A. 一般互联网公司 如何进行高并发的架构
一、什么是高并发
高并发(High Concurrency)是互联网分布式系统架构设计中必须考虑的因素之一,它通常是指,通过设计保证系统能够同时并行处理很多请求。
高并发相关常用的一些指标有响应时间(Response Time),吞吐量(Throughput),每秒查询率QPS(Query Per Second),并发用户数等。
响应时间:系统对请求做出响应的时间。例如系统处理一个HTTP请求需要200ms,这个200ms就是系统的响应时间。
吞吐量:单位时间内处理的请求数量。
QPS:每秒响应请求数。在互联网领域,这个指标和吞吐量区分的没有这么明显。
并发用户数:同时承载正常使用系统功能的用户数量。例如一个即时通讯系统,同时在线量一定程度上代表了系统的并发用户数。
二、如何提升系统的并发能力
互联网分布式架构设计,提高系统并发能力的方式,方法论上主要有两种:垂直扩展(Scale Up)与水平扩展(Scale Out)。
垂直扩展:提升单机处理能力。垂直扩展的方式又有两种:
(1)增强单机硬件性能,例如:增加CPU核数如32核,升级更好的网卡如万兆,升级更好的硬盘如SSD,扩充硬盘容量如2T,扩充系统内存如128G;
(2)提升单机架构性能,例如:使用Cache来减少IO次数,使用异步来增加单服务吞吐量,使用无锁数据结构来减少响应时间;
在互联网业务发展非常迅猛的早期,如果预算不是问题,强烈建议使用“增强单机硬件性能”的方式提升系统并发能力,因为这个阶段,公司的战略往往是发展业务抢时间,而“增强单机硬件性能”往往是最快的方法。
不管是提升单机硬件性能,还是提升单机架构性能,都有一个致命的不足:单机性能总是有极限的。所以互联网分布式架构设计高并发终极解决方案还是水平扩展。
水平扩展:只要增加服务器数量,就能线性扩充系统性能。水平扩展对系统架构设计是有要求的,如何在架构各层进行可水平扩展的设计,以及互联网公司架构各层常见的水平扩展实践,是本文重点讨论的内容。
三、常见的互联网分层架构
常见互联网分布式架构如上,分为:
(1)客户端层:典型调用方是浏览器browser或者手机应用APP
(2)反向代理层:系统入口,反向代理
(3)站点应用层:实现核心应用逻辑,返回html或者json
(4)服务层:如果实现了服务化,就有这一层
(5)数据-缓存层:缓存加速访问存储
(6)数据-数据库层:数据库固化数据存储
整个系统各层次的水平扩展,又分别是如何实施的呢?
四、分层水平扩展架构实践
反向代理层的水平扩展
反向代理层的水平扩展,是通过“DNS轮询”实现的:dns-server对于一个域名配置了多个解析ip,每次DNS解析请求来访问dns-server,会轮询返回这些ip。
当nginx成为瓶颈的时候,只要增加服务器数量,新增nginx服务的部署,增加一个外网ip,就能扩展反向代理层的性能,做到理论上的无限高并发。
站点层的水平扩展
站点层的水平扩展,是通过“nginx”实现的。通过修改nginx.conf,可以设置多个web后端。
当web后端成为瓶颈的时候,只要增加服务器数量,新增web服务的部署,在nginx配置中配置上新的web后端,就能扩展站点层的性能,做到理论上的无限高并发。
服务层的水平扩展
服务层的水平扩展,是通过“服务连接池”实现的。
站点层通过RPC-client调用下游的服务层RPC-server时,RPC-client中的连接池会建立与下游服务多个连接,当服务成为瓶颈的时候,只要增加服务器数量,新增服务部署,在RPC-client处建立新的下游服务连接,就能扩展服务层性能,做到理论上的无限高并发。如果需要优雅的进行服务层自动扩容,这里可能需要配置中心里服务自动发现功能的支持。
数据层的水平扩展
在数据量很大的情况下,数据层(缓存,数据库)涉及数据的水平扩展,将原本存储在一台服务器上的数据(缓存,数据库)水平拆分到不同服务器上去,以达到扩充系统性能的目的。
互联网数据层常见的水平拆分方式有这么几种,以数据库为例:
按照范围水平拆分
每一个数据服务,存储一定范围的数据,上图为例:
这个方案的好处是:
(1)规则简单,service只需判断一下uid范围就能路由到对应的存储服务;
(2)数据均衡性较好;
(3)比较容易扩展,可以随时加一个uid[2kw,3kw]的数据服务;
不足是:
(1)请求的负载不一定均衡,一般来说,新注册的用户会比老用户更活跃,大range的服务请求压力会更大;
按照哈希水平拆分
每一个数据库,存储某个key值hash后的部分数据,上图为例:
这个方案的好处是:
(1)规则简单,service只需对uid进行hash能路由到对应的存储服务;
(2)数据均衡性较好;
(3)请求均匀性较好;
不足是:
(1)不容易扩展,扩展一个数据服务,hash方法改变时候,可能需要进行数据迁移;
这里需要注意的是,通过水平拆分来扩充系统性能,与主从同步读写分离来扩充数据库性能的方式有本质的不同。
通过水平拆分扩展数据库性能:
(1)每个服务器上存储的数据量是总量的1/n,所以单机的性能也会有提升;
(2)n个服务器上的数据没有交集,那个服务器上数据的并集是数据的全集;
(3)数据水平拆分到了n个服务器上,理论上读性能扩充了n倍,写性能也扩充了n倍(其实远不止n倍,因为单机的数据量变为了原来的1/n);
通过主从同步读写分离扩展数据库性能:
(1)每个服务器上存储的数据量是和总量相同;
(2)n个服务器上的数据都一样,都是全集;
(3)理论上读性能扩充了n倍,写仍然是单点,写性能不变;
缓存层的水平拆分和数据库层的水平拆分类似,也是以范围拆分和哈希拆分的方式居多,就不再展开。
五、总结
高并发(High Concurrency)是互联网分布式系统架构设计中必须考虑的因素之一,它通常是指,通过设计保证系统能够同时并行处理很多请求。
提高系统并发能力的方式,方法论上主要有两种:垂直扩展(Scale Up)与水平扩展(Scale Out)。前者垂直扩展可以通过提升单机硬件性能,或者提升单机架构性能,来提高并发性,但单机性能总是有极限的,互联网分布式架构设计高并发终极解决方案还是后者:水平扩展。
互联网分层架构中,各层次水平扩展的实践又有所不同:
(1)反向代理层可以通过“DNS轮询”的方式来进行水平扩展;
(2)站点层可以通过nginx来进行水平扩展;
(3)服务层可以通过服务连接池来进行水平扩展;
(4)数据库可以按照数据范围,或者数据哈希的方式来进行水平扩展;
各层实施水平扩展后,能够通过增加服务器数量的方式来提升系统的性能,做到理论上的性能无限。
B. 如何实现百万级的后台服务器并发压力测试
一个用户大概需要 2M 至 2.5M 内存空间才能启动 如果单台负载机不够的话 就用多机负载方案来实现
C. java如何处理高并发
你指的高并发量大概有多少?
