如何提高網站的負載和併發(轉載)

 說說大型高併發高負載網站的系統架構
1、HTML靜態化
其實大家都知道,效率最高、消耗最小的就是純靜態化的html頁面,所以我們儘可能使我們的網站上的頁面採用靜態頁面來實現,這個最簡單的方法其實也是最有效的方法。但是對於大量內容並且頻繁更新的網站,我們無法全部手動去挨個實現,於是出現了我們常見的信息發佈系統CMS,像我們常訪問的各個門戶站點的新聞頻道,甚至他們的其他頻道,都是通過信息發佈系統來管理和實現的,信息發佈系統可以實現最簡單的信息錄入自動生成靜態頁面,還能具備頻道管理、權限管理、自動抓取等功能,對於一個大型網站來說,擁有一套高效、可管理的CMS是必不可少的。

除了門戶和信息發佈類型的網站,對於交互性要求很高的社區類型網站來說,儘可能的靜態化也是提高性能的必要手段,將社區內的帖子、文章進行實時的靜態化,有更新的時候再重新靜態化也是大量使用的策略,像Mop的大雜燴就是使用了這樣的策略,網易社區等也是如此。

同時,html靜態化也是某些緩存策略使用的手段,對於系統中頻繁使用數據庫查詢但是內容更新很小的應用,可以考慮使用html靜態化來實現,比如論壇中論壇的公用設置信息,這些信息目前的主流論壇都可以進行後臺管理並且存儲再數據庫中,這些信息其實大量被前臺程序調用,但是更新頻率很小,可以考慮將這部分內容進行後臺更新的時候進行靜態化,這樣避免了大量的數據庫訪問請求。

2、圖片服務器分離
大家知道,對於Web服務器來說,不管是Apache、IIS還是其他容器,圖片是最消耗資源的,於是我們有必要將圖片與頁面進行分離,這是基本上大型網站都會採用的策略,他們都有獨立的圖片服務器,甚至很多臺圖片服務器。這樣的架構可以降低提供頁面訪問請求的服務器系統壓力,並且可以保證系統不會因爲圖片問題而崩潰,在應用服務器和圖片服務器上,可以進行不同的配置優化,比如apache在配置ContentType的時候可以儘量少支持,儘可能少的LoadModule,保證更高的系統消耗和執行效率。

3、數據庫集羣和庫表散列
大型網站都有複雜的應用,這些應用必須使用數據庫,那麼在面對大量訪問的時候,數據庫的瓶頸很快就能顯現出來,這時一臺數據庫將很快無法滿足應用,於是我們需要使用數據庫集羣或者庫表散列。

在數據庫集羣方面,很多數據庫都有自己的解決方案,Oracle、Sybase等都有很好的方案,常用的MySQL提供的Master/Slave也是類似的方案,您使用了什麼樣的DB,就參考相應的解決方案來實施即可。

上面提到的數據庫集羣由於在架構、成本、擴張性方面都會受到所採用DB類型的限制,於是我們需要從應用程序的角度來考慮改善系統架構,庫表散列是常用並且最有效的解決方案。我們在應用程序中安裝業務和應用或者功能模塊將數據庫進行分離,不同的模塊對應不同的數據庫或者表,再按照一定的策略對某個頁面或者功能進行更小的數據庫散列,比如用戶表,按照用戶ID進行表散列,這樣就能夠低成本的提升系統的性能並且有很好的擴展性。sohu的論壇就是採用了這樣的架構,將論壇的用戶、設置、帖子等信息進行數據庫分離,然後對帖子、用戶按照板塊和ID進行散列數據庫和表,最終可以在配置文件中進行簡單的配置便能讓系統隨時增加一臺低成本的數據庫進來補充系統性能。

4、緩存
緩存一詞搞技術的都接觸過,很多地方用到緩存。網站架構和網站開發中的緩存也是非常重要。這裏先講述最基本的兩種緩存。高級和分佈式的緩存在後面講述。
架構方面的緩存,對Apache比較熟悉的人都能知道Apache提供了自己的緩存模塊,也可以使用外加的Squid模塊進行緩存,這兩種方式均可以有效的提高Apache的訪問響應能力。
網站程序開發方面的緩存,Linux上提供的MemoryCache是常用的緩存接口,可以在web開發中使用,比如用Java開發的時候就可以調用MemoryCache對一些數據進行緩存和通訊共享,一些大型社區使用了這樣的架構。另外,在使用web語言開發的時候,各種語言基本都有自己的緩存模塊和方法,PHP有Pear的Cache模塊,Java就更多了,.net不是很熟悉,相信也肯定有。

5、鏡像
鏡像是大型網站常採用的提高性能和數據安全性的方式,鏡像的技術可以解決不同網絡接入商和地域帶來的用戶訪問速度差異,比如ChinaNet和EduNet之間的差異就促使了很多網站在教育網內搭建鏡像站點,數據進行定時更新或者實時更新。在鏡像的細節技術方面,這裏不闡述太深,有很多專業的現成的解決架構和產品可選。也有廉價的通過軟件實現的思路,比如Linux上的rsync等工具。

