建立大容量Web界面的Email系統

一個Email系統可以分為服務器端和客戶端，Web界面的Email系統則是將Email客戶放在了Web服務器端，因此Email系統所需要實現的是一個Web界面的Email客戶。然而，由于這個Email系統要求用戶數量較大，因此對于Email服務器也有特定的要求。

1、操作系統和用戶數據庫

由于提供Web和Email服務要求穩定性和性能特別高，因此一般都使用Unix作為服務器的操作系統，例如hotmail使用FreeBSD 和Solaris，國內163等站點也是BSD系列。然而， Unix的標準Email系統也不合適用做這種大容量服務。有的Unix系統，例如當前版本的Linux，其用戶標識只有16位，因此用戶數量最多只能有64K，即使Unix系統本身支持32位的用戶標識，考慮到性能因素，單臺服務器支持的用戶數量也不要超過10 萬。

為了具有支持更多用戶的可擴展性，一般采用多臺服務器同時提供服務，雖然此時仍然可以使用標準Unix用戶作為Email用戶，但考慮到安全性、性能以及可管理性，一般采用非Unix系統用戶來作為Email用戶。而保存用戶數據通常采用支持網絡訪問的數據庫形式，一般常用的有LDAP、標準數據庫、以及Email系統自己實現的用戶數據庫。其中，LDAP由于是提供目錄服務的標準，因此應該為最佳的選擇，其常用的開放源代碼實現為OpenLDAP；而標準數據庫由于實現方便、可擴展性強，其中在Int ernet上最常用的為MySQL；此外，也有使用其他方式的實現。

2、郵件的保存

由于用戶數量較大，如何保存用戶的郵件就是一個非常重要的問題。傳統Unix使用一個單一目錄來保存所有用戶的郵件，在用戶數量較多時就極大的降低了文件系統的性能。只有使用多級目錄，每個目錄下的文件數量有限，才能降低打開文件時的系統消耗，或者不再使用簡單的文件來保存郵件，而采用某一種封裝形式。完全采取數據庫形式來保存郵件，由于用戶郵件操作多為文件操作，且大小變化較大，因此會造成性能和存儲空間上較大的浪費。

由于用戶數量巨大，并且也要求能被多臺服務器同時訪問，必須采用存儲空間較大的服務器或服務器集群來保存，通過光纖通道或者網絡文件系統NFS來共享存儲空間，使得每個用戶的郵件存儲路徑對于每個服務器都是一致的。光纖通道是一種非常昂貴的解決方法，更為常用的是使用NFS，可以使用專用的NFS服務器，如NetApp，或者使用帶有RAID能力的PC Unix服務器。

當使用NFS共享存儲空間的時候，一個非常重要的問題必須注意。由于NFS缺乏文件鎖定機制，因此使用傳統的用戶郵件存儲格式mailbox時，因為所有的郵件都保存在同一個文件中，因此進行郵件操作就必須加鎖，以保證沒有訪問沖突，這就使得它不適合NFS存儲方式。為了解決這個問題，qmail提出了Maildir存儲方式，每個郵件作為單獨的一個文件保存在用戶個人的郵件目錄下，就避免了加鎖。因此，常見的免費郵件服務器，一般都采用Maildir方式來保存用戶的郵件。

如果不打算使用共享文件系統的方式來保存用戶的郵件，而打算讓每個服務器只訪問其自己硬盤存儲空間上的用戶郵件，那么Email服務器和客戶端都需要進行定制，使它們能通過用戶名來找到用戶屬于的真正服務器，將訪問任務交給這個服務器完成。這種方法的缺點除了所需要的改動較大之外，系統結構復雜之外，還由于服務器是按用戶進行分割的，不利于分擔負載。其優點也是由于它不通過網絡訪問其他服務器，因此可以采用任意的郵件存儲格式，包括采用強大的cyrus系統來保存郵件和提供服務。

3、郵件服務器軟件

標準的Email軟件，例如sendmail，雖然也提供了一些包括aliases等方法，來支持非Unix系統用戶，但是這些能力對于實現這種Email系統是不夠的。為了支持這些Email用戶，必須使用自己的Email服務器軟件。一般由于現有的Email軟件都相當成熟，而且也都是開放源代碼的軟件，因此一般都是改動原有的Email軟件，如sendmail、qmail等，使其支持特定的Email用戶。完全重寫一個Email服務軟件，從成熟性、穩定性來看并不可取。