几点需要注意:
尽量使用缓存,包括用户缓存,信息缓存等,多花点内存来做缓存,可以大量减少与数据库的交互,提高性能。
用jprofiler等工具找出性能瓶颈,减少额外的开销。
优化数据库查询语句,减少直接使用hibernate等工具的直接生成语句(仅耗时较长的查询做优化)。
优化数据库结构,多做索引,提高查询效率。
统计的功能尽量做缓存,或按每天一统计或定时统计相关报表,避免需要时进行统计的功能。
能使用静态页面的地方尽量使用,减少容器的解析(尽量将动态内容生成静态html来显示)。
解决以上问题后,使用服务器集群来解决单台的瓶颈问题。
基本上以上述问题解决后,达到系统最优。
至于楼上有人提到别用JAVA来做,除非是低层的连接数过大(如大量的端口占用需求),这种情况下考虑直接C来写,其他的可以用JAVA来做。
可以网上购买视频做教育学习。
D. 怎样提高IIS服务器性能,加快服务器速度
1、应该分配和释放多个对象
你应该尽量避免过量分配内存,因为内存分配可能是代价高昂的。释放内存块可能更昂贵,因为大多数分配算符总是企图连接临近的已释放的内存块成为更大的块。直到Windows NT? 4.0 service pack 4.0,在多线程处理中,系统堆通常都运行得很糟。堆被一个全局锁保护,并且在多处理器系统上是不可扩展的。
2.不应该考虑使用处理器高速缓存
大多数人都知道由虚拟内存子系统导致的hard 页错误代价很高,最好避免。但是许多人认为其他内存访问方法没有什么区别。自从80486以后,这一观点就不对了。现代的CPUs比RAM要快得多,RAM至少需要两级内存缓存 ,高速L1 缓存能保存8KB数据和8KB指令,而较慢的L2 缓存能保存几百KB的数据和代码,这些数据和代码混合在一起。L1 缓存中内存区域的一个引用需要一个时钟周期,L2 缓存的引用需要4到7个时钟周期,而主内存的引用需要许多个处理器时钟周期。后一数字不久将会超过100个时钟周期。在许多方面,缓存像一个小型的,高速的,虚拟内存系统。
至于和缓存有关的基本内存单元不是字节而是缓存列。Pentium 缓存列有32个字节宽。Alpha 缓存列有64个字节宽。这意味着在L1 缓存中只有512个slot给代码和数据。如果多个数据一起使用(时间位置)而并不存储在一起(空间位置),性能会很差。数组的空间位置很好,而相互连接的列表和其他基于指针的数据结构的位置往往很差。
把数据打包到同一个缓存列中通常会有利于提高性能,但是它也会破坏多处理器系统的性能。内存子系统很难协调处理器间的缓存。如果一个被所有处理器使用的只读数据,和一个由一个处理器使用并频繁更新的数据共享一个缓存 列,那么缓存将会花费很长时间更新这个缓存列的拷贝。这个Ping-Pong高速游戏通常被称为"缓存 sloshing"。如果只读数据在一个不同的缓存 列中,就可以避免sloshing。
对代码进行空间优化比进行速度优化效率更高。代码越少,代码所占的页也越少,这样需要的运行设置和产生的页错误也会更少,同时占据的缓存 列也会更少。然而,某些核心函数应该进行速度优化。可以利用profiler去识别这些函数。
3.决不要缓存频繁使用的数据。
软件缓存可以被各种应用程序使用。当一个计算代价很高时,你会保存结果的一个拷贝。这是一个典型的时空折中方法:牺牲一些存储空间以节省时间。如果做得好,这种方法可能非常有效。
你必须正确地进行缓存。如果缓存了错误数据,就会浪费存储空间。如果缓存得太多,其他操作可以使用的内存将会很少。如果缓存得太少,效率又会很低,因为你必须重新计算被缓存 遗漏的数据。如果将时间敏感数据缓存得时间过长,这些数据将会过时。一般,服务器更关心的是速度而不是空间,所以他们要比桌面系统进行更多的缓存。一定要定期去除不用的缓存,否则将会有运行设置问题。
4.应该创建多个线程,越多越好。
调整服务器中起作用的线程数目是很重要的。如果线程是I/O-bound的,将会花费很多时间用来等待I/O的完成-一个被阻塞的线程就是一个不做任何有用工作的线程。加入额外的线程可以增加通量,但是加入过多的线程将会降低服务器的性能,因为上下文交换将会成为一个重大的overhead。上下文交换速度应该低的原因有三个:上下文交换是单纯的overhead,对应用程序的工作没有任何益处;上下文交换用尽了宝贵的时钟周期;最糟的是,上下文交换将处理器的缓存填满了没用的数据,替换这些数据是代价高昂的。
有很多事情是依靠你的线程化结构的。每个客户端一个线程是绝对不合适的。因为对于大量用户端,它的扩展性不好。上下文交换变得难以忍受,Windows NT用尽了资源。线程池模型会工作得更好,在这种方法中一个工人线程池将处理一条请求列,因为Windows 2000提供了相应的APIs,如QueueUserWorkItem。
5.应该对数据结构使用全局锁
使数据线程安全的最简单方法是把它套上一把大锁。为简单起见,所有的东西都用同一把锁。这种方法会有一个问题:序列化。为了得到锁,每一个要处理数据的线程都必须排队等候。如果线程被一把锁阻塞,它没有在做任何有用的事。当服务器的负载较轻时,这个问题并不常见,因为一次可能只有一个线程需要锁。在负载很重的情况下,对锁的激烈争夺可能就会成为一个大问题。
设想在多车道高速公路上发生了一个意外事故,这条高速公路上的所有车辆都被转向一条狭窄的道路。如果车辆很少,这一转换对交通流的速率的影响可以忽略。如果车辆很多,当车辆慢慢并入那条单通道时,交通阻塞会延伸几英里。
有几种技术能够减少锁竞争。
· 不要过分保护,也就是说,不是非常必要不要锁住数据。只有需要时才去持有锁,而且时间不要过长。不要在大段代码周围或频繁执行的代码中没必要地使用锁,这一点很重要。
· 对数据进行分割,使它能够用一套独立的锁保护。例如,一个符号表可以按标识符的第一个字母分割,这样在修改名字以Q开头的符号的值时,就不会去读名字以H开头的符号的值。
· 使用APIs的Interlocked 系列(InterlockedIncrement,等)自动修改数据而不需要锁。
· 当数据不是经常被修改时可以使用多读者/单作者(multi-reader/single-writer)锁。你将获得更好的并发性,尽管锁操作的代价将更高并且你可能会冒饿死作者的危险。
· 在关键部分使用循环计数器。参见Windows NT 4.0 service pack 3中的SetCriticalSectionSpinCount API。
· 如果你不能得到锁,使用TryEnterCriticalSection并做一些其他的有用的工作。
高竞争导致serialization,serialization导致降低CPU的利用率,这促使用户加入更多的线程,结果事情变得更糟。
6.不必注意多处理器机器
你的代码在多处理器系统上比在单处理器系统上运行得还要糟,这可能是件令人恶心的事。一个很自然的想法是,在一个N维系统上运行N次会更好。性能很差的原因是竞争:锁竞争,总线竞争,和/或缓存列竞争。处理器都在是争夺共享资源的所有权,而不是做更多的工作。
