高并發(fā)高負載系統(tǒng)架構(gòu)

高并發(fā)高負載系統(tǒng)架構(gòu)二OO九年十一月目錄1、為什么要進行高并發(fā)和高負載的研究2、高并發(fā)和高負載的約束條件3、解決之道——硬件篇4、解決之道——部署篇5、解決之道——環(huán)境篇6、解決之道——SiteEngine篇7、解決之道——測試篇8、結(jié)尾為什么要進行高并發(fā)和高負載的研究1、產(chǎn)品開展的需要2、公司開展的需要3、當前形式?jīng)Q定的高并發(fā)和高負載的約束條件1、硬件2、部署3、操作系統(tǒng)4、Web效勞器5、PHP6、MySQL7、測試解決之道——硬件篇處理能力的提升：部署多顆CPU，選擇多核心、具備更高運算頻率、更大高速緩存的CPU；處理能力的提升最直接的反響在于Web請求的處理效率和PHP程序的執(zhí)行效率。內(nèi)存帶寬與容量：更大的內(nèi)存帶寬和容量；內(nèi)存帶寬與容量的提升最直接的反響在于應對數(shù)據(jù)庫大量的數(shù)據(jù)交換。磁盤搜索與I/O能力：選擇更高的轉(zhuǎn)速、更大的硬盤緩存、組件磁盤陣列〔RAID〕；磁盤搜索與I/O能力的提升最直接反響在于數(shù)據(jù)庫大量的查詢和讀寫以及文件的讀寫。網(wǎng)絡(luò)帶寬的提升可考慮的因素包括：更大帶寬、多線路接入、獨享帶寬；效勞器在大負載的情況下，對網(wǎng)絡(luò)帶寬的占用是十分可觀的。策略：硬件設(shè)施是應對大負載的根底，硬件設(shè)施的投入可根據(jù)實際壓力和預算量力而行。解決之道——部署篇1、效勞器別離2、數(shù)據(jù)庫集群和庫表散列3、鏡像4、負載均衡

