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一、网站性能测试

(1)性能测试指标:①响应时间;②并发数;③吞吐量;④性能计数器;

(2)性能测试方法:①性能测试;②负载测试;③压力测试;④稳定性测试;

(3)性能优化策略:

  ①性能分析:检查请求处理各个环节的日志,分析哪个环节响应时间不合理,检查监控数据分析影响性能的因素;

  ②性能优化:Web前端优化,应用服务器优化,存储服务器优化;

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二、Web前端性能优化

(1)浏览器访问优化:

  ①减少http请求:**因为http是无状态的,每次请求的开销都比较昂贵**(需要建立通信链路、进行数据传输,而服务器端对于每个http请求都需要启动独立的线程去处理);减少http的主要手段是合并CSS、合并JS、合并图片(CSS精灵,利用偏移定位image);

  ②使用浏览器缓存:设置http头中Cache-Control和Expires属性;

  ③启用压缩:可以对html、css、js文件启用Gzip压缩,可以达到较高的压缩效率,但是压缩会对服务器及浏览器产生一定的压力;

  ④CSS放页面最上面,JS放页面最下面:**浏览器会在下载完全部CSS之后才开始对整个页面进行渲染**,因此最好将CSS放在页面最上面;而**浏览器在加载JS后会立即执行,有可能会阻塞整个页面,造成页面显示缓慢**,因此最好将JS放在页面最下面;

  ⑤减少Cookie传输:一方面,太大的Cookie会严重影响数据传输;另一方面,对于某些静态资源的访问(如CSS、JS等)发送Cookie没有意义;

(2)CDN加速:

  CDN(内容分发网络)仍然是一个**缓存**,它**将数据缓存在离用户最近的地方**,便于用户以最快速度获取数据。即所谓的“**网络访问第一跳**”,如下图所示:

![CDN](http://images.cnitblog.com/i/381412/201406/161304063169343.jpg)

  **CDN只将访问频度很高的热点内容(例如:图片、视频、CSS、JS脚本等访问频度很高的内容)进行缓存**,可以极大地加快用户访问速度,减少数据中心负载。

(3)反向代理:

  反向代理服务器位于网站机房,代理网站Web服务器接收Http请求,对请求进行转发,如下图所示:

![](http://images.cnitblog.com/i/381412/201406/261433239245494.png)

  反向代理服务器具有以下功能:

  ①保护网站安全:任何来自Internet的请求都必须先经过代理服务器;

  ②通过配置缓存功能加速Web请求:减轻真实Web服务器的负载压力;

  ③实现负载均衡:均衡地分发请求,平衡集群中各个服务器的负载压力;

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三、应用服务器性能优化

(1)分布式缓存:

PS:网站性能优化第一定律:优先考虑使用缓存优化性能。缓存是指将数据存储在相对较高访问速度的存储介质中(如内存),以供系统进行快速处理响应用户请求。

  ①缓存本质是一个**内存Hash表**,数据以(Key,Value)形式存储在内存中。

![](http://images.cnitblog.com/i/381412/201406/261456467218523.png)

  ②缓存主要用来**存放那些<span style="margin: 0px; padding: 0px; color: rgb(255, 0, 0);">读写比很高、很少变化的数据</span>**,如商品的类目信息、热门商品信息等。这样,应用程序读取数据时,先到缓存中取,如缓存中没有或失效,再到数据库中取出,重新写入缓存以供下一次访问。因此,可以**很好地改善系统性能,提高数据读取速度,降低存储访问压力**。

  ③分布式缓存架构:一方面是以以JBoss Cache为代表的**互相通信**派;另一方面是以Memcached为代表的**互不通信**派;

  JBoss Cache需要将缓存信息同步到集群中的所有机器,代价比较大;而Memcached采用一种集中式的缓存集群管理,缓存与应用分离部署,应用程序通过**一致性Hash算法**选择缓存服务器远程访问缓存数据,缓存服务器之间互不通信,因而集群规模可以轻易地扩容,具有良好的伸缩性。

