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● Crescimento de serviços: Serviços Cloud, Redes
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Internet na AtualidadeInternet na Atualidade
● Tudo na internet está sendo centralizado
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Protocolo HTTPProtocolo HTTP
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Protocolo HTTPProtocolo HTTP
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Protocolo HTTPProtocolo HTTP
(Request x Response)(Request x Response)
Request
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Fonte: http://www3.ntu.edu.sg/
Server SideServer Side
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Client SideClient Side
● Operações ocorridas no lado do cliente
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Renderização da PáginaRenderização da Página
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para podermos garantir a alta
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rápidos para milhões de usuários?
Problema 1: Alta Disponibilidade doProblema 1: Alta Disponibilidade do
registro A do DNSregistro A do DNS
● Todo domínio que possua um site, possui um registro A
apontando para um IP. Ex: linux.com aponta
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Problema 2: Banco de dadosProblema 2: Banco de dados
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Problema 4: Tamanho de objetosProblema 4: Tamanho de objetos
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certifique-se que são aplicados filtros para
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Problema 6: HTTP x HTTPS -Problema 6: HTTP x HTTPS -
Quando utilizar?Quando utilizar?
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Cache, cache, cache!Cache, cache, cache!
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Como criar infraestrutura de sitesComo criar infraestrutura de sites
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● Requisitos
● High Avaiability (HA)
● Load Balance (LB)
● Crescimento Horizontal
● Arquitetura Aberta
● Sem pontos de falhas
Camada de virtualizaçãoCamada de virtualização
● Garante o HA e LB da máquina virtual
● Não garante o HA e o LB da camada de
aplicação
● Permite melhor aproveitamento dos recursos do
hardware
● Qualquer virtualizador pode ser utilizado (KVM,
Xen, Vmware, outros)
● No cenário foi utilizado Vmware como
virtualizador.
Replicação do Banco de DadosReplicação do Banco de Dados
MySQL (Master-Master)MySQL (Master-Master)
● Permite a replicação do banco de dados em outras
instâncias.
● Garante o crescimento horizontal
● Existem diversas soluções para replicação do MySQL.
● Sistema nativo do Mysql
● Sistema nativo Mysql Cluster
● Galera Cluster (Codership)
● Principais problemas das soluções nativas do Mysql:
● Split brain
● Perda de sincronismo
● Complexidade
Galera Cluster (MySQL)Galera Cluster (MySQL)
● Multi-master replication
● Replicação sincrona
● Transparente para as aplicações
● Não é necessário dividir os nós de escrita e leitura
● Replicação em nível de arquivo
● Utiliza sistema de votação - Quorum-based system (mínimo
3 nós para evitar split brain)
● 2 nós → Split Brain!
● Suporta SSL
● Utiliza necessariamente engine Innodb
● Suportado também com MariaDB
Galera Cluster (MySQL)Galera Cluster (MySQL)
HA e LB do banco de dados comHA e LB do banco de dados com
proxyproxy
● Para LB e HA do banco de dados necessita de driver ou
sistema de proxy.
● Proxy: Pen, HAProxy, Pound
● Driver: mysqlnd (PHP), jdbc connector (JAVA)
● Utilizando driver pode necessitar de mudanças de código e
não tem tanta eficiência.
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● Utilizado o HAProxy
HAproxyHAproxy
● Open source HTTP/TCP load balancer
● Pode fazer proxy de vários protocolos
● Utilizado para realizar o balanceamento e alta
disponibilidade do uso do banco de dados.
● Instalado em cada servidor de aplicação
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Sistema de arquivos distribuídoSistema de arquivos distribuído
● Todos os nós de aplicação precisam acessar o mesmo
volume de arquivos.
● Para isto é necessário um sistema de arquivos
distribuido ou compartilhado.
● Opções: GFS2 (RedHat), OFCS2 (Oracle)
● Também é necessário a replicação do bloco de dados
ou o compartilhamento de um mesmo bloco. Ex: Ceph,
Volume iSCSI, DRDB.
