基于Web应用的性能分析及优化案例

1、 基于动态内容为主的网站优化案例

1．网站运行环境说明
硬件环境：1台IBM x3850服务器, 单个双核Xeon 3.0G CPU，2GB内存，3块72GB SCSI磁盘。
操做系统：CentOS5.4。
网站架构：Web应用是基于LAMP架构，全部服务都在一台服务器上部署。
2．性能问题现象及处理措施
   现象描述
网站在上午10点左右和下午3点左右访问高峰时，网页没法打开，重启服务后，网站能在一段时间内能正常服务，但过一会又变得响应缓慢，最后网页完全没法打开。
   检查配置
首先检查系统资源状态，发现服务出现故障时系统负载极高，内存基本耗尽，接着检查Apache配置文件httpd.conf，发现“MaxClients”选项值被设置为2000，而且打开了Apache的KeepAlive特性。
   处理措施
根据上面的检查，初步判断是Apache的”MaxClients“选项配置不当引发的，由于系统内存仅有2GB大小，而“MaxClients”选项被配置为2000，过多的用户访问进程耗尽了系统内存；而后，修改httpd.conf配置文件的“MaxClients”选项，将此值由2000降到1500；继续观察发现，网站仍是频繁宕机，因而又将“MaxClients”选项值降到1024，观察一段时间发现，网站服务宕机时间间隔加长了，不像之前那么频繁，可是系统负载仍是很高，网页访问速度极慢。
3．第一次分析优化
   既然是由系统资源耗尽致使的网站服务失去响应，那么就深刻分析系统资源的使用状况，经过uptime、vmstat、top、ps等命令的联合使用，得出以下结论：
   结论描述
系统平均负载很高，经过uptime输出的系统“load average”值都在10以上，而CPU资源也消耗严重，这是形成网站响应缓慢或长时间没有响应的主要缘由，而致使系统资源消耗太高的主要依据是用户进程消耗资源严重。
   缘由分析
经过top命令发现，每一个Apache子进程消耗将近6~8MB左右内存，这是不正常的。根据经验，在正常状况下每一个Apache子进程消耗的内存在1MB左右，结合Apache输出日志发现，网站首页访问频率最高，也就是说首页程序代码可能存在问题。因而检查首页的PHP代码，发现首页的页面很是大，图片不少，而且由全动态的程序组成，这样每次用户访问首页都要屡次查询数据库，而查询数据库是个很是耗费CPU资源的过程，而且首页PHP代码也没有相应的缓存机制，每一个用户请求都要从新进行数据库查询操做，数据库查询负荷有多高可想而知。
   处理措施
修改首页PHP代码，缩减页面大小，而且对访问频繁的操做增长缓存机制，尽可能减小程序对数据库的访问。
4．第二次分析优化
   经过前面简单优化，系统服务宕机现象出现次数减小不少，可是在访问高峰时网站偶尔还会没法正常访问。此次仍然从分析系统资源使用情况入手，发现系统内存资源消耗过大，而且磁盘I/O有等待问题,因而得出以下结论：
   缘由分析
内存消耗过大，确定是用户访问进程数过多致使的，在没有优化PHP代码以前，每一个Apache子进程消耗6~8MB内存，若是设置Apache的最大用户数为1024，那么内存耗满是必然的，当物理内存耗尽时，虚拟内存就会启用，频繁地使用虚拟内存，确定会出现磁盘I/O等待问题，最终致使CPU资源耗尽。
   处理措施
经过上面对PHP代码的优化，每一个Apache子进程消耗的内存资源基本维持在1~2MB左右，所以修改Apache配置文件httpd.conf中的”MaxClients”选项值为“600”，同时把Apache配置中的“KeepAlive”特性关闭，这样Apache进程数大量减小，基本维持在500~600之间，虽然偶尔也会使用虚拟内存，可是Web服务正常了，服务宕机问题也不多出现了。
5．第三次分析优化
通过前两次的优化，网站基本运行正常，可是在访问高峰时偶尔还会出现站点没法访问得现象，继续进行问题分析，经过命令查看系统资源，发现还是CPU资源耗尽致使的，可是与前两次又有所不一样：
   缘由分析
经过观察后台日志，发现PHP程序有频繁访问数据库的操做，大量的SQL语句中有where, order by等子句；同时，数据库查询过多，大部分都是复杂查询，通常都须要遍历全表，而大量的表没有创建索引，这样的程序代码致使MySQL数据库负荷太高，而MySQL数据库和Apache部署在同一台服务器上，这也是致使服务器消耗CPU资源太高的缘由。
   处理措施
优化程序中的SQL语句，增长where子句上的匹配条件，减小遍历所有的查询，同时在where和order by子句的字段上创建索引，而且增长程序缓存机制，经过此次优化，网站运行基本处于正常状态，再也没有出现宕机的现象。

