大型网站技术架构(四)——网站的高性能架构

网站性能是客观的指标,可以具体体现到响应时间、吞吐量、并发数、性能计数器等技术指标。


1. 性能测试指标


1.1 响应时间

     

指应用执行一个操作需要的时间,指从发出请求到最后收到响应数据所需要的时间。如下列出了系统常用的操作响应时间表。


操作

响应时间

打开一个网站

几秒

数据库查询一条记录(有索引)

十几毫秒

机械磁盘一次寻址定位

4毫秒

从机械磁盘顺序读取1M数据

2毫秒

从SSD磁盘顺序读取1M数据

0.3毫秒

从远程分布式换成Redis读取一个数据

0.5毫秒

从内存读取1M数据

十几微妙

Java程序本地方法调用

几微妙

网络传输2Kb数据

1微妙

 

实践中计算响应时间通常是通过平均时间计算的平均值。


1.2 并发数

   

指系统能够同时处理的请求的数目,这个数字也反映了系统的负载性能。对于网站而言,并发数指网站用户同时提交请求的用户数目。
   

网站系统用户数>网站在线用户数>网站并发用户数


1.3 吞吐量


指单位时间内系统处理的请求数量,体现系统的整体处理能力。对于网站,可用“请求数/秒”或“页面数/秒”或“访问人数/天”或“处理业务数/小时”等来衡量。
 

TPS(每秒事物数)是吞吐量的一个常用量化指标。刺猬还有HPS(每秒HTTP请求数)、QPS(每秒查询数)。


1.4 性能计数器


操作系统的一些数据指标如System load(系统负载),CPU使用率、内存使用率、磁盘等使用情况。


2. 性能优化策略


根据网站分层架构,可分为Web前端性能优化、应用服务器性能优化、存储服务器性能优化。


2.1 Web前端优化


2.1.1 浏览器访问优化


  • 减少HTTP请求数,主要可通过合并CSS,JavaScript、图片。

  • 使用浏览器端缓存。在某些时候,静态资源文件编写需要及时应用到客户端浏览器,这种情况下,可通过改变文件名来实现。

  • 启用页面压缩,文本文件的压缩效率可达80%以上。

  • CSS放在页面最上面,JavaScript放在页面最下面

  • 减少Cookie传输。可以考虑使用独立域名来发送Cookie等。


2.1.2 CDN加速


CDN的本质仍然是一个缓存,只是部署在离用户最近的服务器上,一般缓存的都是静态资源。


2.1.3 反向代理


除了能够保护网站安全的作用以及负载均衡的作用外,反向代理还能够提供缓存作用(动态资源)。



2.2 应用服务器性能优化


应用服务器就是处理网站业务的服务器,网站的业务代码都部署在这里,主要优化手段有缓存、集群、异步等。


2.2.1 分布式缓存


缓存主要用来存放哪些读写比很高、很少变化的数据。
 

分布式缓存指缓存部署在多个服务器组成的集群中,以集群方式提供缓存服务,其具体架构有两种,一种是以JBoss Cache伪代码的需要更新同步的分布式缓存, 一种是以Memcached为代表的不互相通信的分布式缓存。


Jboss Cache 的分布式缓存在集群中的所有服务器中保存相同的缓存数据,当某台服务器有缓存更新的时候,会通知集群中其他机器跟新缓存数据。优点是应用程序可以 从本地快速的获取缓存数据,但当集群规模较大的时候,缓存更新信息需要通过到集群所有机器,其代价可想而知。

大型网站需要的缓存数据一般都很大,可能会有TB的内存占用,这时候就的使用Memcached,是一中互不通信的架构,每台存储的缓存数据可以不一样。


2.2.2 异步操作


为了改善网站的扩展性,可以使用消息队列将调用异步化。


2.2.3 使用集群


在网站高并发访问的情况下,使用负载均衡技术为一个应用构建一个由多台服务器组成的集群,将并发访问请求分发到多台服务器上处理。



2.2.4 代码优化


代码优化主要涉及多线程、资源复用(对象池或单例)、数据结构和垃圾回收。


2.3 存储性能优化


可以考虑使用分布式存储、openfiler、磁盘阵列、HDFS(Hadoop)。

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