；它也是大型分布式系統的架構模型。這里有一個視頻講述了什么是 Web-Scale IT。

通過軟件途徑，讓大量運行著標準 x86 硬件的主機可以同時做一件事情。這是 Web-scale 第一次與 SDDC（軟件定義數據中心）交互，在沒有計算機硬件做支撐的情況下。許多服務已經采用這種辦法，包括 SDN（軟件定義網絡）、虛擬服務和 SDS（軟件定義存儲）。

對于管理服務的無單點故障和瓶頸問題，在架構上應有所考慮。故障的容忍度是架構穩定、可擴展分布式系統的關鍵。發生故障時的運行能力也是可用性的關鍵。像 vector clocks、two-phase commit、consensus algorithms、leader elections、eventual consistency、multiple replicas、dynamic flow control、rate limiting、exponential back-offs、optimistic replication、automatic failover、hinted-handoffs、data scrubbing 等技術是構成分布式系統處理故障能力的要素。

Web-scale 系統應該提供一個靈活構建系統的服務，并具備并行構建的能力（http://en.m.wikipedia.org/wiki/Embarrassingly_parallel）。并行方法能夠進行無干擾地接近傳統的顛覆性任務，例如滾動或叉式升級、不間斷集群和所有工作流全部在線。

Web-scale 系統應該能夠被擴展，并且繼續像一個單元那樣正常運行。而不是依靠運行單元的多部署，這些單元不能自行擴展。

Web-scale 允許獨立架構，它需要容忍故障，并提供性能、可用性保障和服務級協議。

Web-scale 系統應該為內部和數據中心通信提供用于完全控制和基于 HTTP 服務自動化的編程接口。這些 APIs需要為異步請求響應支持延時和容錯協議。

Web-scale 系統應該提供自定義（和版本化）的對象。在 SDS 用例，具有編碼能力的自定義磁盤高效地格式化和序列化結構數據，且是可擴展格式，比如 protobuf、Avro 等。這樣，可以不用經常地更新磁盤數據。考慮到規模，Web-scale 不能假定只有一次數據更新。

Web-scale 系統應具有自描述（和版本識別）服務，這樣分布式系統的不同部分可以在不同版本下進行通信，不用期待所有的部分一次升級。

分析軟件為了減少人機交互。在大型網絡公司中，Web-scale 基礎設施與每臺機器管理的 SRE 是1:10000的比例。一般的公司是1:500的比例。這個巨大的差距只能由分析和自動化來填補。

嚴格且最終一致的一致性模型，對 CAP 原理有清楚的理解（一致性、可用性和分區容錯性）（http://en.m.wikipedia.org/wiki/CAP_theorem）。筆者發現 Julian Browne 寫的一篇文章是學習更多 CAP 原理的好資料。

此外，另一個好的例子是 vCenter 服務器。vCenter 應該從頭設計成為一個分布式管理平臺，它能夠利用完全無共享結構，提供零故障操作環境。眾所周知，vCenter 服務器是 vSphere 集群的關鍵性部件。當其不可用時，可能嚴重影響運作。微軟 Hyper-V 和 SCVMM 也是這樣的。

當管理程序是獨立單元，不需要管理服務器即可運行時，就不會有缺乏管理的問題。

如果 vCenter 用 web-scale 原理設計，它不是集群虛擬設備，就是在管理程序核心進行架構。添加到集群的節點越多，處理方式就越靈活。并且當有一個節點不可用，其他節點能夠成為管理端點。

Nutanix 選擇從頭架構數據和控制層，使其成為一個具有上述性能和指導方針的 Web-scale 分布式系統。這些指導方針不僅保證彈性、可擴展性、一致性和容錯性，而且確保它是一個引導將來數據中心創新的平臺。

原文：understanding-web-scale-properties，作者 Andre Leibovici 是 VMware 架構師，兼職作家和博主。 本文系 OneAPM 工程師編譯整理。

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本文轉自 OneAPM 官方博客