轉載請注明來源：Key/Value之王初探：三、解決的分布式存儲場景的應用
一、高可用的服務器場景簡介1.1 應用服務器的無狀態(tài)特性
應用層服務器（這里一般指Web服務器）處理網(wǎng)站應用的業(yè)務邏輯，應用的一個最顯著的特點是：應用的無狀態(tài)性。
PS：提到無狀態(tài)特性，不得不說下Http協(xié)議。我們常常聽到說，Http是一個無狀態(tài)協(xié)議，同一個會話的連續(xù)兩個請求互相不了解，他們由最新實例化的環(huán)境進行解析，除了應用本身可能已經(jīng)存儲在全局對象中的所有信息外，該環(huán)境不保存與會話有關的任何信息。之所以我們在使用ASP.NET 開發(fā)中會感覺不到Http的無狀態(tài)特性，完全是因為幫我們實現(xiàn)了，它是ASP.NET 中保存頁面信息的基本單位，本質是一個HTML中的隱藏域，回調時會將這個隱藏域中的數(shù)據(jù)提交到服務器端。
在很多場景中，用戶都需要和我們的網(wǎng)站系統(tǒng)進行多次的信息交互，這時就需要一種解決方案來克服無狀態(tài)特性所帶來的困境。還好，在巨人的肩膀上，我們已經(jīng)有了很好的解決方案，那就是瀏覽器端的和服務器端的。在一般的單機開發(fā)中（這里一般是指只有一臺Web服務器的情況），服務器端我們通常使用來存儲用戶登錄狀態(tài)（一般是一個自定義對象實例），在多數(shù)的管理信息系統(tǒng)開發(fā)中（畢竟內部系統(tǒng)用戶量不多，一臺Web服務器既提供Web服務又存儲對象內存還算是夠用的）這是很常見的。
但是，在大用戶量下，單機版的就會顯得效率低下，甚至會拖累Web服務器的性能。這是因為：每個用戶的Http請求發(fā)到服務器端后，每臺Web服務器的服務器軟件（例如：IIS、等）都會為該請求創(chuàng)建一個線程來進行處理和響應，但是一臺服務器同一時間可以接收的請求數(shù)畢竟是有限的（這個根據(jù)服務器的配置而定，例如CPU中i3、i5和i7類型分別可以創(chuàng)建的線程數(shù)都各不相同），當某個時間段出現(xiàn)高并發(fā)請求數(shù)的時候（比如：網(wǎng)購秒殺系統(tǒng)中經(jīng)常同一時間會出現(xiàn)海量的并發(fā)數(shù)），那這臺應用服務器將會接收前所未有的請求負載，最終可能會因為承受不了高負載而導致宕機，網(wǎng)站不得不停止服務。
這時旋風空間緩存完成后下載無速度，又想起了那句話：當一頭牛拉不動車的時候，不要去尋找一頭更強壯的牛，而是用兩頭牛來拉車。于是，我們可以采用服務器集群的技術來對Web服務器進行改進，增加N臺Web服務器部署相同的Web應用構成Web服務器集群來對外提供服務，通過負載均衡設備或軟件將海量的并發(fā)請求數(shù)平均地分攤到每臺Web服務器，例如：假設某系統(tǒng)在促銷活動期間同一時刻涌入了10萬個請求，而服務器集群中有5臺Web服務器同時提供服務，這時負載均衡設備就將這個10萬請求通過某種算法較為均衡地分配給其中的Web服務器，平均下來每臺服務器最多就只承擔2萬個請求。
通過服務器集群，已經(jīng)較好地解決了請求負載問題，這時新的問題又來了：由于默認是屬于進程內（）的，也就是說它是存儲在Web服務器的內存里邊的。當構建好集群之后，用戶的會建立在負載均衡設備所分配的其中一臺Web服務器里邊。但是當用戶下一次訪問或者訪問系統(tǒng)中的其他子系統(tǒng)（比如：我首先在百度百科進行登錄了，然后訪問百度貼吧），由于會話還存儲在上一次提供服務的Web服務器里邊，系統(tǒng)校驗規(guī)則（現(xiàn)在這臺Web服務器里邊檢測到?jīng)]有該用戶的）會造成用戶的重復登錄（比如：都是在百度的網(wǎng)頁，它卻讓你登錄好幾次，你爽嗎？很明顯，不爽吧）。這時，就需要我們解決Web服務器集群的管理，下面我們就來看看如何進行Web服務器集群的管理。
