摘(zhāi)要：在(zài)前一篇(piān)隨筆大型網(wǎng)站係統(tǒng)架構(gòu)的演(yǎn)化(huà)中(zhōng)，介(jiè)紹了(liǎo)大(dà)型網站的(dí)演化過程(chéng)，期(qī)間穿(chuān)插(chā)了(liǎo)一些技(jì)術和手段，我(wǒ)們可以從中看(kàn)出一個大(dà)型網站的(dí)輪廓(kuò)，但想(xiǎng)要掌握設計(jì)開發維護大型網站的(dí)技術(shù)，需(xū)要(yào)我們(mén)一(yī)步一步(bù)去研究實(shí)踐。所...
什麼是(shì)性能(néng)
有人(rén)說性(xìng)能就是訪問速度快(kuài)慢，這(zhè)是(shì)最(zuì)直(zhí)觀(guān)的(dí)說法，也是用戶的真(zhēn)實(shí)體驗。一個用(yòng)戶從(cóng)輸入網址(zhǐ)到(dào)按下(xià)回車鍵，看到網頁的快慢，這就是性(xìng)能(néng)。對(duì)於我們(mén)來(lái)說，需(xū)要去(qù)挖掘(jué)這個過程(chéng)，因(yīn)為這決(jué)定我(wǒ)們(mén)怎麼(mó)去(qù)做性能優化(huà)。
這(zhè)中間發(fā)生了(liǎo)什麼(mó)？
用戶(hù)訪問網(wǎng)站(zhàn)的整個(gè)流程：用戶(hù)輸入(rù)網(wǎng)站(zhàn)域名(míng)，通過(guò)DNS解析(xī)，找到目(mù)標(biāo)服(fú)務器(qì)IP，請求數據經互(hù)聯網達(dá)到目標(biāo)服務器，目標(biāo)服(fú)務器(qì)收到請求(qiú)數據，進行處(chǔ)理(lǐ)（執(zhí)行(háng)程(chéng)序，訪(fǎng)問(wèn)數據(jù)庫，文件服務(wù)器(qì)等(děng)）。處理完(wán)成，將(jiāng)響應(yīng)數(shù)據(jù)又(yòu)經互聯網返(fǎn)回(huí)給(gěi)用戶瀏(liú)覽器，瀏覽器(qì)得(dé)到結果進行計算渲染(rǎn)顯示(shì)給(gěi)用戶(hù)。
我們(mén)把(bǎ)整個(gè)過(guò)程，分(fēn)為三(sān)段(duàn)路徑：
1，第一段在用戶和瀏覽器端，主要負責發出用戶請求，以及接受響應數據進行計算渲染顯示給用戶； 2，第二段在網絡上，負責對請求數據，響應數據的傳輸； 3，第三段在網站服務器端，負責對請求數據進行處理（執行程序，訪問數據庫，文件等），並將結果返回；第(dì)一路(lù)徑(jìng)
第(dì)一(yī)路徑(jìng)花費(fèi)的時間包(bāo)括輸(shū)入(rù)域名發起(qǐ)請(qǐng)求的(dí)時(shí)間和瀏覽(lǎn)器收(shōu)到響應後計算(suàn)渲染(rǎn)的時(shí)間。
輸入域(yù)名發起(qǐ)請(qǐng)求(qiú)，實(shí)質(zhì)過程(chéng)是(shì)：
1，用戶在瀏覽器輸入要訪問的網站域名； 2，本地DNS請求網站授權的DNS服務器對域名進行解析，並得到解析結果即IP地址（並將IP地址緩存起來）。 3，向目標IP地址發出請求。從這(zhè)個(gè)過程我們可(kě)以看到(dào)，優(yōu)化的地方(fāng)主(zhǔ)要是(shì)減(jiǎn)少(shǎo)DNS解(jiě)析次(cì)數，而如(rú)果用(yòng)戶瀏覽器(qì)設置了緩(huǎn)存(cún)，則再第二(èr)次(cì)訪問(wèn)相(xiāng)同(tóng)域名的時候就不會去(qù)請求DNS服務器(qì)，直(zhí)接用緩存中的(dí)IP地址發出請求(qiú)。因此(cǐ)這個過(guò)程主要取決於瀏(liú)覽(lǎn)器(qì)的(dí)設(shè)置(zhì)。現(xiàn)在主流的瀏覽器默認設置了(liǎo)DNS的預(yù)取(qǔ)功能（DNS Prefetch），當(dāng)然你也(yě)可以(yǐ)主動告知瀏覽(lǎn)器我(wǒ)的(dí)網(wǎng)站需(xū)要做(zuò)DNS預取(qǔ)：