如果你一定要编写多线程应用程序的话,你应该在多处理器盒上对你的应用程序进行强度测试和性能测试。单处理器系统通过时间分片地执行线程而提供一个并发性的假象。多处理器盒具有真正的并发性,竞争环境和竞争更容易发生。
7.应该始终使用模块化调用;他们很有趣。
利用同步模块化调用来执行I/O操作对大多数桌面应用程序来说是合适的。但是,他们不是使用服务器上的CPU(s)的好方法。I/O操作要花费上百万个时钟周期来完成,这些时钟周期本来可以被更好地利用。利用异步I/O你能得到显着提高的用户请求率和I/O通量,不过增加了额外的复杂性。
如果你有需要花费很长时间的模块化调用或I/O操作,你应该考调拨多少资源给他们。你想使用所有的线程还是有个限制?一般地,使用有限的几个线程要好些。构建一个小的线程池和队列,利用队列来安排线程的工作完成模块化调用。这样,其他线程就可以拾取和处理你的非模块化的请求。
8.不要进行测量
当你能够测量你所谈论的事情并用数字表达它时,这就表示你对他有了一定的了解;但是如果你不能用数字表达时,你的知识是贫瘠的不能令人满意的;这可能是知识的开始,但这时你简直不可能将你的思想提高到科学的水平。
- Lord Kelvin (William Thomson)
如果不测量你就不能了解应用程序的特性。你在黑暗中摸索,一半是靠猜测。如果不识别性能问题,你就不能做任何改进或做出工作量计划。
测量包括黑匣子测量和profiling。黑匣子测量的意思是收集由性能计数器(内存使用,上下文交换,CPU利用等)和外部检测工具(通量,反映时间等)所显示的数据。为了profile你的代码,你编译代码的一个工具版,然后在各种条件下运行它,并收集关于执行时间和过程调用频率的统计数据。
测量如果不用于分析的话就一点用都没有。测量将不仅告诉你有问题,而且甚至能帮助你找到问题发生在哪,但它不能告诉你为什么会有问题。对问题进行分析以便你能正确地改正他们。要从根本上解决问题而不是停留在表面现象。
当你进行改动后,要重新测量。你要知道你的改动是否有效。改动也可能会暴露其他性能问题,测量-分析-改正-再测量的循环就会重新开始。你也必须要有规律地进行测量,以便发现性能衰退问题。
9.应该使用单一用户,单一请求的测试方法。
书写ASP和ISAPI应用程序的一个通病是只用一个浏览器去测试应用程序。当他们在Internet上应用他们的程序时,他们才发现他们的应用程序不能处理高负载,并且通量和反应时间另人可怜。
用一个浏览器测试是必要的但是不够的。如果浏览器反应得不够快,你就知道你有麻烦了。但即使它在使用一个浏览器时很快,你也不知道它处理负载的能力如何。如果十几个用户同时请求会发生什么事?一百个呢?你的应用程序能容忍什么样的通量?它能提供什么样的反应时间?在轻载时这些数字会怎样?中等负载呢?重载呢?在多处理器机器上你的应用程序会如何?对你的应用程序进行强度测试,这对于找出bugs发现性能问题来说是基本的。
类似的负载测试考虑适用于所有的服务器应用程序。
10.不应使用实际环境。
人们往往只在几个特定的,人工的环境(如下benchmarks)下调整应用程序。选择和实际情况相对应的各种情况,并为针对各种操作进行优化,这一点很重要。如果你不这样做,你的用户和评论家一定会这样做,并且他们将依此来评判你的应用程序的好坏。
E. 如何提高并发处理速度
大数据并发处理解决方案:
1、HTML静态化
效率最高、消耗最小的就是纯静态化的html页面,所以尽可能使网站上的页面采用静态页面来实现,这个最简单的方法其实也是最有效的方法。但是对于大量内容并且频繁更新的网站,无法全部手动去挨个实现,于是出现了常见的信息发布系统CMS,像常访问的各个门户站点的新闻频道,甚至他们的其他频道,都是通过信息发布系统来管理和实现的,信息发布系统可以实现最简单的信息录入自动生成静态页面,还能具备频道管理、权限管理、自动抓取等功能,对于一个大型网站来说,拥有一套高效、可管理的CMS是必不可少的。
2、图片服务器分离
对于Web服务器来说,不管是Apache、IIS还是其他容器,图片是最消耗资源的,于是有必要将图片与页面进行分离,这是基本上大型网站都会采用的策略,他们都有独立的图片服务器,甚至很多台图片服务器。这样的架构可以降低提供页面访问请求的服务器系统压力,并且可以保证系统不会因为图片问题而崩溃,在应用服务器和图片服务器上,可以进行不同的配置优化,比如apache在配置ContentType的时候可以尽量少支持,尽可能少的LoadMole,保证更高的系统消耗和执行效率。 这一实现起来是比较容易的一现,如果服务器集群操作起来更方便,如果是独立的服务器,新手可能出现上传图片只能在服务器本地的情况下,可以在令一台服务器设置的IIS采用网络路径来实现图片服务器,即不用改变程序,又能提高性能,但对于服务器本身的IO处理性能是没有任何的改变。
3、数据库集群和库表散列
大型网站都有复杂的应用,这些应用必须使用数据库,那么在面对大量访问的时候,数据库的瓶颈很快就能显现出来,这时一台数据库将很快无法满足应用,于是需要使用数据库集群或者库表散列。
4、缓存
缓存一词搞技术的都接触过,很多地方用到缓存。网站架构和网站开发中的缓存也是非常重要。架构方面的缓存,对Apache比较熟悉的人都能知道Apache提供了自己的缓存模块,也可以使用外加的Squid模块进行缓存,这两种方式均可以有效的提高Apache的访问响应能力。
网站程序开发方面的缓存,Linux上提供的Memory Cache是常用的缓存接口,可以在web开发中使用,比如用Java开发的时候就可以调用MemoryCache对一些数据进行缓存和通讯共享,一些大型社区使用了这样的架构。另外,在使用web语言开发的时候,各种语言基本都有自己的缓存模块和方法,php有Pear的Cache模块,Java就更多了,.net不是很熟悉,相信也肯定有。
5、镜像
镜像是大型网站常采用的提高性能和数据安全性的方式,镜像的技术可以解决不同网络接入商和地域带来的用户访问速度差异,比如ChinaNet和ENet之间的差异就促使了很多网站在教育网内搭建镜像站点,数据进行定时更新或者实时更新。在镜像的细节技术方面,这里不阐述太深,有很多专业的现成的解决架构和产品可选。也有廉价的通过软件实现的思路,比如Linux上的rsync等工具。
6、负载均衡
负载均衡将是大型网站解决高负荷访问和大量并发请求采用的终极解决办法。 负载均衡技术发展了多年,有很多专业的服务提供商和产品可以选择。
硬件四层交换
第四层交换使用第三层和第四层信息包的报头信息,根据应用区间识别业务流,将整个区间段的业务流分配到合适的应用服务器进行处理。第四层交换功能就象是虚IP,指向物理服务器。它传输的业务服从的协议多种多样,有HTTP、FTP、NFS、Telnet或其他协议。这些业务在物理服务器基础上,需要复杂的载量平衡算法。在IP世界,业务类型由终端TCP或UDP端口地址来决定,在第四层交换中的应用区间则由源端和终端IP地址、TCP和UDP端口共同决定。