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e estabilidade) e RAW Device Mapping no Vmware.
HTTP para a aplicaçãoHTTP para a aplicação
● Aplicação para receber requisições HTTP
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outros.
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Replicação de sessãoReplicação de sessão
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usuários autenticados entre os nós de aplicação.
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php.ini apontando para uma pasta replicado
entre o cluster de aplicação.
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● Utilizado: Varnish
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Como criar infraestrutura de sites para receber milhões de usuários?

  • 1. Como criar infraestrutura de sitesComo criar infraestrutura de sites para receber milhões de usuários?para receber milhões de usuários? Marcelo Dieder – marcelodieder@gmail.com FLISOL 2014 / Novo Hamburgo
  • 2. Internet na AtualidadeInternet na Atualidade ● População Mundial: 7.1 bilhões de pessoas (2013) * ● Número de dispositivos conectado na internet: 39% da população mundial (2013) * ● Crescimento de serviços: Serviços Cloud, Redes sociais, Internet das Coisas. * Fonte: ITU
  • 3. Internet na AtualidadeInternet na Atualidade ● Tudo na internet está sendo centralizado no protocolo HTTP! * Fonte: ITU
  • 4. Protocolo HTTPProtocolo HTTP ● HTTP - Hypertext Transfer Protocol ● Versão atual: HTTP/1.1 (RFC 2616) ● Futuro prevê melhorias com o HTTP 2.0 ● Situada na camada de aplicação ● Utiliza protocolo TCP como apoio ● Utiliza session/cookies como complemento ● Mensagem HTTP (Request x Response) ● Requisição ● Cabeçalho da mensagem (header) ● Corpo da mensagem
  • 5. Protocolo HTTPProtocolo HTTP (Request x Response)(Request x Response) Fonte: http://www3.ntu.edu.sg/
  • 6. Protocolo HTTPProtocolo HTTP (Request x Response)(Request x Response) Request Response Fonte: http://www3.ntu.edu.sg/
  • 7. Server SideServer Side ● Operações ocorridas no lado do servidor ● Exemplos: ● Banco de dados ● Manipulação de imagens ● Busca de arquivos ● Linguagens de programação (PHP, JAVA, PERL, RUBY, PYTHON, etc)
  • 8. Client SideClient Side ● Operações ocorridas no lado do cliente (navegador) ● Exemplos: ● Javascript ● CSS ● HTML ● XML ● Cookies
  • 9. Renderização da PáginaRenderização da Página ● Processo de renderização monta o HTML/CSS no server-side (servidor) para ser interpretado pelo client-side (navegador). ● Como agilizar a montagem e entrega de uma página? ● Reduzir o tamanho e o número de objetos da página ● Evitar busca de conteúdos externos (web) no server-side e também no client-side ● Disponibilizar conteúdo estático sempre que possível ● Utilizar cache no server-side, client-side, banco de dados ● Utilizar compressão no protocolo http (gzip)
  • 10. E a infraestrutura?E a infraestrutura? ● Como criar um ambiente para receber requisições (server-side) de clientes, sem a existência de pontos únicos de falhas? ● É necessário garantir alta disponibilidade dos serviços de: ● Internet (BGP) ● Resolução DNS (autoritativo) ● Servidor HTTP ● Servidor Banco de Dados
  • 11. Processo de conexão HTTPProcesso de conexão HTTP Fonte: http://blog.catchpoint.com/
  • 12. E agora?E agora? Então, quais os problemas existentes para podermos garantir a alta disponibilidade da infraestrutura e também garantir a entrega de sites rápidos para milhões de usuários?
  • 13. Problema 1: Alta Disponibilidade doProblema 1: Alta Disponibilidade do registro A do DNSregistro A do DNS ● Todo domínio que possua um site, possui um registro A apontando para um IP. Ex: linux.com aponta 140.211.167.50. ● Mas como garantir a alta disponibilidade do IP? ● Existe a opção de utilizar registros SRV para definir pesos para servidores. Assim como ocorre no registro MX para serviços de e-mail. Infelizmente a RFC do HTTP não suporta SRV, talvez no HTTP 2.0? ● É possível balancear as requisições com a criação de vários registros A, mas isto resolve o problema?