分類： 1)、DNS輪循 2〕代理效勞器負載均衡 3〕地址轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)負載均衡 4〕NAT負載均衡 5〕反向代理負載均衡 6〕混合型負載均衡策略：根據(jù)硬件投入和業(yè)務需求，選擇合理的部署方案。解決之道——部署篇——方案一適用范圍：靜態(tài)內(nèi)容為主體的網(wǎng)站和應用系統(tǒng)；對系統(tǒng)平安要求較高的網(wǎng)站和應用系統(tǒng)。MainServer：主效勞器承載程序的主體運行壓力，處理網(wǎng)站或應用系統(tǒng)中的動態(tài)請求；將靜態(tài)頁面推送至多個發(fā)布效勞器；將附件文件推送至文件效勞器；平安要求較高，以靜態(tài)為主的網(wǎng)站，可將效勞器置于內(nèi)網(wǎng)屏蔽外網(wǎng)的訪問。DBServer：數(shù)據(jù)庫效勞器承載數(shù)據(jù)庫讀寫壓力；只與主效勞器進行數(shù)據(jù)量交換，屏蔽外網(wǎng)訪問。File/VideoServer：文件/視頻效勞器承載系統(tǒng)中占用系統(tǒng)資源和帶寬資源較大的數(shù)據(jù)流；作為大附件的存儲和讀寫倉庫；作為視頻效勞器將具備視頻自動處理能力。發(fā)布效勞器組：只負責靜態(tài)頁面的發(fā)布，承載絕大多數(shù)的Web請求；通過Nginx進行負載均衡部署。解決之道——部署篇——方案二適用范圍：以動態(tài)交互內(nèi)容為主體的網(wǎng)站或應用系統(tǒng)；負載壓力較大，且預算比較充足的網(wǎng)站或應用系統(tǒng)；Web效勞器組：Web效勞無主從關(guān)系，屬平行冗余設(shè)計；通過前端負載均衡設(shè)備或Nginx反向代理實現(xiàn)負載均衡；劃分專用文件效勞器/視頻效勞器有效別離輕/重總線；每臺Web效勞器可通過DEC可實現(xiàn)連接所有數(shù)據(jù)庫，同時劃分主從。數(shù)據(jù)庫效勞器組：相對均衡的承載數(shù)據(jù)庫讀寫壓力；通過數(shù)據(jù)庫物理文件的映射實現(xiàn)多數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)同步。共享磁盤/磁盤陣列將用于數(shù)據(jù)物理文件的統(tǒng)一讀寫用于大型附件的存儲倉庫通過自身物理磁盤的均衡和冗余，確保整體系統(tǒng)的IO效率和數(shù)據(jù)平安；方案特性：通過前端負載均衡，合理分配Web壓力；通過文件/視頻效勞器與常規(guī)Web效勞器的別離，合理分配輕重數(shù)據(jù)流；通過數(shù)據(jù)庫效勞器組，合理分配數(shù)據(jù)庫IO壓力；每臺Web效勞器通常只連接一臺數(shù)據(jù)庫效勞器，通過DEC的心跳檢測，可在極短時間內(nèi)自動切換至冗余數(shù)據(jù)庫效勞器；磁盤陣列的引入，大幅提升系統(tǒng)IO效率的同時，極大增強了數(shù)據(jù)平安性。解決之道——環(huán)境篇1、操作系統(tǒng)2、Web效勞器3、Mysql4、PHP5、代理效勞器〔緩存效勞器〕解決之道——環(huán)境篇——操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)的選擇，關(guān)注點在于是否適應于搭建SiteEngine所需要的環(huán)境程序？系統(tǒng)本身占用的資源比；系統(tǒng)平安性；系統(tǒng)是否易于操作？策略：我們選擇FreeBSD，而且是最小化安裝以后的FreeBSD。解決之道——環(huán)境篇——Web效勞器Web效勞器很大一局部資源占用來自于處理Web請求，通常情況下這也就是Apache產(chǎn)生的壓力，Apache是世界使用排名第一的Web效勞器軟件。它可以運行在幾乎所有廣泛使用的計算機平臺上。在高并發(fā)連接的情況下，Nginx是Apache效勞器不錯的替代品。Nginx(“enginex”)是俄羅斯人編寫的一款高性能的HTTP和反向代理效勞器。在國內(nèi)，已經(jīng)有新浪、搜狐通行證、網(wǎng)易新聞、網(wǎng)易博客、金山逍遙網(wǎng)、金山愛詞霸、校內(nèi)網(wǎng)、YUPOO相冊、豆瓣、迅雷看看等多家網(wǎng)站、頻道使用Nginx效勞器。Nginx的優(yōu)勢：高并發(fā)連接：官方測試能夠支撐5萬并發(fā)連接，在實際生產(chǎn)環(huán)境中跑到2～3萬并發(fā)連接數(shù)。內(nèi)存消耗少：在3萬并發(fā)連接下，開啟的10個Nginx進程才消耗150M內(nèi)存〔15M*10=150M〕。內(nèi)置的健康檢查功能：如果NginxProxy后端的某臺Web效勞器宕機了，不會影響前端訪問。

策略：相對于老牌的Apache，我們選擇Ligd和Nginx這些具有更小的資源占用率和更高的負載能力的web效勞器。解決之道——環(huán)境篇——MysqlMySQL本身具備了很強的負載能力，MySQL優(yōu)化是一項很復雜的工作，因為這最終需要對系統(tǒng)優(yōu)化的很好理解。大家都知道數(shù)據(jù)庫工作就是大量的、短時的查詢和讀寫，除了程序開發(fā)時需要注意建立索引、提高查詢效率等軟件開發(fā)技巧之外，從硬件設(shè)施的角度影響MySQL執(zhí)行效率最主要來自于磁盤搜索、磁盤IO水平、CPU周期、內(nèi)存帶寬。根據(jù)效勞器上的硬件和軟件條件進行MySQl優(yōu)化。MySQL優(yōu)化的核心在于系統(tǒng)資源的分配，這不等于無限制的給MySQL分配更多的資源。在MySQL配置文件中我們介紹幾個最值得關(guān)注的參數(shù)：改變索引緩沖區(qū)長度(key_buffer)改變表長(read_buffer_size)設(shè)定翻開表的數(shù)目的最大值(table_cache)對緩長查詢設(shè)定一個時間限制(long_query_time)如果條件允許，一般MySQL效勞器最好安裝在Linux操作系統(tǒng)中，而不是安裝在FreeBSD中。