在硬件四层交换产品领域,有一些知名的产品可以选择,比如Alteon、F5等,这些产品很昂贵,但是物有所值,能够提供非常优秀的性能和很灵活的管理能力。Yahoo中国当初接近2000台服务器使用了三四台Alteon就搞定了。
F. php怎么处理高并发
以下内容转载自徐汉彬大牛的博客亿级Web系统搭建——单机到分布式集群
当一个Web系统从日访问量10万逐步增长到1000万,甚至超过1亿的过程中,Web系统承受的压力会越来越大,在这个过程中,我们会遇到很多的问题。为了解决这些性能压力带来问题,我们需要在Web系统架构层面搭建多个层次的缓存机制。在不同的压力阶段,我们会遇到不同的问题,通过搭建不同的服务和架构来解决。
Web负载均衡
Web负载均衡(Load Balancing),简单地说就是给我们的服务器集群分配“工作任务”,而采用恰当的分配方式,对于保护处于后端的Web服务器来说,非常重要。
负载均衡的策略有很多,我们从简单的讲起哈。
1.HTTP重定向
当用户发来请求的时候,Web服务器通过修改HTTP响应头中的Location标记来返回一个新的url,然后浏览器再继续请求这个新url,实际上就是页面重定向。通过重定向,来达到“负载均衡”的目标。例如,我们在下载PHP源码包的时候,点击下载链接时,为了解决不同国家和地域下载速度的问题,它会返回一个离我们近的下载地址。重定向的HTTP返回码是302
这个重定向非常容易实现,并且可以自定义各种策略。但是,它在大规模访问量下,性能不佳。而且,给用户的体验也不好,实际请求发生重定向,增加了网络延时。
2. 反向代理负载均衡
反向代理服务的核心工作主要是转发HTTP请求,扮演了浏览器端和后台Web服务器中转的角色。因为它工作在HTTP层(应用层),也就是网络七层结构中的第七层,因此也被称为“七层负载均衡”。可以做反向代理的软件很多,比较常见的一种是Nginx。
Nginx是一种非常灵活的反向代理软件,可以自由定制化转发策略,分配服务器流量的权重等。反向代理中,常见的一个问题,就是Web服务器存储的session数据,因为一般负载均衡的策略都是随机分配请求的。同一个登录用户的请求,无法保证一定分配到相同的Web机器上,会导致无法找到session的问题。
解决方案主要有两种:
1.配置反向代理的转发规则,让同一个用户的请求一定落到同一台机器上(通过分析cookie),复杂的转发规则将会消耗更多的CPU,也增加了代理服务器的负担。
2.将session这类的信息,专门用某个独立服务来存储,例如redis/memchache,这个方案是比较推荐的。
反向代理服务,也是可以开启缓存的,如果开启了,会增加反向代理的负担,需要谨慎使用。这种负载均衡策略实现和部署非常简单,而且性能表现也比较好。但是,它有“单点故障”的问题,如果挂了,会带来很多的麻烦。而且,到了后期Web服务器继续增加,它本身可能成为系统的瓶颈。
3. IP负载均衡
IP负载均衡服务是工作在网络层(修改IP)和传输层(修改端口,第四层),比起工作在应用层(第七层)性能要高出非常多。原理是,他是对IP层的数据包的IP地址和端口信息进行修改,达到负载均衡的目的。这种方式,也被称为“四层负载均衡”。常见的负载均衡方式,是LVS(Linux Virtual Server,Linux虚拟服务),通过IPVS(IP Virtual Server,IP虚拟服务)来实现。
在负载均衡服务器收到客户端的IP包的时候,会修改IP包的目标IP地址或端口,然后原封不动地投递到内部网络中,数据包会流入到实际Web服务器。实际服务器处理完成后,又会将数据包投递回给负载均衡服务器,它再修改目标IP地址为用户IP地址,最终回到客户端。
上述的方式叫LVS-NAT,除此之外,还有LVS-RD(直接路由),LVS-TUN(IP隧道),三者之间都属于LVS的方式,但是有一定的区别,篇幅问题,不赘叙。
IP负载均衡的性能要高出Nginx的反向代理很多,它只处理到传输层为止的数据包,并不做进一步的组包,然后直接转发给实际服务器。不过,它的配置和搭建比较复杂。
4. DNS负载均衡
DNS(Domain Name System)负责域名解析的服务,域名url实际上是服务器的别名,实际映射是一个IP地址,解析过程,就是DNS完成域名到IP的映射。而一个域名是可以配置成对应多个IP的。因此,DNS也就可以作为负载均衡服务。
这种负载均衡策略,配置简单,性能极佳。但是,不能自由定义规则,而且,变更被映射的IP或者机器故障时很麻烦,还存在DNS生效延迟的问题。
5. DNS/GSLB负载均衡
我们常用的CDN(Content Delivery Network,内容分发网络)实现方式,其实就是在同一个域名映射为多IP的基础上更进一步,通过GSLB(Global Server Load Balance,全局负载均衡)按照指定规则映射域名的IP。一般情况下都是按照地理位置,将离用户近的IP返回给用户,减少网络传输中的路由节点之间的跳跃消耗。
“向上寻找”,实际过程是LDNS(Local DNS)先向根域名服务(Root Name Server)获取到顶级根的Name Server(例如.com的),然后得到指定域名的授权DNS,然后再获得实际服务器IP。
CDN在Web系统中,一般情况下是用来解决大小较大的静态资源(html/Js/Css/图片等)的加载问题,让这些比较依赖网络下载的内容,尽可能离用户更近,提升用户体验。
例如,我访问了一张imgcache.gtimg.cn上的图片(腾讯的自建CDN,不使用qq.com域名的原因是防止http请求的时候,带上了多余的cookie信息),我获得的IP是183.60.217.90。
这种方式,和前面的DNS负载均衡一样,不仅性能极佳,而且支持配置多种策略。但是,搭建和维护成本非常高。互联网一线公司,会自建CDN服务,中小型公司一般使用第三方提供的CDN。
Web系统的缓存机制的建立和优化
刚刚我们讲完了Web系统的外部网络环境,现在我们开始关注我们Web系统自身的性能问题。我们的Web站点随着访问量的上升,会遇到很多的挑战,解决这些问题不仅仅是扩容机器这么简单,建立和使用合适的缓存机制才是根本。
最开始,我们的Web系统架构可能是这样的,每个环节,都可能只有1台机器。
我们从最根本的数据存储开始看哈。
一、 MySQL数据库内部缓存使用
MySQL的缓存机制,就从先从MySQL内部开始,下面的内容将以最常见的InnoDB存储引擎为主。
1. 建立恰当的索引