1.2 應用服務器集群的管理
我們現(xiàn)在來看看在集群環(huán)境中，管理的幾種常見手段：
①復制：該方案簡單易行，集群中的幾臺服務器之間同步對象，任何一臺服務器宕機都不會導致對象的丟失，服務器也只需要從本機獲取即可。但是，該方案只適合集群規(guī)模較小的情況下。當規(guī)模較大時，大量的復制操作會占用服務器和網(wǎng)絡的大量資源，系統(tǒng)不堪重負。
②綁定：利用負載均衡的源地址Hash算法，總是將源于同一IP地址的請求分發(fā)到同一臺服務器上。這樣的話，在整個會話期間，用戶所有的請求都在同一臺服務器上進行處理，即綁定在某臺特定服務器上，保證總能在這臺服務器上獲取。（這種方案又叫做會話粘滯）。
但是，這種方案不符合高可用的需求。因為一旦某臺服務器宕機，那么該機器上得也就不復存在了，用戶請求切換到其他機器后因為沒有而無法完成業(yè)務處理。因此，很少有網(wǎng)站采用此方案進行管理。
③記錄：利用瀏覽器支持的記錄簡單易行，可用性高，并且支持服務器的線性伸縮，因此，許多網(wǎng)站都或多或少地使用了來記錄。但是記錄有缺點：比如受大小限制、每次請求響應都要傳輸影響性能、用戶關閉了會造成訪問不正常等。
④服務器：利用獨立部署的服務器（集群）統(tǒng)一管理，應用服務器每次讀寫時，都訪問服務器。這種方案實際上是將應用服務器的狀態(tài)分離，分為無狀態(tài)的應用服務器和有狀態(tài)的服務器。
從上面的幾種方式來看，各有利弊，但服務器是最符合高可用需求的方案，也是企業(yè)中經(jīng)常用到的方案。那么，對于有狀態(tài)的服務器，一種較簡單的方法是利用分布式緩存（如、Redis等旋風空間緩存完成后下載無速度，有關Redis的簡單介紹可以閱讀我的博文：NoSQL初探之人人都愛Redis）、數(shù)據(jù)庫等，在這些產(chǎn)品的基礎上進行封裝，使其符合的存儲和訪問要求。綜合上述介紹，我們今天就采用來構建我們的服務器，解決Web服務器集群的的共享訪問。
PS：為什么要采用分布式緩存方案而不采用數(shù)據(jù)庫來存儲？這個就得要分析一下數(shù)據(jù)訪問的性能瓶頸了，一般來說，磁盤IO讀寫的速度是最慢的，因為數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)其實是存儲在文件中的，雖然目前大多數(shù)的數(shù)據(jù)庫都采用了B+樹結構，讀取一條數(shù)據(jù)最多都還是需要4次的數(shù)據(jù)讀寫（三次磁盤訪問獲得數(shù)據(jù)索引及行ID，一次數(shù)據(jù)文件讀操作，終于知道數(shù)據(jù)庫操作多麻煩了）。而分布式緩存例如是以Key/Value這種簡單的形式存儲在服務器的內存里邊的，內存的隨機讀寫速度是完爆磁盤IO的，因此內網(wǎng)+內存的雙內模式是比較完美的方案。
磁盤又分為兩種類型：
①機械硬盤：通過馬達驅動磁頭臂，帶動磁頭到指定的磁盤位置訪問數(shù)據(jù)。它能夠實現(xiàn)快速順序讀寫，慢速隨機讀寫。
②固態(tài)硬盤（又稱SSD）：無機械裝置，數(shù)據(jù)存儲在可持久記憶的硅晶體上，因此可以像內存一樣快速隨機訪問。
在目前的網(wǎng)站應用中，大部分應用訪問數(shù)據(jù)都是隨機的，這種情況下SSD具有更好的性能表現(xiàn)，但是性價比有待提升（蠻貴的，么么嗒）。
二、實現(xiàn)的分布式存儲2.0 案例總體預覽
（1）模擬的登錄案例場景
假設我們有一個基于ASP.NET的信息系統(tǒng)，這個系統(tǒng)使用一個統(tǒng)一的系統(tǒng)登錄頁面進行用戶登錄，登陸后默認跳轉到一個用戶中心主頁，并顯示：歡迎您，{用戶賬號名稱}。
①系統(tǒng)登錄頁面效果：
②用戶主頁效果：
（2）模擬的技術體系選擇