策略：MySQL優(yōu)化需要根據(jù)業(yè)務系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫讀寫特性和效勞器硬件配置，制定不同的優(yōu)化方案，并且可以根據(jù)需要部署MySQL的主從結(jié)構(gòu)。解決之道——環(huán)境篇——PHP1、加載盡可能少的模塊；2、如果是在windows平臺下，盡可能使用IIS或者Nginx來替代我們平常用的Apache；3、安裝加速器〔都是通過緩存php代碼預編譯的結(jié)果和數(shù)據(jù)庫結(jié)果來提高php代碼的執(zhí)行速度〕

eAcceleratoreAccelerator是一個自由開放源碼php加速器，優(yōu)化和動態(tài)內(nèi)容緩存，提高了性能php腳本的緩存性能，使得PHP腳本在編譯的狀態(tài)下，對效勞器的開銷幾乎完全消除。ApcAlternativePHPCache〔APC〕是PHP的一個免費公開的優(yōu)化代碼緩存。它用來提供免費，公開并且強健的架構(gòu)來緩存和優(yōu)化PHP的中間代碼。memcachememcache是由DangaInteractive開發(fā)的，高性能的，分布式的內(nèi)存對象緩存系統(tǒng)，用于在動態(tài)應用中減少數(shù)據(jù)庫負載，提升訪問速度。主要機制是通過在內(nèi)存里維護一個統(tǒng)一的巨大的hash表，Memcache能夠用來存儲各種格式的數(shù)據(jù)，包括圖像、視頻、文件以及數(shù)據(jù)庫檢索的結(jié)果等Xcache國人開發(fā)的緩存器，策略：為PHP安裝加速器。解決之道——環(huán)境篇——代理效勞器SquidCache〔簡稱為Squid〕是一個流行的自由軟件〔GNU通用公共許可證〕的代理效勞器和Web緩存效勞器。Squid有廣泛的用途，從作為網(wǎng)頁效勞器的前置cache效勞器緩存相關(guān)請求來提高Web效勞器的速度，到為一組人共享網(wǎng)絡(luò)資源而緩存萬維網(wǎng)，域名系統(tǒng)和其他網(wǎng)絡(luò)搜索，到通過過濾流量幫助網(wǎng)絡(luò)平安，到局域網(wǎng)通過代理上網(wǎng)。Squid主要設(shè)計用于在Unix一類系統(tǒng)運行。

策略：安裝Squid反向代理效勞器，能夠大幅度提高效勞器效率。解決之道——環(huán)境篇——總結(jié)推薦的效勞器環(huán)境配置：操作系統(tǒng)： FreeBSD

web效勞器： Nginx程序語言： PHP+ZendOptimizer+eAccelerator數(shù)據(jù)庫： MySQL解決之道——SiteEngine篇SiteEngine歷史上為了解決高并發(fā)高負載做了那些工作：1、靜態(tài)化；2、緩存；3、內(nèi)存表；4、定長表；5、盡可能少用join還有IN。解決之道——SiteEngine篇SiteEngine在實施高并發(fā)高負載中出現(xiàn)的問題：SiteEngine在前期的開展中，一直是面向通用型的中小網(wǎng)站來設(shè)計的。從底層上就有不適應高并發(fā)高負載的機制存在。具體表現(xiàn)在：1、原有緩存功能，特別是類別的緩存無用武之地；2、無用的sql查詢和sql查詢的效率問題；3、多語言設(shè)計導致很多查詢都變得復雜，導致效率低下；4、Mysql中的查詢方法太多；5、前臺的動態(tài)交互太少。解決之道——SiteEngine篇為了讓SiteEngine更好的適應高并發(fā)高負載的環(huán)境。主要從以下幾個方面進行改進：1、參加Memcache緩存技術(shù)；2、開發(fā)一套精簡版高效率的SiteEngine開發(fā)框架，專門應對系統(tǒng)開發(fā)；3、MySQL數(shù)據(jù)庫考慮轉(zhuǎn)為innodb數(shù)據(jù)引擎；4、前臺更大量的參加Ajax元素；5、改變類別模式或者改變類別算法，取消類別緩存機制；6、成立專門的研發(fā)部門，將工程開發(fā)和軟件研發(fā)分開；7、加強測試和團隊合作。解決之道——測試篇1、測試方法2、測試用例3、壓力測試壓力測試是一種根本的質(zhì)量保證行為，它是每個重要軟件測試工作的一局部。壓力測試的根本思路很簡單：不是在常規(guī)條件下運行手動或自動測試，而是在計算機數(shù)量較少或系統(tǒng)資源匱乏的條件下運行測試。通常要進行壓力測試的資源包括內(nèi)部內(nèi)存、CPU可用性、磁盤空間和網(wǎng)絡(luò)帶寬等。一般用并發(fā)來做壓力測試。壓力測試工具：webbench，ApacheBench等3、漏洞測試在我們的系統(tǒng)中漏洞主要包括：sql注入漏洞，xss跨站腳本攻擊等。平安方面還包括系統(tǒng)軟件，如操作系統(tǒng)漏洞，mysql、a