6、負載均衡
負載均衡將是大型網站解決高負荷訪問和大量併發請求採用的終極解決辦法。
負載均衡技術發展了多年,有很多專業的服務提供商和產品可以選擇,我個人接觸過一些解決方法,其中有兩個架構可以給大家做參考。
硬件四層交換
第四層交換使用第三層和第四層信息包的報頭信息,根據應用區間識別業務流,將整個區間段的業務流分配到合適的應用服務器進行處理。 第四層交換功能就象是虛IP,指向物理服務器。它傳輸的業務服從的協議多種多樣,有HTTP、FTP、NFS、Telnet或其他協議。這些業務在物理服務器基礎上,需要複雜的載量平衡算法。在IP世界,業務類型由終端TCP或UDP端口地址來決定,在第四層交換中的應用區間則由源端和終端IP地址、TCP和UDP端口共同決定。
在硬件四層交換產品領域,有一些知名的產品可以選擇,比如Alteon、F5等,這些產品很昂貴,但是物有所值,能夠提供非常優秀的性能和很靈活的管理能力。Yahoo中國當初接近2000臺服務器使用了三四臺Alteon就搞定了。

軟件四層交換
大家知道了硬件四層交換機的原理後,基於OSI模型來實現的軟件四層交換也就應運而生,這樣的解決方案實現的原理一致,不過性能稍差。但是滿足一定量的壓力還是遊刃有餘的,有人說軟件實現方式其實更靈活,處理能力完全看你配置的熟悉能力。
軟件四層交換我們可以使用Linux上常用的LVS來解決,LVS就是Linux VirtualServer,他提供了基於心跳線heartbeat的實時災難應對解決方案,提高系統的魯棒性,同時可供了靈活的虛擬VIP配置和管理功能,可以同時滿足多種應用需求,這對於分佈式的系統來說必不可少。

一個典型的使用負載均衡的策略就是,在軟件或者硬件四層交換的基礎上搭建squid集羣,這種思路在很多大型網站包括搜索引擎上被採用,這樣的架構低成本、高性能還有很強的擴張性,隨時往架構裏面增減節點都非常容易。

應對高併發訪問的四個建議

將硬盤讀寫分離、功能和展示分開、基本功能封狀成類及在設計架構時保證其擴容性,對大型網站建設至關重要。

互聯網不斷擴大的規模、日益增長的用戶羣以及Web2.0的興起,對網站建設提出了新的要求,它要具備高性能和高可擴展性,同時要支持高度併發的訪問。

將硬盤讀寫分離
    如果網站硬盤的讀寫性能是整個網站性能提升的瓶頸,那麼可考慮將硬盤的讀、寫功能分開,分別進行優化。在用來寫的硬盤上,如果我們提升硬盤的I/O,那麼肯定會增加整個文件系統的故障率,因爲它是所有驅動器的故障率之和。硬盤的I/O和故障率不能兼得。而用來讀的硬盤,則可用普通的服務器硬盤來降低開銷。
均衡CPU和I/O消耗,不僅可以獲得更充分的服務器資源利用,還能支持暫時的過載,遇到突發事件、訪問流量劇增時,出現的結果是系統的整體性能下降,而不是立即崩潰。

功能和展示必須分開
    在網站的後期運營中,肯定會有很多需求變更。如果每次變更都需要修改源代碼,那麼,這個網站的開發可以說是失敗的。
    最重要的是功能和展示必須分開。核心功能使用腳本語言編寫,前臺展示使用帶特殊標籤的HTML,這樣不僅能加快開發速度,而且會爲以後的維護和升級提供方便。對於前臺模板,一般還需要將頁面的頭、尾單獨提取出來,頁面的主體部分也按模塊或功能拆分,這樣能切實減輕服務器的壓力。

封裝使開發事半功倍
    在功能塊層次,如果使用JSP,應將數據庫連接、會話管理等基本功能經封裝成類。如果使用PHP,則要在腳本代碼中顯式封裝,將每個功能塊封裝成一個函數、文件或類。
    在更高的層次,可以將網站分爲表示層、邏輯層和持久層,分別進行封裝,做到當某一層架構發生變化時,不會影響到其他層。近來流行的MVC架構,將整個網站拆分成Model、View和Controller三個部分,而且有很多優秀的代碼框架可供選擇使用,像JSP的Structs、Spring,PHP的 php.MVC及Studs等。使用現成的代碼框架,可以使網站開發事半功倍。

擴容性應對突增流量
    一個大型網站,在設計架構的時候,必須考慮到以後可能的容量擴充。對於活動類網站來說,不定時的突增流量是巨大的。在網站主存儲服務器上,採用配置文件形式指定每一個存儲盤櫃上存儲的數據文件的ID範圍。當前臺服務器需要讀取一個數據的時候,首先通過詢問主存儲服務器上的接口獲得該數據所在的盤櫃及目錄地址,然後再去該盤櫃讀取實際的數據文件。如果需要增加盤櫃,只需要修改配置文件即可,前臺程序絲毫不受影響。

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