不管從性能上，安全性上考慮，sendmail并不是理想的選擇，而且由于qmail本身就支持Maildir，因此就成為了常用的Email 軟件的基礎開發平臺。然而需要注意的是，qmail使用GPL許可進行保護，因此基于qmail進行的任何改動，原則上必須公開源代碼，這對開發商業系統有一定障礙。當然可以通過不改動qmail，而改動相關的系統庫函數，或者采用外掛的方式來繞過這個問題。另一個可選的基礎Email軟件是postfix，其本身就具備與LDAP、MySQL的接口，幾乎不需要改動就能作為郵件系統的一部分。

4、Web客戶端

Web界面Email系統的另一個重要的部分就是Web客戶端，這一部分的功能將如同個人計算機中的OutLook，負責給用戶提供訪問自己郵件的能力。由于Web訪問本身是無連接的，因此必須保證用戶的安全性。基本上，安全性可以通過登錄后建立的會話標識、臨時目錄，并在程序中進行驗證來保證。

Web客戶端必須以統一的方式來訪問服務器，可以通過直接文件訪問的方式來獲得用戶的郵件，或者通過POP3、IMAP等標準協議來訪問。對于使用網絡文件系統來共享用戶郵件的系統，通過直接文件訪問的方法最為直接和便利，也不需要額外的消耗。而通過POP3、IMAP協議來訪問服務器，其直接的好處就是Web客戶端和Email服務器相分離，提高了系統安全性。

當前，已經有一些相當成熟的開放源代碼的Web客戶端軟件，其中IMP是采用PHP來實現的，通過IMAP協議訪問服務器的Web郵件客戶端軟件。而WING則是采用Perl來實現的另一個Web客戶端軟件。這些開放源代碼軟件都相當不錯，然而，將這些軟件與自己的系統相集成，還會需要進行一定改動。此外，還應該遵循其許可要求，將改動的代碼對外公開。

5、實現負載均衡

由于需要提供給大量的用戶進行訪問，因此單臺服務器不能滿足這個需要，而必須要使用多服務器的方式。除了按照功能性進行分割之外，如Web服務器、Email服務器以及文件服務器相分離，還需要對一些資源緊張的服務使用多服務器進行負載均衡。雖然當前一些商業廠家也提出了一些服務器集群的方案，但常用的簡單而有效的方法還是DNS循環解析,Web服務器重定位和NAT負載均衡等幾種。

DNS循環解析是為同一個名字分配多個IP地址，它用在Yahoo等相當大的站點上，實際效果也相當不錯。而Web服務器重定位則是由Web服務器隨機產生位于不同服務器上的真實頁面URL，使不同的瀏覽器載入不同服務器上的頁面，使用它只能實現Web客戶端的負載均衡。而NAT負載均衡則利用第四層交換機，使同樣的請求轉向不同的服務器，除了昂貴的交換機之外，也有一些軟件能完成NAT功能，我曾對FreeBSD的natd進行了改動，使其能支持負載均衡，對于因為交換機價格問題而不得不降低性能要求的使用者來講，也是一種選擇。

6、實例分析

當前在國內最流行的Web界面Email系統為網易公司的系統，它是采用qmail作為基本服務器軟件，再加以改動的系統。它采用 NFS網絡文件系統作為用戶郵件存儲空間，使用Maildir作為郵件存儲格式，提供多級目錄以支持大量用戶。其Web客戶端為他們自己實現的，通過直接訪問用戶郵件的方式為用戶提供服務。不考慮其軟件的小問題，這種實現方式是非常流行且成熟的方式，大部分免費郵件服務系統都是采用的這種模式。

另一種方式是盡量利用已有的開放源代碼軟件，一種可行的方案是使用Postfix、OpenLDAP、cyrus和IMP來實現大容量Email 系統，其中，主郵件服務器使用Postfix查詢LDAP服務器，決定用戶的真實郵箱地址，然后轉發到真實郵件主機上，該主機通過LDAP查詢確認，將郵件放入cyrus服務器中，而IMP通過登錄cyrus，使用IMAP訪問用戶郵件。當用戶增多，一臺cyrus服務器不夠時，可以將新添加的用戶放置到新增加的服務器上，只需要在LDAP服務器設置相應的屬性就可以了。在這種方式下，由于用戶是嚴格按服務器分割造成了管理等困難之外，這種結構本身較為復雜。然而，如果用戶數量不是很多，那么就不需要使用多臺cyrus服務器和LDAP服務器，復雜程度就大大降低，比較適合中小型站點使用。

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