ASP.Net MVC+EF Code First+MySQL+
2.1 初始準備工作
（1）新建一個ASP.NET MVC4的空項目，視圖引擎選擇為“Razor”即可；
（2）在項目中新建一個文件夾，取名為“Lib”，主要存放一些必要的DLL文件；
（3）在項目中添加對這幾個DLL的引用，注意這里引入.dll是為了支持后面的開發(fā)方式，EF版本必須在4.1及以上。PS：你也可以通過 來安裝。到此，我們的準備工作就做好了，接下來就可以開始正式的工作了。
2.2 借助EF 生成MySQL數(shù)據(jù)庫
首先，EF是一種ORM（- ）框架，它能把我們在編程時使用對象映射到底層的數(shù)據(jù)庫結構。ORM框架負責把從數(shù)據(jù)庫傳回的記錄集轉換為對象，也可以依據(jù)對象當前所處的具體狀態(tài)生成相應的SQL命令發(fā)給數(shù)據(jù)庫，完成數(shù)據(jù)的存取工作（常見的數(shù)據(jù)存取操作可簡稱為CRUD：、Read、、）。
EF給數(shù)據(jù)庫應用系統(tǒng)開發(fā)帶來了更高的效率，使用它能更容易地寫出易維護、易擴展的系統(tǒng)，而且性能雖然比不上ADO.NET，但也足夠好，能滿足大多數(shù)開發(fā)場景的需求。與ADO.NET不一樣，EF的抽象層次較高：它把數(shù)據(jù)庫映射為，把數(shù)據(jù)庫中存取的數(shù)據(jù)直接映射為實體（）對象，屏蔽了底層的數(shù)據(jù)庫內部結構，無需直接使用下層數(shù)據(jù)存取引擎所提供的底層對象（比如ADO.NET所提供的，等）完成CRUD。
EF支持三種開發(fā)模式：Code First、 First和Model First。這里我們使用Code First模式，它能幫助我們實現(xiàn)快速開發(fā)迭代的目標。最后，EF不是本文的重點，如果你還不了解EF或者Code First，可以參閱金旭亮老師的《EF走馬觀花》系列文章，這里就不再贅述了。
（1）在文件夾新建一個類，取名為“”。它作為我們的實體類，映射到MySQL數(shù)據(jù)庫中的表（這里MySQL數(shù)據(jù)庫中還未創(chuàng)建這樣的數(shù)據(jù)表）
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（2）再在文件夾新建一個類，取名為“”，使其繼承于，作為EF操作的數(shù)據(jù)庫上下文使用。需要注意的是：這里的name=，為數(shù)據(jù)庫的名字。而這里this..()方法則用于判斷這個數(shù)據(jù)庫是否已存在？如果不存在，那么就創(chuàng)建一個。
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（3）在Web.中新增一個數(shù)據(jù)庫連接字符串，設置為“”，與上面的中的構造函數(shù)中的name保持一致。
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至此，因為我們只用到這一個表，所以現(xiàn)在我們有關數(shù)據(jù)庫與EF的代碼就到此結束。
2.3 自己封裝幫助類對外提供服務接口
（1）在Web.中新增一個，保存服務器的地址列表：
（2）在中新建一個類，取名為“”，我們將其設置為靜態(tài)類，所以方法全是靜態(tài)的，我們無需實例化便可直接調用。可以看到，我們這里使用了靜態(tài)構造函數(shù)來初始化全局靜態(tài)對象，它不屬于任何一個實例，所以這個構造函數(shù)只會被執(zhí)行一次，而且是在創(chuàng)建此類的第一個實例或引用任何靜態(tài)成員之前，由.NET自動調用。
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這里我們沒有對進行一列的配置，采用其默認的配置即可。但是要注意的是：的和的必須保持一致。
