读书笔记：网站架构之性能篇

目录：

1、网站性能测试

2、Web前端性能优化

3、应用服务器性能优化（重点）

4、存储性能优化

PS：本文为《大型网站技术架构 & 核心原理与案例分析（李智慧 著）》一书的读书笔记

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网站性能测试

1、不一样视角下的网站性能

一、用户视角：直观视觉感觉

二、开发人员视角：响应延迟、吞吐量、并发处理能力等

三、运维人员视角：基础设置资源利用率

2、性能测试指标

一、响应时间：请求从发出处处理完接收的时间

二、并发数：同时处理请求的数量，即同时提交请求的用户数

三、吞吐量：单位时间内处理请求的数量

*：随着并发数增大：系统吞吐量先逐渐增长到极限，以后反而降低；系统响应时间先是小幅上升，当吞吐量达到极限后快速上升

四、性能计数器：服务器监控指标，如CPU、内存、磁盘IO、网络IO

3、性能测试（压测）方法

*：不断增长系统访问压力（并发请求数），以获取系统性能指标数据

4、性能测试（压测）报告

*：要可以反应压测的系统性能曲线规律，阅读者能评估系统性能是否能知足需求

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Web前端性能优化

1、浏览器访问优化

一、减小http请求：每次独立的http请求的通讯和服务开销都很昂贵，可经过合并CSS、JS、图片等方式减小http请求数

二、使用浏览器缓存：经过设置http头的Cache-Control和Expires属性设定浏览器缓存，将CSS、JS、图片等较少变动的资源缓存下来

三、启用压缩：文件压缩可减小通信传输的数据量，文本压缩率可达80%以上，但压缩解压会增长计算压力（权衡）

四、CSS渲染放最上面，JS功能脚本放最下面：使用户视觉感觉先已经看到页面

2、CND加速

*：部署在网络运营商机房，用户请求路由的第一条就到达CND服务器，有效下降请求时间

3、反向代理

*：部署在网站机房内，用户请求先到达反向代理服务器，有3个主要功能

一、加速Web请求：经过配置缓存功能来实现

二、安全：在用户请求和应用服务器间创建一个屏障

三、负载均衡：均匀分发请求到应用服务器

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应用服务器性能优化

1、分布式缓存（memcache）

*：网站性能优化第必定律：优先考虑缓存

一、缓存的基本原理：本质为内存Hash表

*：数据以Key、Value对形式存储在内存Hash表中。经过Hash（Key）获得HashCode，即Value对应内存的位置

二、合理使用缓存

*：不适合缓存的数据：频繁修改（写致使缓存中的数据失效）、没有热点、一致性要求高（缓存设有失效时间，这段时间内可能有脏数据）

*：缓存预热：缓存刚起来时为空数据，最好在使用前预加载数据库数据

*：缓存雪崩：当缓存服务器崩溃时，全部请求会落到数据库致使数据库宕机。好的方法是使用分布式缓存服务器提升缓存可用性

*：缓存穿透：不正确或者恶意的请求可能落在某个不存在的Key致使频繁读数据库，一个简单对策将不存在的Key也缓存起来

三、分布式缓存架构

*：一种是以JBossCache为表明的，每一个缓存服务器数据相同，需同步更新的分布式缓存（不多用）

*：一种是以Memcache为表明的，每一个缓存服务器数据部相同，之间不须要通讯的分布式缓存。应用程序经过一致性Hash等路由算法选择具体的缓存服务器

四、Memcache的特色

*：简单的通行协议：TCP的，一套基于简单文本的自定义协议（一个命令关键字+一组命令操做数，如get <key>）

*：丰富的客户端程序：几乎支持全部主流语言（由于通讯协议简单）

*：高性能的网络通讯：基于Libevent，提供稳定的长链接

*：高效的内存管理:：简单固定的内存空间分配，slab_class=>slab=>chunk

*：互不通讯的集群架构：客户端路由算法一致性Hash更成为数据存储伸缩性架构的范例

2、异步操做

*：使用消息队列将调用异步化，可改善网站的扩展性

*：消息队列：用户请求发送给消息队列后当即返回，再由消费队列的消费者进程将消息异步写入数据库，具备很好的削峰做用

3、使用集群

*：利用集群解决高并发问题，前端用负载均衡技术将请求均匀分发到多台服务器上（不仅仅局限在应用服务器）

4、代码优化

一、多线程

*：线程的优势：比进程更轻量，占用更少系统资源，切换代价更小

*：使用多线程的2个主要缘由：IO阻塞（阻塞时能够调用其余线程处理）和多CPU（最大限度使用CPU）

*：线程数估算公式：启动线程数 = [ 任务执行时间 / ( 任务执行时间 - IO等待时间 ) ] * CPU核数

*：线程安全问题实质：多线程并发对某块内存进行修改操做（对象、内存、文件、数据库等）

*：线程安全问题解决思路：对象设计为无状态，使用局部变量，并发访问加锁等

二、资源复用

*：开销较大的系统资源：数据库链接，网络Socket链接，线程，复杂对象等

*：资源复用的2个方法：单例模式和对象池，均可以防止没必要要的建立和销毁操做

三、数据结构和算法

*：灵活组合数据结构和算法优化程序执行复杂度，如Hash等

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存储性能优化

1、机械硬盘和固态硬盘

一、机械硬盘：每次访问数据都须要移动磁头臂（物理运动），故数据连续访问和随机访问性能表现差异大

二、固态硬盘：没有机械装置，数据存储于硅晶体中，有更好的性能。可靠性，性价比还有待提高，但逐步取代机械硬盘是早晚的事

2、B+树和LSM树

一、因为机械硬盘具备快速顺序读写，慢速随机读写的特性，故应用程序选择存储结构和算法极为重要

二、B+树是一种专门针对磁盘存储而优化的N叉排序树，目前数据库多采用两级索引，树的层次最多三层

三、LSM树能够看为一个N阶合并树，数据写操做都在内存中进行，目前许多NoSQL都采用LSM树做为主要数据结构

3、RAID和HDFS

一、RAID，即廉价磁盘冗余阵列，主要是为了改善磁盘访问延迟，增长磁盘可用性和容错能力（数据在多块磁盘并发读写和数据备份）

二、HDFS，即分布式文件系统，Hadoop的文件系统，系统在整个存储集群的多台服务器上进行数据并发读写和备份