  • 14. Problema 2: Banco de dadosProblema 2: Banco de dados ● Consultas lentas ● Falta de índices ● Uso incorreto do vínculo de tabelas ● Grande quantidade de registros ● Tipo de tabela no MySQL/MariaDB: Myisam x InnoDB ● Myisam: Leitura muito rápida ● Myisam: Problemas com locks ● InnoDB: Indicado para leitura e escrita ● InnoDB: select pode ser mais lento mas ideal para concorrência de inserts, updates e selects
  • 15. Problema 3: Manipulação deProblema 3: Manipulação de imagensimagens ● A manipulação de imagens (crop, redimensionamento, tratamento) deve ser feito apenas 1 vez e não a cada acesso! ● Se possível separar servidor do tratamento de imagens do servidor de distribuição de conteúdo.
  • 16. Problema 4: Tamanho de objetosProblema 4: Tamanho de objetos ● Atenção para o tamanho de objetos (imagens, scripts, include de códigos, etc) ● Imagine que o usuário possui plataformas de acesso e velocidade de internet diferentes do que a sua. (celulares, tablets, banda larga, 3G). ● Se o conteúdo é enviado através de um editor, certifique-se que são aplicados filtros para verificar o tamanho do upload de objetos. (ex: imagens)
  • 17. Problema 5: Consulta a conteúdosProblema 5: Consulta a conteúdos externosexternos ● Objetos externos devem ser utilizados apenas em casos isolados. (ex.: tempo, facebook, twitter, banners, imagens, etc). ● JAMAIS colocar a busca de objetos no processo de renderização de uma página. ● O conteúdo pode ser buscado pelo servidor em processos de apoio (ex.: crontab) ou ainda diretamente no cliente-side (ex.: utilizando javascript).
  • 18. Problema 6: HTTP x HTTPS -Problema 6: HTTP x HTTPS - Quando utilizar?Quando utilizar? ● HTTP é simples, texto puro, e não há criptografia ● HTTPS realiza criptografia e utiliza mais recursos do servidor e do cliente (cpu, memória, link de internet). ● Utilizar HTTPS em sites envolvendo troca de senhas ou operações de valor. ● Porque utilizar HTTPS em sites de publicação de conteúdo? (ex.: portais, blogs) ● Controlar o uso de HTTP x HTTPS por sessão/cookie.
  • 19. Cache, cache, cache!Cache, cache, cache! ● Sempre que possível utilize cache ● Cache de DNS (ttl dns) ● Cache no http server-side ● Cache no http client-side ● Cache no banco de dados
  • 20. Como criar infraestrutura de sitesComo criar infraestrutura de sites para receber milhões de usuários?para receber milhões de usuários? ● Requisitos ● High Avaiability (HA) ● Load Balance (LB) ● Crescimento Horizontal ● Arquitetura Aberta ● Sem pontos de falhas
  • 21. Camada de virtualizaçãoCamada de virtualização ● Garante o HA e LB da máquina virtual ● Não garante o HA e o LB da camada de aplicação ● Permite melhor aproveitamento dos recursos do hardware ● Qualquer virtualizador pode ser utilizado (KVM, Xen, Vmware, outros) ● No cenário foi utilizado Vmware como virtualizador.