最简单的是建立索引,索引在表数据比较大的时候,起到快速检索数据的作用,但是成本也是有的。首先,占用了一定的磁盘空间,其中组合索引最突出,使用需要谨慎,它产生的索引甚至会比源数据更大。其次,建立索引之后的数据insert/update/delete等操作,因为需要更新原来的索引,耗时会增加。当然,实际上我们的系统从总体来说,是以select查询操作居多,因此,索引的使用仍然对系统性能有大幅提升的作用。
2. 数据库连接线程池缓存
如果,每一个数据库操作请求都需要创建和销毁连接的话,对数据库来说,无疑也是一种巨大的开销。为了减少这类型的开销,可以在MySQL中配置thread_cache_size来表示保留多少线程用于复用。线程不够的时候,再创建,空闲过多的时候,则销毁。
其实,还有更为激进一点的做法,使用pconnect(数据库长连接),线程一旦创建在很长时间内都保持着。但是,在访问量比较大,机器比较多的情况下,这种用法很可能会导致“数据库连接数耗尽”,因为建立连接并不回收,最终达到数据库的max_connections(最大连接数)。因此,长连接的用法通常需要在CGI和MySQL之间实现一个“连接池”服务,控制CGI机器“盲目”创建连接数。
建立数据库连接池服务,有很多实现的方式,PHP的话,我推荐使用swoole(PHP的一个网络通讯拓展)来实现。
3. Innodb缓存设置(innodb_buffer_pool_size)
innodb_buffer_pool_size这是个用来保存索引和数据的内存缓存区,如果机器是MySQL独占的机器,一般推荐为机器物理内存的80%。在取表数据的场景中,它可以减少磁盘IO。一般来说,这个值设置越大,cache命中率会越高。
4. 分库/分表/分区。
MySQL数据库表一般承受数据量在百万级别,再往上增长,各项性能将会出现大幅度下降,因此,当我们预见数据量会超过这个量级的时候,建议进行分库/分表/分区等操作。最好的做法,是服务在搭建之初就设计为分库分表的存储模式,从根本上杜绝中后期的风险。不过,会牺牲一些便利性,例如列表式的查询,同时,也增加了维护的复杂度。不过,到了数据量千万级别或者以上的时候,我们会发现,它们都是值得的。
二、 MySQL数据库多台服务搭建
1台MySQL机器,实际上是高风险的单点,因为如果它挂了,我们Web服务就不可用了。而且,随着Web系统访问量继续增加,终于有一天,我们发现1台MySQL服务器无法支撑下去,我们开始需要使用更多的MySQL机器。当引入多台MySQL机器的时候,很多新的问题又将产生。
1. 建立MySQL主从,从库作为备份
这种做法纯粹为了解决“单点故障”的问题,在主库出故障的时候,切换到从库。不过,这种做法实际上有点浪费资源,因为从库实际上被闲着了。
2. MySQL读写分离,主库写,从库读。
两台数据库做读写分离,主库负责写入类的操作,从库负责读的操作。并且,如果主库发生故障,仍然不影响读的操作,同时也可以将全部读写都临时切换到从库中(需要注意流量,可能会因为流量过大,把从库也拖垮)。
3. 主主互备。
两台MySQL之间互为彼此的从库,同时又是主库。这种方案,既做到了访问量的压力分流,同时也解决了“单点故障”问题。任何一台故障,都还有另外一套可供使用的服务。
不过,这种方案,只能用在两台机器的场景。如果业务拓展还是很快的话,可以选择将业务分离,建立多个主主互备。
三、 MySQL数据库机器之间的数据同步
每当我们解决一个问题,新的问题必然诞生在旧的解决方案上。当我们有多台MySQL,在业务高峰期,很可能出现两个库之间的数据有延迟的场景。并且,网络和机器负载等,也会影响数据同步的延迟。我们曾经遇到过,在日访问量接近1亿的特殊场景下,出现,从库数据需要很多天才能同步追上主库的数据。这种场景下,从库基本失去效用了。
于是,解决同步问题,就是我们下一步需要关注的点。
1. MySQL自带多线程同步
MySQL5.6开始支持主库和从库数据同步,走多线程。但是,限制也是比较明显的,只能以库为单位。MySQL数据同步是通过binlog日志,主库写入到binlog日志的操作,是具有顺序的,尤其当SQL操作中含有对于表结构的修改等操作,对于后续的SQL语句操作是有影响的。因此,从库同步数据,必须走单进程。
2. 自己实现解析binlog,多线程写入。
以数据库的表为单位,解析binlog多张表同时做数据同步。这样做的话,的确能够加快数据同步的效率,但是,如果表和表之间存在结构关系或者数据依赖的话,则同样存在写入顺序的问题。这种方式,可用于一些比较稳定并且相对独立的数据表。
国内一线互联网公司,大部分都是通过这种方式,来加快数据同步效率。还有更为激进的做法,是直接解析binlog,忽略以表为单位,直接写入。但是这种做法,实现复杂,使用范围就更受到限制,只能用于一些场景特殊的数据库中(没有表结构变更,表和表之间没有数据依赖等特殊表)。
四、 在Web服务器和数据库之间建立缓存
实际上,解决大访问量的问题,不能仅仅着眼于数据库层面。根据“二八定律”,80%的请求只关注在20%的热点数据上。因此,我们应该建立Web服务器和数据库之间的缓存机制。这种机制,可以用磁盘作为缓存,也可以用内存缓存的方式。通过它们,将大部分的热点数据查询,阻挡在数据库之前。
1. 页面静态化
用户访问网站的某个页面,页面上的大部分内容在很长一段时间内,可能都是没有变化的。例如一篇新闻报道,一旦发布几乎是不会修改内容的。这样的话,通过CGI生成的静态html页面缓存到Web服务器的磁盘本地。除了第一次,是通过动态CGI查询数据库获取之外,之后都直接将本地磁盘文件返回给用户。
在Web系统规模比较小的时候,这种做法看似完美。但是,一旦Web系统规模变大,例如当我有100台的Web服务器的时候。那样这些磁盘文件,将会有100份,这个是资源浪费,也不好维护。这个时候有人会想,可以集中一台服务器存起来,呵呵,不如看看下面一种缓存方式吧,它就是这样做的。
2. 单台内存缓存
通过页面静态化的例子中,我们可以知道将“缓存”搭建在Web机器本机是不好维护的,会带来更多问题(实际上,通过PHP的apc拓展,可通过Key/value操作Web服务器的本机内存)。因此,我们选择搭建的内存缓存服务,也必须是一个独立的服务。
内存缓存的选择,主要有redis/memcache。从性能上说,两者差别不大,从功能丰富程度上说,Redis更胜一筹。
3. 内存缓存集群
当我们搭建单台内存缓存完毕,我们又会面临单点故障的问题,因此,我们必须将它变成一个集群。简单的做法,是给他增加一个slave作为备份机器。但是,如果请求量真的很多,我们发现cache命中率不高,需要更多的机器内存呢?因此,我们更建议将它配置成一个集群。例如,类似redis cluster。
Redis cluster集群内的Redis互为多组主从,同时每个节点都可以接受请求,在拓展集群的时候比较方便。客户端可以向任意一个节点发送请求,如果是它的“负责”的内容,则直接返回内容。否则,查找实际负责Redis节点,然后将地址告知客户端,客户端重新请求。
对于使用缓存服务的客户端来说,这一切是透明的。