![](http://images.cnitblog.com/i/381412/201406/261504530497999.png)

  Memcached由两个核心组件组成:服务端(ms)和客户端(mc),在一个memcached的查询中,mc先通过计算key的hash值来确定kv对所处在的ms位置。当ms确定后,客户端就会发送一个查询请求给对应的ms,让它来查找确切的数据。因为这之间没有交互以及多播协议,所以 memcached交互带给网络的影响是最小化的。

![](http://images.cnitblog.com/i/381412/201406/261544020179188.jpg)

(2)异步操作:

  ①使用**消息队列**将调用异步化,可改善网站的扩展性,还可改善网站性能;

![](http://images.cnitblog.com/i/381412/201406/261559020964401.jpg)

  ②消息队列具有**削峰**的作用-&gt;将短时间高并发产生的事务消息存储在消息队列中,从而削平高峰期的并发事务;

PS:任何可以晚点做的事情都应该晚点再做。前提是:这个事儿确实可以晚点再做。

(3)使用集群:

  ①在高并发场景下,使用**负载均衡**技术为一个应用构建多台服务器组成的服务器集群;

![](http://images.cnitblog.com/i/381412/201406/261605265029573.jpg)

  ②可以避免单一服务器因负载压力过大而响应缓慢,使用户请求具有**更好的响应延迟特性**;

  ③负载均衡可以采用硬件设备,也可以采用软件负载。商用硬件负载设备(例如出名的F5)成本通常较高(一台几十万上百万很正常),所以在条件允许的情况下我们会采用软负载,软负载解决的两个核心问题是:选谁、转发,其中最著名的是**LVS**(Linux Virtual Server)。

_PS:_LVS是四层负载均衡,也就是说建立在OSI模型的第四层——传输层之上,传输层上有我们熟悉的TCP/UDP,LVS支持TCP/UDP的负载均衡。

LVS的转发主要通过修改IP地址(NAT模式,分为源地址修改SNAT和目标地址修改DNAT)、修改目标MAC(DR模式)来实现。有关LVS的详情请参考:[http://www.importnew.com/11229.html](http://www.importnew.com/11229.html)
(4)代码优化:

  ①多线程:使用多线程的原因:一是IO阻塞,二是多CPU,都是为了最大限度地利用CPU资源,提高系统吞吐能力,改善系统性能;

![](http://images.cnitblog.com/i/381412/201406/261618330337528.png)

  ②资源复用:目的是**减少开销很大的系统资源的创建和销毁**,主要采用两种模式实现:单例(Singleton)和对象池(Object Pool)。例如,在.NET开发中,经常使用到的线程池,数据库连接池等,本质上都是对象池。

  ③数据结构:在不同场合合理使用恰当的数据结构,可以极大优化程序的性能。

![](http://images.cnitblog.com/i/381412/201406/261628266742457.gif)

  ④垃圾回收:理解垃圾回收机制有助于程序优化和参数调优,以及编写内存安安全的代码。这里主要针对Java(JVM)和C#(CLR)一类的具有GC(垃圾回收机制)的语言。

![](http://images.cnitblog.com/i/381412/201406/261632435027419.png)

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四、存储性能优化

(1)机械硬盘 还是 固态硬盘?

  ①机械硬盘:**通过马达驱动磁头臂,带动磁头到指定的磁盘位置访问数据**。它能够实现<span style="margin: 0px; padding: 0px; color: rgb(255, 0, 0);">**快速顺序读写,慢速随机读写**</span>。

  ②固态硬盘(又称SSD):无机械装置,**数据存储在可持久记忆的硅晶体上**,因此可以像内存一样**<span style="margin: 0px; padding: 0px; color: rgb(255, 0, 0);">快速随机访问</span>**。