2.4 用戶登錄時調用幫助類接口存儲用戶登錄狀態(tài)
（1）在中新建一個控制器，取名為“”。主要用來顯示系統(tǒng)登陸頁和進行用戶驗證的AJAX操作（將用戶存入也在此操作中）。至于登錄頁面的HTML和JS腳本在此就不再贅述，請自行下載Demo文件查看。
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現(xiàn)在來看下這個控制器的核心代碼：
①Index這個主要用于顯示登錄視圖，頁面代碼不再貼出來，只看看下面這個AJAX請求代碼：借助 AJAX向這個提交用戶名和密碼，如果服務器端校驗成功則返回一個JSON對象，瀏覽器端判斷屬性是否為true，如果為true則跳轉到系統(tǒng)主頁。
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②這個則是根據(jù)瀏覽器提交過來的AJAX請求，判斷用戶名和密碼是否正確。這里用到了我們剛剛寫的，首先對它進行實例化。（這一步非常重要，這時我們的MySQL數(shù)據(jù)庫中還木有這個數(shù)據(jù)庫，當?shù)谝淮螌嵗瘯r，EF會幫我們在MySQL中創(chuàng)建這個數(shù)據(jù)庫，其本質其實就是幫我們生成一串：crate ;之類的SQL語句），然后使用表達式這種優(yōu)美的語法去進行校驗。如果你對表達式不熟悉，可以參閱MSDN的《表達式（C#編程指南）》一文來學習下。
③就是最核心的部分，我們采用Guid（保證作為Key的唯一性）作為寫入瀏覽器端的中，并以此作為Key存入分布式緩存中，還給它設置了默認失效時間（這里為20分鐘）。之后，每次瀏覽器向服務器端提交請求時，在HTTP報文中都會附帶上這個，服務器端就可以通過這個作為Key去服務器中查找對象。
PS：一般來說，的數(shù)據(jù)Key的命名是有講究的，這里傳智的老馬推薦了一個命名規(guī)則：{命名空間}-{部門名稱}-{項目名稱}。我們這里就簡單一點，使用Guid來作為Key，因為每次生成的Guid是唯一的。
2.5 封裝解決觸發(fā)前的校驗規(guī)則
（1）在以往的信息系統(tǒng)項目開發(fā)中，我們在系統(tǒng)里邊會做一個全局的校驗器，判斷用戶的每次操作請求是否具有相應的權限，這里我們主要是校驗用戶是否登錄，以便我們在具體的模塊中獲取用戶的對象。單機情況下，我們一般就存入本機進程內的，因此就主要判斷中是否存在登錄狀態(tài)。這里我們使用來存儲對象，那么我們就在每個執(zhí)行前加一段規(guī)則：判斷中是否有當前用戶的登錄狀態(tài)，如果有，則繼續(xù)執(zhí)行。如果木有，那么對不起，請進行登錄。
（2）在中我們可以通過寫一個，使其繼承于Page，重寫事件，再讓其他頁面繼承于，就可以對用戶是否登錄這個校驗應用到所有繼承了的Page類中。那么，在MVC模式中，請求對象不再是xxx.aspx頁面類型，而是//的路由，因此我們需要尋找一種針對的全局過濾方法。額，在此我們不禁想到了一個高大上的英文：AoP（ ），它是軟件開發(fā)中一個較為熱門的話題，利用AOP可以對業(yè)務邏輯的各個部分進行隔離，從而使得業(yè)務邏輯各部分之間的耦合度降低，提高程序的可重用性，同時提高了開發(fā)的效率。因此，我們對增加全局校驗規(guī)則就是將的校驗方法與的業(yè)務處理相分離，使其耦合度降低，也提高了的校驗方法的重用性，符合了AoP的思想。那么，扯了大半天，在ASP.NET MVC中到底如何實現(xiàn)呢？別擔心，我們可以像寫一樣，寫一個來進行處理，使其繼承于，然后將其他需要使用用戶登錄狀態(tài)校驗的都繼承于即可。
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（3）現(xiàn)在來看看上面這段代碼：