瀏(liú)覽(lǎn)器將數據進行(háng)計(jì)算渲(xuàn)染的過程：
1，瀏覽器解析響應數據； 2，瀏覽器創建DOM樹； 3，瀏覽器下載CSS樣式，並應用到DOM樹，進行渲染； 4，瀏覽器下載JS文件，開始解析執行； 5，顯示給用戶。從(cóng)這個過(guò)程，我們(mén)可(kě)以(yǐ)找出不(bù)少(shǎo)可(kě)以優(yōu)化的(dí)地(dì)方。首(shǒu)先我們可以盡量控製頁麵(miàn)大小，使(shǐ)得瀏(liú)覽器解析的時間更(gēng)短(duǎn)；並且將(jiāng)多個(gè)CSS文(wén)件(jiàn)，JS文(wén)件(jiàn)文件(jiàn)合並壓(yā)縮(suō)減(jiǎn)少文件(jiàn)下載的(dí)次數和大(dà)小；另(lìng)外(wài)注意(yì)將CSS放(fàng)在(zài)頁(yè)麵前麵，JS訪(fǎng)問頁麵後麵(miàn)，這(zhè)樣(yàng)便於(yú)頁(yè)麵首先能(néng)渲(xuàn)染出來，再(zài)執行js腳本，對於用戶來(lái)說(shuō)有(yǒu)更好的體(tǐ)驗。最後我(wǒ)還可以設(shè)置(zhì)瀏覽(lǎn)器(qì)緩(huǎn)存(cún)，下次訪問(wèn)時(shí)從緩存讀(dú)取內(nèi)容，減少http請(qǐng)求。
該代碼(mǎ)說(shuō)明(míng)了瀏覽(lǎn)器啟用了緩(huǎn)存(cún)並在(zài)5秒內(nèi)不會再(zài)次訪(fǎng)問服(fú)務(wù)器。注意緩(huǎn)存的設置(zhì)需要結(jié)合你的(dí)業務特性來(lái)適當(dāng)配置。
以下(xià)是京(jīng)東商(shāng)城的(dí)HTML簡圖：
css樣式(shì)放在html前(qián)麵，並(bìng)且進行了(liǎo)合並。
大多數的JS文件放在(zài)頁(yè)尾。
第二(èr)路(lù)徑
第(dì)二(èr)路(lù)徑在網(wǎng)絡(luò)上，花費(fèi)的時(shí)間(jiān)同(tóng)樣(yàng)包(bāo)括請求數據的(dí)傳(chuán)輸(shū)時間和響應數據的(dí)傳(chuán)輸(shū)時(shí)間，這(zhè)個兩(liǎng)個時間(jiān)取(qǔ)決(jué)於(yú)數據傳(chuán)輸的速度(dù)，這(zhè)裏(lǐ)我們要(yào)講一(yī)個名詞“帶(dài)寬”。什麼是帶(dài)寬(kuān)，我們經(jīng)常(cháng)說帶(dài)寬10M，20M是什麼意(yì)思？我的帶寬(kuān)20M，這意味(wèi)著(zhuó)什(shí)麼？
我們知道帶寬速度(dù)分為(wéi)上(shàng)行(háng)，下(xià)行速(sù)度，也就是(shì)上傳(chuán)和下(xià)載的速度。帶(dài)寬20M對(duì)於用戶來(lái)說則是(shì)下載速度20M（20×1024×1024比特(tè)率(shuài)），換算成字(zì)節20M/8=2.5M。也就是說20M的帶寬(kuān)下(xià)載(zǎi)速度(dù)理論(lùn)可達2.5M/s，而(ér)對於(yú)家(jiā)庭用戶(hù)而言(yán)上(shàng)傳(chuán)速度(dù)一(yī)般比下(xià)載速(sù)度小(xiǎo)的多，大約是不(bù)到(dào)十分之一(yī)。而對於網(wǎng)站服(fú)務(wù)器(qì)（企業(yè)用戶）來(lái)說(shuō)，則(zé)不然(rán)，一般上行速度(dù)等於下載(zǎi)速度(dù)。這(zhè)也(yě)是運(yùn)營商根(gēn)據(jù)實(shí)際需求分(fēn)配(pèi)的，畢(bì)竟(jìng)用(yòng)戶(hù)的主要(yào)需求(qiú)是(shì)下載(zǎi)數據，而不(bù)是上傳數(shù)據。