  在目前的网站应用中,大部分应用访问数据都是随机的,这种情况下SSD具有更好的性能表现,但是性价比有待提升(蛮贵的,么么嗒)。

(2)B+树 vs LSM树

  ①传统关系型数据库广泛采用B+树,B+树是对数据排好序后再存储,加快数据检索速度。

![](http://images.cnitblog.com/i/381412/201406/261639333141252.jpg)

PS:目前大多数DB多采用两级索引的B+树,树的层次最多三层。因此可能需要5次磁盘访问才能更新一条记录(三次磁盘访问获得数据索引及行ID,一次数据文件读操作,一次数据文件写操作,终于知道数据库操作有多麻烦多耗时了)

  ②NoSQL(例如:HBase)产品广泛采用LSM树:

  具体思想是:**<span style="margin: 0px; padding: 0px; font-family: 黑体;">将对数据的修改增量保持在内存中,达到指定的大小限制后将这些修改操作批量写入磁盘</span>。**不过读取的时候稍微麻烦,需要合并磁盘中历史数据和内存中最近的修改操作,所以写入性能大大提升,读取时可能需要先看是否命中内存,否则需要访问较多的磁盘文件。

  LSM<span style="margin: 0px; padding: 0px; font-family: 宋体;">树的原理是:把一棵大树拆分成<span style="margin: 0px; padding: 0px; font-family: verdana, geneva;">N</span>棵小树,它首先写入内存中,随着小树越来越大,内存中的小树会被清除并写入到磁盘中,磁盘中的树定期可以做合并操作,合并成一棵大树,以优化读性能。</span>

<span style="margin: 0px; padding: 0px; font-family: 宋体;">![](http://images.cnitblog.com/i/381412/201406/261658010299461.jpg)</span>

<span style="margin: 0px; padding: 0px; font-family: 宋体;">  </span>LSM树的优势在于:在LSM树上进行一次数据更新不需要磁盘访问,在内存即可完成,速度远快于B+树。

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五、学习总结

  对于网站的高性能架构这一章的阅读,通过大牛的书籍我们学到了从三个主要方面的性能优化策略,虽然都是理论,而且还只是浅显地说明,但是对于我们这些广大的开发菜鸟来说,扩展知识面,了解一点优化策略不是一件坏事,我们可以从中注意到日常的代码规范,如何写出高效的代码也是一件值得研究的事儿。在书中,看到了作者写了这样一句话,贴出来与各位正在学习途中的菜鸟们共享:<span style="margin: 0px; padding: 0px; color: rgb(255, 0, 0); font-family: 黑体;">**&ldquo;归根结底,技术是为业务服务的,技术选型和架构决策依赖业务规划乃至企业战略规划,离开业务发展的支撑和驱动,技术走不远,甚至还会迷路&rdquo;**</span>。出来实习了一年多,对这句话感慨颇多,也吃了很多的亏,在和客户的沟通交流上也有了自己的一点感悟,所以贴出来与各位园友共勉。最后,希望作为菜鸟的我们,在技术这条路上能够走得远一些,迷路不重要,重要的是能够迷途知返,么么嗒!再过一个多月,就要开始找工作了,希望在此期间能够认真阅读完自己的计划书单,加油!

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参考文献

(1)李智慧,《大型网站技术架构-核心原理与案例分析》,http://item.jd.com/11322972.html

(2)周言之,《Memcached详解》,http://blog.csdn.net/zlb824/article/details/7466943

(3)百度百科,CDN,http://baike.baidu.com/view/8689800.htm

(4)王晨纯,《Web基础架构:负载均衡和LVS》,http://www.importnew.com/11229.html

(5)辉之光,《B树、B-树、B+树》,http://www.cnblogs.com/oldhorse/archive/2009/11/16/1604009.html

(6)yanghuahui&#39;s blog,《LSM树由来、设计思想以及应用到HBase的索引》,http://www.cnblogs.com/yanghuahui/p/3483754.html

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本章思维导图

![](http://images.cnitblog.com/i/381412/201406/261244136275208.jpg)

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