6．第四次优化分析
经过前面三次优化之后，网站在程序代码、操做系统、Apache等方面的优化空间愈来愈小，要避免出现服务气宕机现象，而且保证网站稳定、高效、快速地运行，能够从网站结构上进行优化，也就是将Web和数据库分离部署，能够增长一台专用的数据库服务器，单独部署MySQL数据库。随着访问量的增长，若是前端没法知足访问请求，还能够增长多台Web服务器，Web服务器之间进行负载均衡部署，解决前端性能瓶颈；若是在数据库端还存在读写压力，还能够继续增长一台MySQL服务器，将MySQL进行读写分离部署，这样一套高性能、高可靠的网站系统就构建起来了。

2、  基于动态、静态内容结合的网站优化案例

1．网站运行环境说明
硬件环境：两台IBM x3850服务器, 单个双核Xeon 3.0G CPU，4GB内存，3块72GB SCSI磁盘。
操做系统：CentOS5.4。
网站架构：Web应用是基于J2EE架构的电子商务应用，Web端应用服务器是Tomcat，采用MySQL数据库，Web和数据库独立部署在两台服务器上。

2．性能问题现象以及处理措施
   现象描述
网站访问高峰时，网页没法打开，重启Java服务后，网站能够正常运行一段时间，但过一会又变得响应缓慢，最后网页完全没法打开。
   检查配置
首先检查系统资源状态，发现服务出现故障时系统负载极高，CPU满负荷运行，Java进程占用了系统99%的CPU资源，但内存资源占用不大；接着检查应用服务器信息，发现只有一个Tomcat在运行Java程序；接着查看Tomcat配置文件server.xml，发现server.xml文件中的参数都是默认配置，没有进行任何优化。
   处理措施
server.xml文件的默认参数须要根据应用的特性进行适当的修改，例如能够修改“connectionTimeout“、“maxKeepAliveRequests”、“maxProcessors”等几个Tmcat配置文件的参数，适当加大这几个参数值。修改参数值后，继续观察发现，网站服务宕机时间间隔加长了，不像之前那么频繁，可是Java进程消耗CPU资源仍是很严重，网页访问速度极慢。

3．第一次分析优化
既然Java进程消耗CPU资源严重，那么须要查看究竟是什么致使Java消耗资源严重，经过lsof、netstat命令发现有大量的Java请求等待信息，而后查看Tomcat日志，发现大量报错信息、日志提示和数据库链接超时，最终没法链接到数据库，同时，访问网站静态资源，也没法访问，因而得出以下结论：
   缘由分析
Tomcat自己就是一个Java容器，是使用链接/线程模型处理业务请求的，主要用于处理Jsp、servlet等动态应用，虽然它也能看成HTTP服务器，可是处理静态资源的效率很低，远远比不上Apache或Nginx。从前面观察到的现象分析，能够初步判断是Tomcat没法及时响应客户端的请求，进而致使请求队列愈来愈多，直到Tomcat完全崩溃。对于一个正常的访问请求来讲，服务器接收到请求后，会把请求交给Tomcat去处理，Tomcat接着执行编译、访问数据库等操做，而后把信息返回给客户端，客户端接收到信息后，Tomcat就关闭这个请求连接，这样一个完整的访问过程就结束了。而在高并发访问状态下，不少的请求瞬间都交给Tomcat处理，这样Tomcat尚未完成第一个请求，第二个请求就来了，接着是第三个，等等，这样越积越多，Tomcat最终失去响应， Java进程就会处于僵死状态，资源没法释放，这就是根本缘由。
   处理措施
要优化Tomcat性能，须要从结构上进行重构，首先，加入Apache支持，由Apache处理静态资源，由Tomcat处理动态请求，Apache服务器和Tomcat服务器之间使用Mod_JK模块进行通讯。使用Mod_JK模块的好处是：它能够定义详细的资源处理规则，根据动态、静态网站的特色，将静态资源文件所有交给Apache处理，而动态请求经过Mod_JK模块传给Tomcat去处理，经过Apache+JK+Tomcat的整合，能够大幅度提升Tomcat应用的性能。

4．第二次分析优化
通过前面的优化措施，Java资源偶尔会增高，可是一段时间后又会自动下降，这属于正常状态，而在高并发访问状况下，Java进程有时还会出现资源上升没法降低的状况，经过查看Tomcat日志，综合分析得出以下结论：
要得到更高、更稳定的性能，单一的Tomcat应用服务器有时会没法知足需求，所以要结合Mod_JK模块运行基于Tomcat的负载均衡系统，这样前端由Apache负责用户请求的调度，后端又多个Tomcat负责动态应用的解析操做，经过将负载均分配给多个Tomcat服务器，网站的总体性能会有一个质的提高。