内存缓存服务在切换的时候,是有一定风险的。从A集群切换到B集群的过程中,必须保证B集群提前做好“预热”(B集群的内存中的热点数据,应该尽量与A集群相同,否则,切换的一瞬间大量请求内容,在B集群的内存缓存中查找不到,流量直接冲击后端的数据库服务,很可能导致数据库宕机)。
4. 减少数据库“写”
上面的机制,都实现减少数据库的“读”的操作,但是,写的操作也是一个大的压力。写的操作,虽然无法减少,但是可以通过合并请求,来起到减轻压力的效果。这个时候,我们就需要在内存缓存集群和数据库集群之间,建立一个修改同步机制。
先将修改请求生效在cache中,让外界查询显示正常,然后将这些sql修改放入到一个队列中存储起来,队列满或者每隔一段时间,合并为一个请求到数据库中更新数据库。
除了上述通过改变系统架构的方式提升写的性能外,MySQL本身也可以通过配置参数innodb_flush_log_at_trx_commit来调整写入磁盘的策略。如果机器成本允许,从硬件层面解决问题,可以选择老一点的RAID(Rendant Arrays of independent Disks,磁盘列阵)或者比较新的SSD(Solid State Drives,固态硬盘)。
5. NoSQL存储
不管数据库的读还是写,当流量再进一步上涨,终会达到“人力有穷时”的场景。继续加机器的成本比较高,并且不一定可以真正解决问题的时候。这个时候,部分核心数据,就可以考虑使用NoSQL的数据库。NoSQL存储,大部分都是采用key-value的方式,这里比较推荐使用上面介绍过Redis,Redis本身是一个内存cache,同时也可以当做一个存储来使用,让它直接将数据落地到磁盘。
这样的话,我们就将数据库中某些被频繁读写的数据,分离出来,放在我们新搭建的Redis存储集群中,又进一步减轻原来MySQL数据库的压力,同时因为Redis本身是个内存级别的Cache,读写的性能都会大幅度提升。
国内一线互联网公司,架构上采用的解决方案很多是类似于上述方案,不过,使用的cache服务却不一定是Redis,他们会有更丰富的其他选择,甚至根据自身业务特点开发出自己的NoSQL服务。
6. 空节点查询问题
当我们搭建完前面所说的全部服务,认为Web系统已经很强的时候。我们还是那句话,新的问题还是会来的。空节点查询,是指那些数据库中根本不存在的数据请求。例如,我请求查询一个不存在人员信息,系统会从各级缓存逐级查找,最后查到到数据库本身,然后才得出查找不到的结论,返回给前端。因为各级cache对它无效,这个请求是非常消耗系统资源的,而如果大量的空节点查询,是可以冲击到系统服务的。
在我曾经的工作经历中,曾深受其害。因此,为了维护Web系统的稳定性,设计适当的空节点过滤机制,非常有必要。
我们当时采用的方式,就是设计一张简单的记录映射表。将存在的记录存储起来,放入到一台内存cache中,这样的话,如果还有空节点查询,则在缓存这一层就被阻挡了。
异地部署(地理分布式)
完成了上述架构建设之后,我们的系统是否就已经足够强大了呢?答案当然是否定的哈,优化是无极限的。Web系统虽然表面上看,似乎比较强大了,但是给予用户的体验却不一定是最好的。因为东北的同学,访问深圳的一个网站服务,他还是会感到一些网络距离上的慢。这个时候,我们就需要做异地部署,让Web系统离用户更近。
一、 核心集中与节点分散
有玩过大型网游的同学都会知道,网游是有很多个区的,一般都是按照地域来分,例如广东专区,北京专区。如果一个在广东的玩家,去北京专区玩,那么他会感觉明显比在广东专区卡。实际上,这些大区的名称就已经说明了,它的服务器所在地,所以,广东的玩家去连接地处北京的服务器,网络当然会比较慢。
当一个系统和服务足够大的时候,就必须开始考虑异地部署的问题了。让你的服务,尽可能离用户更近。我们前面已经提到了Web的静态资源,可以存放在CDN上,然后通过DNS/GSLB的方式,让静态资源的分散“全国各地”。但是,CDN只解决的静态资源的问题,没有解决后端庞大的系统服务还只集中在某个固定城市的问题。
这个时候,异地部署就开始了。异地部署一般遵循:核心集中,节点分散。
·核心集中:实际部署过程中,总有一部分的数据和服务存在不可部署多套,或者部署多套成本巨大。而对于这些服务和数据,就仍然维持一套,而部署地点选择一个地域比较中心的地方,通过网络内部专线来和各个节点通讯。
·节点分散:将一些服务部署为多套,分布在各个城市节点,让用户请求尽可能选择近的节点访问服务。
例如,我们选择在上海部署为核心节点,北京,深圳,武汉,上海为分散节点(上海自己本身也是一个分散节点)。我们的服务架构如图:
需要补充一下的是,上图中上海节点和核心节点是同处于一个机房的,其他分散节点各自独立机房。
国内有很多大型网游,都是大致遵循上述架构。它们会把数据量不大的用户核心账号等放在核心节点,而大部分的网游数据,例如装备、任务等数据和服务放在地区节点里。当然,核心节点和地域节点之间,也有缓存机制。
二、 节点容灾和过载保护
节点容灾是指,某个节点如果发生故障时,我们需要建立一个机制去保证服务仍然可用。毫无疑问,这里比较常见的容灾方式,是切换到附近城市节点。假如系统的天津节点发生故障,那么我们就将网络流量切换到附近的北京节点上。考虑到负载均衡,可能需要同时将流量切换到附近的几个地域节点。另一方面,核心节点自身也是需要自己做好容灾和备份的,核心节点一旦故障,就会影响全国服务。
过载保护,指的是一个节点已经达到最大容量,无法继续接接受更多请求了,系统必须有一个保护的机制。一个服务已经满负载,还继续接受新的请求,结果很可能就是宕机,影响整个节点的服务,为了至少保障大部分用户的正常使用,过载保护是必要的。
解决过载保护,一般2个方向:
·拒绝服务,检测到满负载之后,就不再接受新的连接请求。例如网游登入中的排队。
·分流到其他节点。这种的话,系统实现更为复杂,又涉及到负载均衡的问题。
小结
Web系统会随着访问规模的增长,渐渐地从1台服务器可以满足需求,一直成长为“庞然大物”的大集群。而这个Web系统变大的过程,实际上就是我们解决问题的过程。在不同的阶段,解决不同的问题,而新的问题又诞生在旧的解决方案之上。
系统的优化是没有极限的,软件和系统架构也一直在快速发展,新的方案解决了老的问题,同时也带来新的挑战。
G. javaWeb如何提高并发数
分布式 springcloud nginx rds
H. 如何提高webserver并发能力
1、HTML静态化
其实大家都知道,效率最高、消耗最小的就是纯静态化的 html页面,所以我们尽可能使我们的网站上的页面采用静态页面来实现, 这个最简单的方法其实也是最有效的方法。但是对于大量内容并且频繁更新的网站,我们无法全部手动去挨个实现,于是出现了我们常见的信息发布系统CMS,像 我们常访问的各个门户站点的新闻频道,甚至他们的其他频道,都是通过信息发布系统来管理和实现的,信息发布系统可以实现最简单的信息录入自动生成静态页 面,还能具备频道管理、权限管理、自动抓取等功能,对于一个大型网站来说,拥有一套高效、可管理的CMS是必不可少的。
