高并發解決方案—提升高并發量伺服器性能

       一個小型的網站，可以使用最簡單的html靜态頁面就實作了，配合一些圖檔達到美化效果，所有的頁面均存放在一個目錄下，這樣的網站對系統 架構、性能的要求都很簡單。随着網際網路業務的不斷豐富，網站相關的技術經過這些年的發展，已經細分到很細的方方面面，尤其對于大型網站來說，所采用的技術更是涉及面非常廣，從硬體到軟體、程式設計語言、 資料庫、WebServer、防火牆等各個領域都有了很高的要求，已經不是原來簡單的html靜态網站所能比拟的。

　　大型網站，比如門戶網站，在面對大量使用者通路、高并發請求方面，基本的解決方案集中在這樣幾個環節：使用高性能的伺服器、高性能的資料庫、高效率的程式設計語言、還有高性能的Web容器。這幾個解決思路在一定程度上意味着更大的投入。

1、HTML靜态化

　　其實大家都知道，效率最高、消耗最小的就是純靜态化的html頁面，是以我們盡可能使我們的網站上的頁面采用靜态頁面來實作，這個最簡單的方

法其實也是最有效的方法。但是對于大量内容并且頻繁更新的網站，我們無法全部手動去挨個實作，于是出現了我們常見的資訊釋出系統CMS，像我們常通路的各個門戶站點的新聞頻道，甚至他們的其他頻道，都是通過資訊釋出系統來管理和實作的，資訊釋出系統可以實作最簡單的資訊錄入自動生成靜态頁面，還能具備頻道管理、權限管理、自動抓取等功能，對于一個大型網站來說，擁有一套高效、可管理的CMS是必不可少的。

　　除了門戶和資訊釋出類型的網站，對于互動性要求很高的社群類型網站來說，盡可能的靜态化也是提高性能的必要手段，将社群内的文章、文章進行實時的靜态化、有更新的時候再重新靜态化也是大量使用的政策，像Mop的大雜燴就是使用了這樣的政策，網易社群等也是如此。

　　同時，html靜态化也是某些緩存政策使用的手段，對于系統中頻繁使用資料庫查詢但是内容更新很小的應用，可以考慮使用html靜态化來實作。比如論壇中論壇的公用設定資訊，這些資訊目前的主流論壇都可以進行背景管理并且存儲在資料庫中，這些資訊其實大量被前台程式調用，但是更新頻率很小，可以考慮将這部分内容進行背景更新的時候進行靜态化，這樣避免了大量的資料庫通路請求。

2、圖檔伺服器分離

　　大家知道，對于Web伺服器來說，不管是Apache、IIS還是其他容器，圖檔是最消耗資源的，于是我們有必要将圖檔與頁面進行分離，這是基本上大型網站都會采用的政策，他們都有獨立的、甚至很多台的圖檔伺服器。這樣的架構可以降低提供頁面通路請求的伺服器系統壓力，并且可以保證系統不會因為圖檔問題而崩潰。

　　在應用伺服器和圖檔伺服器上，可以進行不同的配置優化，比如apache在配置ContentType的時候可以盡量少支援、盡可能少的LoadModule，保證更高的系統消耗和執行效率。

3、資料庫叢集、庫表散列

　　大型網站都有複雜的應用，這些應用必須使用資料庫，那麼在面對大量通路的時候，資料庫的瓶頸很快就能顯現出來，這時一台資料庫将很快無法滿足應用，于是我們需要使用資料庫叢集或者庫表散列。

　　在資料庫叢集方面，很多資料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。

　　上面提到的資料庫叢集由于在架構、成本、擴張性方面都會受到所采用DB類型的限制，于是我們需要從應用程式的角度來考慮改善系統架構，庫表散列是常用并且最有效的解決方案。

　　我們在應用程式中安裝業務和應用或者功能子產品将資料庫進行分離，不同的子產品對應不同的資料庫或者表，再按照一定的政策對某個頁面或者功能進行更小的資料庫散列，比如使用者表，按照使用者ID進行表散列，這樣就能夠低成本的提升系統的性能并且有很好的擴充性。

　　sohu的論壇就是采用了這樣的架構，将論壇的使用者、設定、文章等資訊進行資料庫分離，然後對文章、使用者按照闆塊和ID進行散列資料庫和表，最終可以在配置檔案中進行簡單的配置便能讓系統随時增加一台低成本的資料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。這裡先講述最基本的兩種緩存。進階和分布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提供了自己的緩存子產品，也可以使用外加的Squid子產品進行緩存，這兩種方式均可以有效的提高Apache的通路響應能力。

　　網站程式開發方面的緩存，Linux上提供的Memory Cache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對一些資料進行緩存和通訊共享，一些大型社群使用了這樣的架構。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子產品和方法，PHP有Pear的Cache子產品，Java就更多了，.net不是很熟悉，相信也肯定有。

5、鏡像

　　鏡像是大型網站常采用的提高性能和資料安全性的方式，鏡像的技術可以解決不同網絡接入商和地域帶來的使用者通路速度差異，比如ChinaNet和EduNet之間的差異就促使了很多網站在教育網内搭建鏡像站點，資料進行定時更新或者實時更新。在鏡像的細節技術方面，這裡不闡述太深，有很多專業的現成的解決架構和産品可選。也有廉價的通過軟體實作的思路，比如linux上的rsync等工具。

6、負載均衡

　　負載均衡将是大型網站解決高負荷通路和大量并發請求采用的高端解決辦法。

　　負載均衡技術發展了多年，有很多專業的服務提供商和産品可以選擇，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。