整(zhěng)個(gè)流程(chéng)從傳輸(shū)方式(shì)看(kàn)就是：用戶發(fā)送請(qǐng)求(qiú)數(shù)據（上傳），網站服(fú)務器接受請(qǐng)求數據(jù)（下載），網站服務器返回響應(yīng)數(shù)據（上傳），用戶接受響(xiǎng)應(yīng)數據(jù)（下(xià)載）。對於用(yòng)戶(hù)來說，上傳(chuán)數據是很小(xiǎo)的（Url參(cān)數），而下載(zǎi)數據(jù)是(shì)較大的(dí)（響(xiǎng)應(yīng)數據(jù)）；對於服務(wù)器(qì)來(lái)說，下載(zǎi)數據(jù)是(shì)很小(xiǎo)的（url參(cān)數），上傳數(shù)據(jù)是(shì)較大（響(xiǎng)應(yīng)數(shù)據）。
理(lǐ)解了這個，我們可(kě)以解(jiě)釋為(wéi)什(shí)麼有時用(yòng)戶反(fǎn)映為什麼自己(jǐ)的(dí)帶(dài)寬足夠，但(dàn)打開某(mǒu)些網站(zhàn)仍然(rán)很慢，就是(shì)因為盡管用(yòng)戶的下載速度很快(kuài)，但(dàn)網站(zhàn)服務(wù)器(qì)的上傳(chuán)速(sù)度很慢，這就像一(yī)個抽(chōu)水管和一個(gè)出水(shuǐ)管，不(bù)管抽水管再(zài)大(dà)，但出(chū)水(shuǐ)管很小，同樣抽(chōu)到(dào)的水量(liáng)是(shì)有限的。
了解了這個原(yuán)理我們來看(kàn)怎麼提高數據傳輸(shū)的速度，首先用戶的上傳(chuán)，下載速(sù)度(dù)我(wǒ)們是(shì)無(wú)法(fǎ)決(jué)定的，我們能(néng)決定的(dí)是網(wǎng)站(zhàn)服(fú)務(wù)器(qì)的上(shàng)傳，下載(zǎi)速度(dù)，所(suǒ)以(yǐ)我們(mén)可以做(zuò)的是(shì)適當的增加服務器帶寬（帶寬是(shì)很貴(guì)的，盲目的增加隻會(huì)增(zēng)加不必(bì)要(yào)成本）。購買合(hé)適的(dí)帶寬(kuān)需要根(gēn)據(jù)網站業(yè)務特性，規模(mó)以及結合(hé)運(yùn)維(wéi)人員的(dí)經(jīng)驗來選擇(zé)。通(tōng)常可以(yǐ)考慮的算(suàn)法，即(jí)根據(jù)一次響應數據(jù)的(dí)大(dà)小，乘(chéng)以(yǐ)PV數(shù)，除(chú)以對(duì)應的(dí)高峰(fēng)時(shí)間段，從而大致(zhì)估算出網(wǎng)站(zhàn)帶(dài)寬的需求(qiú)。
下麵(miàn)我(wǒ)們(mén)繼(jì)續(xù)進(jìn)一(yī)步(bù)研究第(dì)二路(lù)徑(jìng)：
上圖表示(shì)用戶訪(fǎng)問(wèn)網(wǎng)站服(fú)務器(qì)時(shí)網絡(luò)的大致(zhì)情況，從圖(tú)上可(kě)以看(kàn)出(chū)假設網站(zhàn)服(fú)務器從(cóng)電(diàn)信(xìn)網絡接入，而用戶A作為電信(xìn)的寬帶用戶，則(zé)可(kě)以通過(guò)電信(xìn)骨幹網(wǎng)快(kuài)速的訪問(wèn)到網站(zhàn)服務(wù)器(qì)。用戶B,用戶C作為(wéi)移(yí)動和聯(lián)通用戶需(xū)要(yào)通過(guò)運營(yíng)商(shāng)的互(hù)聯互通(tōng)經過較(jiào)長(cháng)路徑才能訪(fǎng)問到服(fú)務器(qì)。
針對(duì)這種(zhǒng)情況，我們(mén)可以采取以下方(fāng)法(fǎ)來優(yōu)化(huà)：
1，在各運(yùn)營商發達(dá)的地(dì)區的(dí)IDC（互(hù)聯網數據(jù)中心，可以(yǐ)理(lǐ)解成(chéng)機(jī)房）部署網站服務器(qì)，各(gè)運(yùn)營商的(dí)用戶(hù)即可通過各(gè)自的骨幹(gān)網訪問(wèn)服(fú)務(wù)器(qì)。