除了门户和信息发布类型的网站,对于交互性要求很高的社区类型网站来说,尽可能的静态化也是提高性能的必要手段,将社区内的帖子、文章进行实时的静态化,有更新的时候再重新静态化也是大量使用的策略,像Mop的大杂烩就是使用了这样的策略,网易社区等也是如此。
同 时,html静态化也是某些缓存策略使用的手段,对于系统中频繁使用数据库查询但是内容更新很小的应用,可以考虑使用html静态化来实现,比如论坛中论 坛的公用设置信息,这些信息目前的主流论坛都可以进行后台管理并且存储再数据库中,这些信息其实大量被前台程序调用,但是更新频率很小,可以考虑将这部分 内容进行后台更新的时候进行静态化,这样避免了大量的数据库访问请求。
2、图片服务器分离
大家知道,对于Web服务器来说,不 管 是 Apache、IIS还是其他容器,图片是最消耗资源的,于是我们有必要将图片与页面进行分离,这是基本上大型网站都会采用的策略,他们都有独立的图片服 务器,甚至很多台图片服务器。这样的架构可以降低提供页面访问请求的服务器系统压力,并且可以保证系统不会因为图片问题而崩溃,在应用服务器和图片服务器 上,可以进行不同的配置优化,比如apache在配置ContentType的时候可以尽量少支持,尽可能少的LoadMole,保证更高的系统消耗 和执行效率。
3、数据库集群和库表散列
大型网站都有复杂的应用,这些应用必须使用数据库,那么在面对大量访问的时候,数据库的瓶颈很快就能显现出来,这时一台数据库将很快无法满足应用,于是我们需要使用数据库集群或者库表散列。
在数据库集群方面,很多数据库都有自己的解决方案,Oracle、Sybase等都有很好的方案,常用的MySQL提供的Master/Slave也是类似的方案,您使用了什么样的DB,就参考相应的解决方案来实施即可。
上 面提到的数据库集群由于在架构、成本、扩张性方面都会受到所采用DB类型的限制,于是我们需要从应用程序的角度来考虑改善系统架构,库表散列是常用并且最 有效的解决方案。我们在应用程序中安装业务和应用或者功能模块将数据库进行分离,不同的模块对应不同的数据库或者表,再按照一定的策略对某个页面或者功能 进行更小的数据库散列,比如用户表,按照用户ID进行表散列,这样就能够低成本的提升系统的性能并且有很好的扩展性。sohu的论坛就是采用了这样的架 构,将论坛的用户、设置、帖子等信息进行数据库分离,然后对帖子、用户按照板块和ID进行散列数据库和表,最终可以在配置文件中进行简单的配置便能让系统 随时增加一台低成本的数据库进来补充系统性能。
4、缓存
缓存一词搞技术的都接触过,很多地方用到缓存。网站架构和网站开发中的缓存也是非常重要。这里先讲述最基本的两种缓存。高级和分布式的缓存在后面讲述。
架构方面的缓存,对Apache比较熟悉的人都能知道Apache提供了自己的缓存模块,也可以使用外加的Squid模块进行缓存,这两种方式均可以有效的提高Apache的访问响应能力。
网 站程序开发方面的缓存,Linux上提供的Memory Cache是常用的缓存接口,可以在web开发中使用,比如用Java开发的时候就可以调用MemoryCache对一些数据进行缓存和通讯共享,一些大 型社区使用了这样的架构。另外,在使用web语言开发的时候,各种语言基本都有自己的缓存模块和方法,PHP有Pear的Cache模块,Java就更多 了,.net不是很熟悉,相信也肯定有。
5、镜像
镜像是大型网站常采用的提高性能和数据安全性的方式,镜像的技术可以解决不同 网 络接入商和地域带来的用户访问速度差异,比如ChinaNet和ENet之间的差异就促使了很多网站在教育网内搭建镜像站点,数据进行定时更新或者实 时更新。在镜像的细节技术方面,这里不阐述太深,有很多专业的现成的解决架构和产品可选。也有廉价的通过软件实现的思路,比如Linux上的rsync等 工具。
6、负载均衡
负载均衡将是大型网站解决高负荷访问和大量并发请求采用的终极解决办法。
负载均衡技术发展了多年,有很多专业的服务提供商和产品可以选择,我个人接触过一些解决方法,其中有两个架构可以给大家做参考。
硬件四层交换
第 四层交换使用第三层和第四层信息包的报头信息,根据应用区间识别业务流,将整个区间段的业务流分配到合适的应用服务器进行处理。第四层交换功能就象是虚 IP,指向物理服务器。它传输的业务服从的协议多种多样,有HTTP、FTP、NFS、Telnet或其他协议。这些业务在物理服务器基础上,需要复杂的 载量平衡算法。在IP世界,业务类型由终端TCP或UDP端口地址来决定,在第四层交换中的应用区间则由源端和终端IP地址、TCP和UDP端口共同决 定。
在硬件四层交换产品领域,有一些知名的产品可以选择,比如Alteon、F5等,这些产品很昂贵,但是物有所值,能够提供非常优秀的性能和很灵活的管理能力。Yahoo中国当初接近2000台服务器使用了三四台Alteon就搞定了。
软件四层交换
大家知道了硬件四层交换机的原理后,基于OSI模型来实现的软件四层交换也就应运而生,这样的解决方案实现的原理一致,不过性能稍差。但是满足一定量的压力还是游刃有余的,有人说软件实现方式其实更灵活,处理能力完全看你配置的熟悉能力。
软 件四层交换我们可以使用Linux上常用的LVS来解决,LVS就是Linux Virtual Server,他提供了基于心跳线heartbeat的实时灾难应对解决方案,提高系统的鲁棒性,同时可供了灵活的虚拟VIP配置和管理功能,可以同时满 足多种应用需求,这对于分布式的系统来说必不可少。
一个典型的使用负载均衡的策略就是,在软件或者硬件四层交换的基础上搭建squid集群,这种思路在很多大型网站包括搜索引擎上被采用,这样的架构低成本、高性能还有很强的扩张性,随时往架构里面增减节点都非常容易。
I. lamp架构提高服务器并发要注意哪些问题
对于大流量、大并发量的网站系统架构来说,除了硬件上使用高性能的服务器、负载均衡、CDN等之外,在软件架构上需要重点关注下面几个环节:使用高性能的操作系统(OS)、高性能的网页服务器(Web Server)、高性能的数据库(Databse)、高效率的编程语言等。下面我将从这几点对其一一讨论。
操作系统
Linux操作系统有很多个不同的发行版,如Red Hat Enterprise Linux、SUSE Linux Enterprice、Debian、Ubuntu、CentOS等,每一个发行版都有自己的特色,比如RHEL的稳定,Ubuntu的易用,基于稳定性和性能的考虑,操作系统选择CentOS(Community ENTerprise Operating System)是一个理想的方案。