（1）、硬體四層交換

　　第四層交換使用第三層和第四層資訊包的報頭資訊，根據應用區間識别業務流，将整個區間段的業務流配置設定到合适的應用伺服器進行處理。

　　第四層交換功能就像是虛IP，指向實體伺服器。它傳輸的業務服從的協定多種多樣，有HTTP、FTP、NFS、Telnet或其他協定。這些業務在實體伺服器基礎上，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端口位址來決定，在第四層交換中的應用區間則由源端和終端IP位址、TCP和UDP端口共同決定。

　　在硬體四層交換産品領域，有一些知名的産品可以選擇，比如Alteon、F5等，這些産品很昂貴，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台伺服器，隻使用了三、四台Alteon就搞定了。

(2)、軟體四層交換

　　大家知道了硬體四層交換機的原理後，基于OSI模型來實作的軟體四層交換也就應運而生，這樣的解決方案實作的原理一緻，不過性能稍差。但是滿足一定量的壓力還是遊刃有餘的，有人說軟體實作方式其實更靈活，處理能力完全看你配置的熟悉能力。

　　軟體四層交換我們可以使用Linux上常用的LVS來解決，LVS就是Linux Virtual Server，他提供了基于心跳線heartbeat的實時災難應對解決方案，提高系統的強壯性，同時可供了靈活的虛拟VIP配置和管理功能，可以同時滿足多種應用需求，這對于分布式的系統來說必不可少。

　　一個典型的使用負載均衡的政策就是，在軟體或者硬體四層交換的基礎上搭建squid叢集，這種思路在很多大型網站包括搜尋引擎上被采用，這樣的架構低成本、高性能還有很強的擴張性，随時往架構裡面增減節點都非常容易。

　　對于大型網站來說，前面提到的每個方法可能都會被同時使用到，這裡介紹得比較淺顯，具體實作過程中很多細節還需要大家慢慢熟悉和體會。有時一個很小的squid參數或者apache參數設定，對于系統性能的影響就會很大。

7、最新：CDN加速技術

什麼是CDN？

　　 CDN的全稱是内容分發網絡。其目的是通過在現有的Internet中增加一層新的網絡架構，将網站的内容釋出到最接近使用者的網絡“邊緣”，使使用者可以就近取得所需的内容，提高使用者通路網站的響應速度。

　　CDN有别于鏡像，因為它比鏡像更智能，或者可以做這樣一個比喻：CDN=更智能的鏡像+緩存+流量導流。因而，CDN可以明顯提高Internet網絡中資訊流動的效率。從技術上全面解決由于網絡帶寬小、使用者通路量大、網點分布不均等問題，提高使用者通路網站的響應速度。

CDN的類型特點

　 　CDN的實作分為三類：鏡像、高速緩存、專線。

　　鏡像站點（Mirror Site），是最常見的，它讓内容直接釋出，适用于靜态和準動态的資料同步。但是購買和維護新伺服器的費用較高，還必須在各個地區設定鏡像伺服器，配備專業技術人員進行管理與維護。對于大型網站來說，更新所用的帶寬成本也大大提高了。

　　高速緩存，成本較低，适用于靜态内容。Internet的統計表明，超過80%的使用者經常通路的是20%的網站的内容，在這個規律下，緩存伺服器可以處理大部分客戶的靜态請求，而原始的伺服器隻需處理約20%左右的非緩存請求和動态請求，于是大大加快了客戶請求的響應時間，并降低了原始伺服器的負載。

　　CDN服務一般會在全國範圍内的關鍵節點上放置緩存伺服器。

　　專線，讓使用者直接通路資料源，可以實作資料的動态同步。

CDN的執行個體

　　舉個例子來說，當某使用者通路網站時，網站會利用全球負載均衡技術，将使用者的通路指向到距離使用者最近的正常工作的緩存伺服器上，直接響應使用者的請求。

　　當使用者通路已經使用了CDN服務的網站時，其解析過程與傳統解析方式的最大差別就在于網站的授權域名伺服器不是以傳統的輪詢方式來響應本地DNS的解析請求，而是充分考慮使用者發起請求的地點和當時網絡的情況，來決定把使用者的請求定向到離使用者最近同時負載相對較輕的節點緩存伺服器上。

　　通過使用者定位算法和伺服器健康檢測算法綜合後的資料，可以将使用者的請求就近定向到分布在網絡“邊緣”的緩存伺服器上，保證使用者的通路能得到更及時可靠的響應。

　　由于大量的使用者通路都由分布在網絡邊緣的CDN節點緩存伺服器直接響應了，這就不僅提高了使用者的通路品質，同時有效地降低了源伺服器的負載壓力。

附：某CDN服務商的服務說明

采用GCDN加速方式

　　采用了GCDN加速方式以後，系統會在浏覽使用者和您的伺服器之間增加一台GCDN伺服器。浏覽使用者通路您的伺服器時，一般靜态資料，如圖檔、多媒體資料等資料将直接從GCDN伺服器讀取，使得從主伺服器上讀取靜态資料的交換量大大減少。

　　為VIP型虛拟主機而特加的VPN高速壓縮通道，使用高速壓縮的電信<==>網通、電信<==>國際（HK）、網通<==>國際（HK）等跨網專線通道，智能多線，自動擷取最快路徑，極速的動态實時并發響應速度，實作了網站的動态腳本實時同步，對動态網站有一個更加明顯的加速效果。

　　每個網絡營運商（電信、網通、鐵通、教育網）均有您伺服器的GCDN伺服器，無論浏覽使用者是來自何處，GCDN都能讓您的伺服器展現最快的速度！另外，我們将對您的資料進行實時備份，讓您的資料更安全！