李寶林

（西華師范大學(xué) 四川 南充 637000）

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展和用戶(hù)對(duì)服務(wù)質(zhì)量需求的提高，網(wǎng)站在性能方面的要求越來(lái)越高，如何較好的解決這一問(wèn)題是本文的關(guān)鍵，文中從分析HTTP請(qǐng)求流入手，然后從前端和后端性能優(yōu)化技術(shù)分別進(jìn)行詳細(xì)的分析和描述，并針對(duì)不同的情況給出了相應(yīng)的建議。

1 HTTP請(qǐng)求流程分析

HTTP屬于TCP/IP模型中的應(yīng)用層協(xié)議，而兩個(gè)應(yīng)用程序（我們這里指的就是瀏覽器與服務(wù)器）之間要進(jìn)行互相通信，首先得建立TCP連接，然后瀏覽器 才能向服務(wù)器發(fā)送請(qǐng)求信息，服務(wù)器在接受到請(qǐng)求信息后，返回相應(yīng)的應(yīng)答信息，瀏覽器接收到來(lái)自服務(wù)器的應(yīng)答信息后，對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行解釋執(zhí)行。詳情如圖1所示。

根據(jù)Http請(qǐng)求過(guò)程可知，當(dāng)用戶(hù)或搜索引擎向一個(gè)網(wǎng)站服務(wù)器發(fā)出網(wǎng)頁(yè)瀏覽請(qǐng)求時(shí)，該服務(wù)器首先將通過(guò)域名服務(wù)器（DNS）將域名轉(zhuǎn)換為網(wǎng)站的 IP地址，然后返回給客戶(hù)；緊接著打開(kāi)一個(gè)該IP套接口連接，并記下通過(guò)該套接口的一個(gè)HTTP數(shù)據(jù)流；然后再?gòu)腤EB服務(wù)器接收一個(gè)響應(yīng)請(qǐng)求的HTTP數(shù)據(jù)流。該數(shù)據(jù)流包含狀態(tài)碼，狀態(tài)碼的值由HTTP協(xié)議所決定。這里所說(shuō)的 “HTTP數(shù)據(jù)流”信息也叫“頭信息（Header）”。頭信息中包括了日期，服務(wù)器類(lèi)型，通常還會(huì)有一條“200 OK”信息。如果一切良好，那么網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器就會(huì)將“200 OK”信息以及請(qǐng)求頁(yè)面發(fā)送出去。如果網(wǎng)站在這時(shí)候已經(jīng)建立了重定向，那么服務(wù)器就會(huì)在頭信息中包含一個(gè)“302 Moved Temporarily”或“301 Moved Permanent”之類(lèi)的響應(yīng)信息。根據(jù)上述流程可知要做到網(wǎng)站的基本性能優(yōu)化，必須從前端和后端兩個(gè)方面優(yōu)化才能解決問(wèn)題。

圖1 Http請(qǐng)求過(guò)程示意圖Fig.1 The schematic diagram of HTTP request process

1.1 前端性能優(yōu)化技術(shù)

1）前端負(fù)載均衡，通過(guò)DNS的負(fù)載均衡器可以把用戶(hù)的訪問(wèn)均勻地分散在多個(gè)Web服務(wù)器上。這樣可以減少Web服務(wù)器的請(qǐng)求負(fù)載。根據(jù)http的請(qǐng)求是短作業(yè)的特點(diǎn)。故可以采用簡(jiǎn)單的負(fù)載均衡器來(lái)完成這一功能。