CentOS(Community ENTerprise Operating System)是Linux发行版之一,是RHEL/Red Hat Enterprise Linux的精简免费版,和RHEL为同样的源代码,不过,RHEL和SUSE LE等企业版,提供的升级服务均是收费升级,无法免费在线升级,因此要求免费的高度稳定性的服务器可以用CentOS替代Red Hat Enterprise Linux使用。
LAMP网站架构图
Web服务器、缓存和PHP加速
Apache是LAMP架构最核心的Web Server,开源、稳定、模块丰富是Apache的优势。但Apache的缺点是有些臃肿,内存和CPU开销大,性能上有损耗,不如一些轻量级的Web服务器(例如nginx)高效,轻量级的Web服务器对于静态文件的响应能力来说远高于Apache服务器。
Apache做为Web Server是负载PHP的最佳选择,如果流量很大的话,可以采用nginx来负载非PHP的Web请求。nginx是一个高性能的HTTP和反向代理服务器,Nginx以它的稳定性、丰富的功能集、示例配置文件和低系统资源的消耗而闻名。Nginx不支持PHP和CGI等动态语言,但支持负载均衡和容错,可和Apache配合使用,是轻量级的HTTP服务器的首选。
Web服务器的缓存也有多种方案,Apache提供了自己的缓存模块,也可以使用外加的Squid模块进行缓存,这两种方式均可以有效的提高Apache的访问响应能力。Squid Cache是一个Web缓存服务器,支持高效的缓存,可以作为网页服务器的前置cache服务器缓存相关请求来提高Web服务器的速度,把Squid放在Apache的前端来缓存Web服务器生成的动态内容,而Web应用程序只需要适当地设置页面实效时间即可。如访问量巨大则可考虑使用memcache作为分布式缓存。
PHP的加速使用eAccelerator加速器,eAccelerator是一个自由开放源码PHP加速器,优化和动态内容缓存,提高了性能PHP脚本的缓存性能,使得PHP脚本在编译的状态下,对服务器的开销几乎完全消除。它还有对脚本起优化作用,以加快其执行效率。使PHP程序代码执效率能提高1-10倍。
具体的解决方案有以下几种:
1、squid + Apache + PHP + eAccelerator
使用Apache负载PHP,使用squid进行缓存,html或图片的请求可以直接由squid返回给用户。很多大型网站都采用这种架构。
2、nginx/Apache + PHP(fastcgi) + eAccelerator
使用nginx或Apache负载PHP,PHP使用fastcgi方式运行,效率较高。
3、nginx + Apache + PHP + eAccelerator
此方案综合了nginx和Apache的优点,使用Apache负载PHP,nginx负责解析其他Web请求,使用nginx的rewrite模块,Apache端口不对外开放。
数据库
开源的数据库中,MySQL在性能、稳定性和功能上是首选,可以达到百万级别的数据存储,网站初期可以将MySQL和Web服务器放在一起,但是当访问量达到一定规模后,应该将MySQL数据库从Web Server上独立出来,在单独的服务器上运行,同时保持Web Server和MySQL服务器的稳定连接。
当数据库访问量达到更大的级别,可以考虑使用MySQL Cluster等数据库集群或者库表散列等解决方案。
总的来说,LAMP架构的网站性能会远远优于Windows IIS + ASP + Access(例如月光博客)这样的网站,可以负载的访问量也非常大,国内的大量个人网站如果想要支撑大访问量,采用LAMP架构是一个不错的方案。
综上所述,基于LAMP架构设计具有成本低廉、部署灵活、快速开发、安全稳定等特点,是Web网络应用和环境的优秀组合。
J. 如何提高服务器并发能力
有什么方法衡量服务器并发处理能力
1. 吞吐率
吞吐率,单位时间里服务器处理的最大请求数,单位req/s
从服务器角度,实际并发用户数的可以理解为服务器当前维护的代表不同用户的文件描述符总数,也就是并发连接数。服务器一般会限制同时服务的最多用户数,比如apache的MaxClents参数。
这里再深入一下,对于服务器来说,服务器希望支持高吞吐率,对于用户来说,用户只希望等待最少的时间,显然,双方不能满足,所以双方利益的平衡点,就是我们希望的最大并发用户数。
2. 压力测试
有一个原理一定要先搞清楚,假如100个用户同时向服务器分别进行10个请求,与1个用户向服务器连续进行1000次请求,对服务器的压力是一样吗?实际上是不一样的,因对每一个用户,连续发送请求实际上是指发送一个请求并接收到响应数据后再发送下一个请求。这样对于1个用户向服务器连续进行1000次请求, 任何时刻服务器的网卡接收缓冲区中只有1个请求,而对于100个用户同时向服务器分别进行10个请求,服务器的网卡接收缓冲区最多有100个等待处理的请求,显然这时的服务器压力更大。
压力测试前提考虑的条件
并发用户数: 指在某一时刻同时向服务器发送请求的用户总数(HttpWatch)
总请求数
请求资源描述
请求等待时间(用户等待时间)
用户平均请求的等待时间
服务器平均请求处理的时间
硬件环境
压力测试中关心的时间又细分以下2种:
用户平均请求等待时间(这里暂不把数据在网络的传输时间,还有用户PC本地的计算时间计算入内)
服务器平均请求处理时间
用户平均请求等待时间主要用于衡量服务器在一定并发用户数下,单个用户的服务质量;而服务器平均请求处理时间就是吞吐率的倒数,一般来说,用户平均请求等待时间 = 服务器平均请求处理时间 * 并发用户数
怎么提高服务器的并发处理能力
1. 提高CPU并发计算能力
服务器之所以可以同时处理多个请求,在于操作系统通过多执行流体系设计使得多个任务可以轮流使用系统资源,这些资源包括CPU,内存以及I/O. 这里的I/O主要指磁盘I/O, 和网络I/O。
多进程 & 多线程
多执行流的一般实现便是进程,多进程的好处可以对CPU时间的轮流使用,对CPU计算和IO操作重叠利用。这里的IO主要是指磁盘IO和网络IO,相对CPU而言,它们慢的可怜。
而实际上,大多数进程的时间主要消耗在I/O操作上。现代计算机的DMA技术可以让CPU不参与I/O操作的全过程,比如进程通过系统调用,使得CPU向网卡或者磁盘等I/O设备发出指令,然后进程被挂起,释放出CPU资源,等待I/O设备完成工作后通过中断来通知进程重新就绪。对于单任务而言,CPU大部分时间空闲,这时候多进程的作用尤为重要。
多进程不仅能够提高CPU的并发度。其优越性还体现在独立的内存地址空间和生命周期所带来的稳定性和健壮性,其中一个进程崩溃不会影响到另一个进程。
但是进程也有如下缺点:
fork()系统调用开销很大: prefork
进程间调度和上下文切换成本: 减少进程数量
庞大的内存重复:共享内存
IPC编程相对比较麻烦