2，購買代理服務，也就(jiù)是原(yuán)來聯通(tōng)用戶(hù)需(xū)要(yào)通過聯通(tōng)骨(gǔ)幹網(wǎng)——>聯通互聯互通路(lù)由(yóu)器(qì)——>電(diàn)信(xìn)骨幹網——>網(wǎng)站(zhàn)服(fú)務器的(dí)過程(chéng)。通過代(dài)理(lǐ)服務，代(dài)理(lǐ)服務器直連(lián)到(dào)電(diàn)信骨幹網(wǎng)，訪問網站服(fú)務器(qì)。
3，在主(zhǔ)要(yào)地區(qū)城市(shì)購(gòu)買CDN服(fú)務(wù)，緩存對(duì)應的(dí)數據(jù)，用戶(hù)可(kě)先(xiān)從最近的CDN運(yùn)營(yíng)商(shāng)獲(huò)取(qǔ)請求數據。
第三路徑
第三路徑主要(yào)是網站服務器(qì)內部處理的(dí)過程(chéng)，當中包括(kuò)執行程(chéng)序(xù)，訪(fǎng)問(wèn)文件，數(shù)據庫等資(zī)源(yuán)。
這(zhè)是對(duì)於我們來說(shuō)最可以(yǐ)發揮的地方(fāng)：
1，使用緩存，根據需要使用本地緩存或分布式緩存； 2，使用異步操作，這種方式不僅可以提高性能，也提高了係統的擴展性； 3，代碼優化； 4，存儲優化；緩(huǎn)存
如果(guǒ)緩存(cún)數據較(jiào)少，可(kě)以利用OSCache實現(xiàn)本地緩(huǎn)存：
當(dāng)緩存(cún)數據(jù)過多時，利用Memcached實現分布(bù)式(shì)緩(huǎn)存(cún)：
Memcached實現(xiàn)分布(bù)式緩(huǎn)存(cún)，緩(huǎn)存服務(wù)器(qì)之間是互不(bù)通信(xìn)的，也(yě)就是(shì)我們(mén)可以方(fāng)便(biàn)的(dí)通過增加Memcached服(fú)務器(qì)對(duì)係(xì)統進行(háng)擴展。
異步(bù)操作
使(shǐ)用同步請求(qiú)的方式，在高並發(fā)的(dí)情況下，會(huì)對數(shù)據庫(kù)造(zào)成很(hěn)大的(dí)壓力(lì)，也會讓(ràng)用戶(hù)感(gǎn)覺(jué)響應(yīng)時間過(guò)長。異步請(qǐng)求方式(shì)，則可(kě)以快(kuài)速的對用戶(hù)做出響(xiǎng)應，而具(jù)體(tǐ)的(dí)數據庫(kù)操(cāo)作請(qǐng)求，則通過消息隊(duì)列服務(wù)器發送給數據(jù)庫服務(wù)器(qì)，做(zuò)具體的插入操作(zuò)。插(chā)入操作(zuò)的結果(guǒ)則(zé)已(yǐ)其他方式通知(zhī)客戶(hù)端。例如一般(bān)在訂票(piào)係統當中(zhōng)，出票(piào)行(háng)為就(jiù)是異(yì)步完成(chéng)，最(zuì)終(zhōng)的(dí)出(chū)票(piào)結果(guǒ)會以(yǐ)郵(yóu)件(jiàn)或(huò)其(qí)他(tā)方式告(gào)知用(yòng)戶。
代碼(mǎ)優(yōu)化(huà)
這(zhè)裏就不(bù)在(zài)詳細(xì)描(miáo)述。
存儲優化
大型網站(zhàn)中海量的(dí)數據讀寫對磁(cí)盤(pán)造成很(hěn)大壓(yā)力(lì)，係(xì)統最大的(dí)瓶頸還是在磁盤的(dí)讀(dú)寫(xiě)。可以考慮(lǜ)使用磁盤(pán)陣列，分(fēn)布(bù)式儲(chǔ)存(cún)來改善存(cún)儲的(dí)性(xìng)能(néng)。
性(xìng)能的(dí)指(zhǐ)標和測試(shì)
上(shàng)麵(miàn)通過解析用戶(hù)訪問網(wǎng)站的過(guò)程(chéng)來(lái)思考(kǎo)怎(zěn)麼提高用(yòng)戶感知的性能，對(duì)於用戶來(lái)言性能就是(shì)快(kuài)和(hé)慢。但對於(yú)我們來說，不(bù)能這樣(yàng)簡(jiǎn)單(dān)描(miáo)述(shù)，我們(mén)需要去(qù)量化他，用(yòng)一(yī)些數據指標(biāo)去衡量它。這裏(lǐ)講到幾(jī)個(gè)名詞：響應時(shí)間，並發量，吞吐量(liáng)。