2）減少前端鏈接數(shù)，目前瀏覽器都是并發(fā)請(qǐng)求，一般的網(wǎng)站，特別是訪問(wèn)量很大的網(wǎng)站，要求主頁(yè)包含盡量少的HTTP鏈接，頁(yè)面包含盡量少的HTTP請(qǐng)求。如何做到這一點(diǎn)，這就要求我們?cè)O(shè)計(jì)人員和程序編寫(xiě)人員在寫(xiě)程序是充分考慮到環(huán)節(jié)。另外就是走到減少網(wǎng)頁(yè)大小，增加帶寬。假設(shè)一個(gè)網(wǎng)站的首頁(yè)需要下載的總文件大小約在500 kB左右，如果你訪問(wèn)過(guò)了，瀏覽器會(huì)幫你緩存很大一部分，再次訪問(wèn)就只需下載幾十K的文件。而訪問(wèn)量也大，節(jié)約的帶寬越多。

3）前端頁(yè)面盡量靜態(tài)化，盡量做到直接從內(nèi)存中把文件讀出來(lái)返回，這樣可以減少昂貴的磁盤(pán)I/O。

4）優(yōu)化查詢(xún)很多人查詢(xún)都是在查一樣的，完全可以用反向代理合并這些并發(fā)的相同的查詢(xún)。這樣的技術(shù)主要用查詢(xún)結(jié)果緩存來(lái)實(shí)現(xiàn)，第一次查詢(xún)走數(shù)據(jù)庫(kù)獲得數(shù)據(jù)，并把 數(shù)據(jù)放到緩存，后面的查詢(xún)統(tǒng)統(tǒng)直接訪問(wèn)高速緩存。為每個(gè)查詢(xún)做Hash，使用NoSQL的技術(shù)可以完成這個(gè)優(yōu)化。

5）緩存問(wèn)題：緩存可以用來(lái)緩存動(dòng)態(tài)頁(yè)面，也可以用來(lái)緩存查詢(xún)的數(shù)據(jù)。緩存通常有那么幾個(gè)問(wèn)題：1）緩存的更新。也叫緩存和數(shù)據(jù)庫(kù)的同步。有這么幾種方法，一是緩存time out，讓緩存失效，重查，二是，由后端通知更新，一量后端發(fā)生變化，通知前端更新。前者實(shí)現(xiàn)起來(lái)比較簡(jiǎn)單，但實(shí)時(shí)性不高，后者實(shí)現(xiàn)起來(lái)比較復(fù)雜 ，但實(shí)時(shí)性高。2）把一些不活躍的數(shù)據(jù)換出內(nèi)存，比如采取一些相應(yīng)的FIFO、LRU、LFU換頁(yè)算法進(jìn)行換頁(yè)。3）緩存的重建和持久化。緩存的持久化也嚴(yán)重的影響到網(wǎng)站的基本性能。

1.2 后端性能優(yōu)化技術(shù)

網(wǎng)站性能優(yōu)化僅僅靠前端優(yōu)化是不夠的，還需要后臺(tái)做大量的工作，比如數(shù)據(jù)的冗余、鏡像、分區(qū)和檢索等技術(shù)的處理。

1）數(shù)據(jù)冗余，如何對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)冗余進(jìn)行處理，盡量減少表之間的連接開(kāi)銷(xiāo)，但也要主要到數(shù)據(jù)之間的開(kāi)銷(xiāo)問(wèn)題。比如部分場(chǎng)合采取NoSQL來(lái)處理數(shù)據(jù)。但這一切要根據(jù)不同的業(yè)務(wù)進(jìn)行分析和處理。

2）數(shù)據(jù)鏡像，幾乎所有主流的數(shù)據(jù)庫(kù)都支持鏡像。數(shù)據(jù)庫(kù)的鏡像最大便利就是做負(fù)載均衡。把一臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)的負(fù)載均分到多臺(tái)上，保證了數(shù)據(jù)一致性。同時(shí)也保證了高可用性，當(dāng)一臺(tái)服務(wù)器出現(xiàn)故障時(shí)，還可以在另一條服務(wù)器上運(yùn)行。然而如何保證數(shù)據(jù)鏡像的數(shù)據(jù)一致性問(wèn)題，必須采取一些相應(yīng)的手段，比如在單條數(shù)據(jù)上對(duì)進(jìn)行數(shù)據(jù)分區(qū)，如把某類(lèi)數(shù)據(jù)均分到不同的服務(wù)器上，假設(shè)某類(lèi)數(shù)據(jù)達(dá)10萬(wàn)條，我們可以設(shè)置10臺(tái)服務(wù)器，每臺(tái)服務(wù)器上均攤1萬(wàn)條，從而達(dá)到提高網(wǎng)站性能的效果。

