程序员们的三高：高并发、高性能、高可用

1、高并发

简介

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，它一般是指，经过设计保证系统可以同时并行处理不少请求。 高并发相关经常使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：系统对请求作出响应的时间。例如系统处理一个HTTP请求须要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。例如一个即时通信系统，同时在线量必定程度上表明了系统的并发用户数。

如何提升并发能力

• 垂直扩展（Scale Up）
  1. 加强单机硬件性能（优先）：例如：增长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. 提高单机架构性能：例如：使用Cache来减小IO次数，使用异步来增长单服务吞吐量，使用无锁数据结构来减小响应时间。
  3. 总结：管是提高单机硬件性能，仍是提高单机架构性能，都有一个致命的不足：单机性能老是有极限的。因此互联网分布式架构设计高并发终极解决方案仍是水平扩展。
• 水平扩展（Scale Out）
  1. 只要增长服务器数量，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，难点在于：如何在架构各层进行可水平扩展的设计。

2、高性能

简介

1. 简单的说，高性能（High Performance）就是指程序处理速度快，所占内存少，cpu占用率低。
2. 高并发和高性能是紧密相关的，提升应用的性能，是确定能够提升系统的并发能力的。
3. 应用性能优化的时候，对于计算密集型和IO密集型仍是有很大差异，须要分开来考虑。
4. 增长服务器资源（CPU、内存、服务器数量），绝大部分时候是能够提升应用的并发能力和性能 （前提是应用可以支持多任务并行计算，多服务器分布式计算才行），但也是要避免其中的一些问题，才能够更好的更有效率的利用服务器资源。

提升性能的注意事项

1. 避免由于IO阻塞让CPU闲置，致使CPU的浪费。
2. 避免多线程间增长锁来保证同步，致使并行系统串行化。
3. 免建立、销毁、维护太多进程、线程，致使操做系统浪费资源在调度上。
4. 避免分布式系统中多服务器的关联，好比：依赖同一个mysql，程序逻辑中使用分布式锁，致使瓶颈在mysql，分布式又变成串行化运算。

3、高可用

简介

高可用性（High Availability）一般来描述一个系统通过专门的设计，从而减小停工时间，而保持其服务的高度可用性(一直都能用)。

• 整年停机不能超过31.5秒，
• 6个9的性能：一直能用的几率为99.9999%

高可用注意事项

1. 避免单点：使用单个服务器，一旦该服务器意外宕机，将致使服务不可用
2. 使用“集群”：一台服务器挂了，还有其余后备服务器可以顶上
3. 心跳机制：用于监控服务器状态，挂了就进行故障修复

4、 举例

Redis的主从复制

1. 应用场景

电子商务网站上的商品，通常都是一次上传，无数次浏览的，说专业点也就是”多读少写”。

2. 实现原理

一个Redis服务能够有多个该服务的复制品，这个Redis服务称为Master，其它复制称为Slaves。

如图中所示，咱们将一台Redis服务器做主库(Matser)，其余三台做为从库(Slave)，主库只负责写数据，每次有数据更新都将更新的数据同步到它全部的从库，而从库只负责读数据。这样一来，就有了两个好处：

1. 读写分离：不只能够提升服务器的负载能力，而且能够根据读请求的规模自由增长或者减小从库的数量。
2. 数据被复制成了了好几份，就算有一台机器出现故障，也可使用其余机器的数据快速恢复。

注意事项：在Redis主从模式中，一台主库能够拥有多个从库，可是一个从库只能隶属于一个主库。

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PS：

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