  • 22. Replicação do Banco de DadosReplicação do Banco de Dados MySQL (Master-Master)MySQL (Master-Master) ● Permite a replicação do banco de dados em outras instâncias. ● Garante o crescimento horizontal ● Existem diversas soluções para replicação do MySQL. ● Sistema nativo do Mysql ● Sistema nativo Mysql Cluster ● Galera Cluster (Codership) ● Principais problemas das soluções nativas do Mysql: ● Split brain ● Perda de sincronismo ● Complexidade
  • 23. Galera Cluster (MySQL)Galera Cluster (MySQL) ● Multi-master replication ● Replicação sincrona ● Transparente para as aplicações ● Não é necessário dividir os nós de escrita e leitura ● Replicação em nível de arquivo ● Utiliza sistema de votação - Quorum-based system (mínimo 3 nós para evitar split brain) ● 2 nós → Split Brain! ● Suporta SSL ● Utiliza necessariamente engine Innodb ● Suportado também com MariaDB
  • 24. Galera Cluster (MySQL)Galera Cluster (MySQL)
  • 25. HA e LB do banco de dados comHA e LB do banco de dados com proxyproxy ● Para LB e HA do banco de dados necessita de driver ou sistema de proxy. ● Proxy: Pen, HAProxy, Pound ● Driver: mysqlnd (PHP), jdbc connector (JAVA) ● Utilizando driver pode necessitar de mudanças de código e não tem tanta eficiência. ● Utilizando proxy tem melhor resultados ● Utilizado o HAProxy
  • 26. HAproxyHAproxy ● Open source HTTP/TCP load balancer ● Pode fazer proxy de vários protocolos ● Utilizado para realizar o balanceamento e alta disponibilidade do uso do banco de dados. ● Instalado em cada servidor de aplicação ● Aplicação utilizava um banco “local” (localhost)
  • 27. Sistema de arquivos distribuídoSistema de arquivos distribuído ● Todos os nós de aplicação precisam acessar o mesmo volume de arquivos. ● Para isto é necessário um sistema de arquivos distribuido ou compartilhado. ● Opções: GFS2 (RedHat), OFCS2 (Oracle) ● Também é necessário a replicação do bloco de dados ou o compartilhamento de um mesmo bloco. Ex: Ceph, Volume iSCSI, DRDB. ● No cenário foi utilizado OCFS2 (melhor documentação e estabilidade) e RAW Device Mapping no Vmware.
  • 28. HTTP para a aplicaçãoHTTP para a aplicação ● Aplicação para receber requisições HTTP ● Opções: Nginx, Apache, Lighttpd, Tomcat, outros. ● Utilizado o serviço Apache.
  • 29. Replicação de sessãoReplicação de sessão ● Replicação de sessão para garantir sessão de usuários autenticados entre os nós de aplicação. ● Alteração da regra: session.save_path no php.ini apontando para uma pasta replicado entre o cluster de aplicação.
  • 30. Cache da aplicação HTTPCache da aplicação HTTP ● Melhora a experiência de navegação do usuário ● Reduz significativamente a carga dos servidores de aplicação. ● Efetua LB e HA entre os servidores de aplicação. ● Sistema de cache utilizado garante a entrega de páginas estáticas. ● O cache, tempo (ttl), pode ser configurado em nível de objeto (fotos, html, imagens, css, etc.) ● Alternativas disponíveis: Varnish, Apache Proxy, Squid. ● Utilizado: Varnish ● Varnish: Permite regras baseados em cookies, pastas, domínios, objetos.
  • 31. Alta disponibilidade do IPAlta disponibilidade do IP ● Utilizado dois servidores FreeBSD com o protocolo CARP. ● Alternativa ao protocolo VRRP ● Protocolo CARP é exclusivo da família *BSD ● CARP pode garantir HA de um IP, resolvendo o problema da publicação do DNS registro A. ● Também suporta o LB, apesar de não ter sido utilizado no cenário. ● Consiste em disponibilizar um IP virtual que é compartilhado entre n+1 hosts.
  • 32. Alta disponibilidade do IP - CarpAlta disponibilidade do IP - Carp Fonte:http://nomoa.com/
  • 33. Alta disponibilidade do serviço deAlta disponibilidade do serviço de internetinternet ● É necessário ser uma operadora de Internet Autonomous System (AS) com mais de duas operadores. ● Possui um bloco de ips independente da operadora utilizada.
  • 34. Topologia final do modeloTopologia final do modelo