3）數(shù)據(jù)分區(qū)，數(shù)據(jù)鏡像對(duì)海量數(shù)據(jù)沒(méi)有好的解決辦法，而通常對(duì)于一個(gè)表中包含大量數(shù)據(jù)的情況下，采取數(shù)據(jù)分區(qū)的方式來(lái)進(jìn)行處理。通常采取如下處理辦法：①對(duì)數(shù)據(jù)實(shí)行邏輯分類(lèi)。比如按照時(shí)間維度、空間維度等進(jìn)行處理，目的是把一張表拆成多張字表，這樣就可以達(dá)到分擔(dān)負(fù)載的目的。②把數(shù)據(jù)按字段分，按照用途進(jìn)行劃分，把一張分成幾張表。③還可以根據(jù)需要對(duì)大的數(shù)據(jù)表進(jìn)行平準(zhǔn)劃分，或者負(fù)載均衡。不同的方法有不同的優(yōu)缺點(diǎn)，具體情況具體對(duì)待。

4）后端系統(tǒng)負(fù)載均衡，對(duì)于訪問(wèn)量較大的數(shù)據(jù)，通常采用一個(gè)任務(wù)分配系統(tǒng)來(lái)監(jiān)控各個(gè)服務(wù)器的負(fù)載情況。比如服務(wù)器什么時(shí)候忙、CPU使用率高、磁盤(pán)I/O及內(nèi)存使用情況等因素都要進(jìn)行綜合考慮，然后把這些信息要發(fā)送到任務(wù)分配器上，由任務(wù)分配器挑選一臺(tái)負(fù)載最小的服務(wù)器來(lái)處理。任務(wù)分配服務(wù)器上需要對(duì)任務(wù)隊(duì)列，不能丟任務(wù)啊，所以還需要持久化。并且可以以批量的方式把任務(wù)分配給計(jì)算服務(wù)器。

5）異步、throttle和 批量處理：異步、throttle（節(jié)流閥） 和批量處理都需要對(duì)并發(fā)請(qǐng)求數(shù)做隊(duì)列處理的。異步處理就是按照不同步的程序處理問(wèn)題，異步處理與同步處理是對(duì)立的，而產(chǎn)生它們的是多線程或者多進(jìn)程。異步處理的好處就是提高設(shè)備使用率；throttle技術(shù)是網(wǎng)絡(luò)流量的一種保護(hù)機(jī)制，其目的是防止系統(tǒng)流量過(guò)大。批量處理技術(shù)，是把基本相同的請(qǐng)求批量處理。批量處理一般設(shè)置兩個(gè)閥值，作業(yè)量和timeout，當(dāng)滿(mǎn)足其中一個(gè)條件時(shí)就會(huì)提交處理。

2 結(jié)束語(yǔ)

網(wǎng)站性能優(yōu)化技術(shù)是一項(xiàng)細(xì)膩而又繁瑣的工作，如何才能讓網(wǎng)站達(dá)到最大的性能，必須從前端和后端兩個(gè)方面著手，在每個(gè)細(xì)節(jié)上都盡量做到精簡(jiǎn)，優(yōu)化。然HTTP請(qǐng)求流在技術(shù)處理上還有很多未注意到的細(xì)節(jié)，這就要求具體的操作人員在實(shí)際操作中進(jìn)行相應(yīng)優(yōu)化?？傊?，從前端和后端兩個(gè)方面入手，是對(duì)網(wǎng)站性能優(yōu)化必須采取的重要策略。

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