響應時間：就是用戶發出請求到收到響應數據的時間； 並發量：就是係統同時能處理多少用戶請求； 吞吐量：就是單位時間內係統處理的請求數量；為了通俗的(dí)了解(jiě)這三個(gè)概(gài)念(niàn)，我們以(yǐ)高(gāo)速(sù)公(gōng)路(lù)的(dí)收費站(zhàn)為(wéi)例(lì)子(zǐ)：響應時(shí)間(jiān)是指(zhǐ)一輛車經過收(shōu)費(fèi)站(zhàn)的時(shí)間(jiān)，也就是(shì)車輛(liàng)從(cóng)進入收(shōu)費站(zhàn)，付錢，開閘，離開收費(fèi)站的(dí)時(shí)間；並(bìng)發(fā)量是(shì)指這個(gè)收(shōu)費站同時能通(tōng)行多少(shǎo)輛(liàng)車，可以(yǐ)理解(jiě)為收(shōu)費(fèi)站的出(chū)口數量。吞吐量(liáng)是(shì)指：在(zài)一段時間內(nèi)，這個(gè)收費站通(tōng)往了多少(shǎo)了車。
這個(gè)例子不曉得恰不(bù)恰(qià)當。
對於性(xìng)能(néng)測試來說(shuō)，基(jī)本也是(shì)圍(wéi)繞(rào)這些方(fāng)麵來(lái)測(cè)試，下(xià)圖說(shuō)明(míng)了性(xìng)能測試的過(guò)程：
左圖表示響應時(shí)間(jiān)和並發用(yòng)戶量的(dí)二維(wéi)坐(zuò)標圖，從(cóng)圖上可(kě)以看出，並(bìng)發用戶量(liáng)在一定量(liáng)增加時，響(xiǎng)應時(shí)間很短，並且(qiě)沒有(yǒu)太大(dà)的起伏，這表示(shì)係(xì)統目(mù)前處於日常運(yùn)行期，可(kě)以(yǐ)很(hěn)快處理用(yòng)戶請求（A點(diǎn)之前(qián)）；隨著並發量的增(zēng)加(jiā)，係(xì)統(tǒng)處(chǔ)於(yú)請求高峰(fēng)期，但仍然可(kě)以有序(xù)的處理(lǐ)用(yòng)戶請求(qiú)，響應(yīng)時(shí)間(jiān)較日(rì)常(cháng)有所(suǒ)增(zēng)加（A，B之間）；當並發量增(zēng)加到(dào)一(yī)定數量(liáng)時，超(chāo)過了係(xì)統(tǒng)的負載能(néng)力(lì)，係統處於(yú)瀕臨(lín)崩(bēng)潰的邊(biān)緣（B，C之(zhī)間(jiān)），響應時間嚴重過長(cháng)，直(zhí)到係統崩(bēng)潰。
右圖表示吞吐量(liáng)與並(bìng)發(fā)用(yòng)戶量的二(èr)維(wéi)坐(zuò)標(biāo)圖，可(kě)以(yǐ)看(kàn)出(chū)，隨著(zhuó)並發(fā)用戶量(liáng)的(dí)增加(jiā)，吞吐(tǔ)量(liáng)逐(zhú)漸(jiàn)增(zēng)加；在(zài)並(bìng)發(fā)量到達(dá)一定(dìng)量時，由(yóu)於係統處理(lǐ)能(néng)力達到(dào)最(zuì)大，吞(tūn)吐(tǔ)量增加(jiā)放緩；當並發量超過(guò)係統(tǒng)負載(zǎi)時（E點(diǎn)），係統處理能力開(kāi)始下降，不(bù)能(néng)再請(qǐng)求增(zēng)加的用戶請(qǐng)求，吞(tūn)吐量反而(ér)降(jiàng)低(dī)。
小(xiǎo)結(jié)
本(běn)文通過用戶訪問網(wǎng)站的過程(chéng)，分析(xī)了三個(gè)路徑過(guò)程中(zhōng)提高性(xìng)能的想法和(hé)手段(duàn)，最(zuì)後介紹(shào)了(liǎo)描(miáo)述(shù)性能的(dí)指標，並(bìng)對(duì)性能測試(shì)做(zuò)了簡(jiǎn)要說明。
作者(zhě)：cnblogs
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