大型網(wǎng)站建設(shè)的靈魂--性能

什么是性能
有人說性能就是訪問速度快慢，這是最直觀的說法，也是用戶的真實體驗。一個用戶從輸入網(wǎng)址到按下回車鍵，看到網(wǎng)頁的快慢，這就是性能。對于我們來說，需要去挖掘這個過程，因為這決定我們怎么去做性能優(yōu)化。
這中間發(fā)生了什么？
用戶訪問網(wǎng)站的整個流程：用戶輸入網(wǎng)站域名，通過DNS解析，找到目標(biāo)服務(wù)器IP，請求數(shù)據(jù)經(jīng)互聯(lián)網(wǎng)達(dá)到目標(biāo)服務(wù)器，目標(biāo)服務(wù)器收到請求數(shù)據(jù)，進(jìn)行處理（執(zhí)行程序、訪問數(shù)據(jù)庫、文件服務(wù)器等）。處理完成，將響應(yīng)數(shù)據(jù)又經(jīng)互聯(lián)網(wǎng)返回給用戶瀏覽器，瀏覽器得到結(jié)果進(jìn)行計算渲染顯示給用戶。
我們把整個過程，分為三段路徑：
1、第一段在用戶和瀏覽器端，主要負(fù)責(zé)發(fā)出用戶請求，以及接受響應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行計算渲染顯示給用戶；
2、第二段在網(wǎng)絡(luò)上，負(fù)責(zé)對請求數(shù)據(jù)、響應(yīng)數(shù)據(jù)的傳輸；
3、第三段在網(wǎng)站服務(wù)器端，負(fù)責(zé)對請求數(shù)據(jù)進(jìn)行處理（執(zhí)行程序、訪問數(shù)據(jù)庫、文件等），并將結(jié)果返回；
第一路徑
第一路徑花費的時間包括輸入域名發(fā)起請求的時間和瀏覽器收到響應(yīng)后計算渲染的時間。
輸入域名發(fā)起請求，實質(zhì)過程是：
1、用戶在瀏覽器輸入要訪問的網(wǎng)站域名；
2、本地DNS請求網(wǎng)站授權(quán)的DNS服務(wù)器對域名進(jìn)行解析，并得到解析結(jié)果即IP地址（并將IP地址緩存起來）。
3、向目標(biāo)IP地址發(fā)出請求。
從這個過程我們可以看到，優(yōu)化的地方主要是減少DNS解析次數(shù)，而如果用戶瀏覽器設(shè)置了緩存，則再第二次訪問相同域名的時候就不會去請求DNS服務(wù)器，直接用緩存中的IP地址發(fā)出請求。因此這個過程主要取決于瀏覽器的設(shè)置?，F(xiàn)在主流的瀏覽器默認(rèn)設(shè)置了DNS的預(yù)取功能（DNS Prefetch），當(dāng)然你也可以主動告知瀏覽器我的網(wǎng)站需要做DNS預(yù)?。?br />瀏覽器將數(shù)據(jù)進(jìn)行計算渲染的過程：
1、瀏覽器解析響應(yīng)數(shù)據(jù)；
2、瀏覽器創(chuàng)建DOM樹；
3、瀏覽器下載CSS樣式，并應(yīng)用到DOM樹，進(jìn)行渲染；
4、瀏覽器下載JS文件，開始解析執(zhí)行；
5、顯示給用戶。
從這個過程，我們可以找出不少可以優(yōu)化的地方。首先我們可以盡量控制頁面大小，使得瀏覽器解析的時間更短；并且將多個CSS文件、JS文件文件合并壓縮減少文件下載的次數(shù)和大??；另外注意將CSS放在頁面前面，JS訪問頁面后面，這樣便于頁面首先能渲染出來，再執(zhí)行js腳本，對于用戶來說有更好的體驗。最后我還可以設(shè)置瀏覽器緩存，下次訪問時從緩存讀取內(nèi)容，減少http請求。
該代碼說明了瀏覽器啟用了緩存并在5秒內(nèi)不會再次訪問服務(wù)器。注意緩存的設(shè)置需要結(jié)合你的業(yè)務(wù)特性來適當(dāng)配置。

第二路徑
第二路徑在網(wǎng)絡(luò)上，花費的時間同樣包括請求數(shù)據(jù)的傳輸時間和響應(yīng)數(shù)據(jù)的傳輸時間，這個兩個時間取決于數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣?，這里我們要講一個名詞"帶寬"。什么是帶寬，我們經(jīng)常說帶寬10M，20M是什么意思？我的帶寬20M，這意味著什么？
我們知道帶寬速度分為上行、下行速度，也就是上傳和下載的速度。帶寬20M對于用戶來說則是下載速度20M（20×1024×1024比特率），換算成字節(jié)20M/8=2.5M。也就是說20M的帶寬下載速度理論可達(dá)2.5M/s，而對于家庭用戶而言上傳速度一般比下載速度小的多，大約是不到十分之一。而對于網(wǎng)站服務(wù)器（企業(yè)用戶）來說，則不然，一般上行速度等于下載速度。這也是運營商根據(jù)實際需求分配的，畢竟用戶的主要需求是下載數(shù)據(jù)，而不是上傳數(shù)據(jù)。
整個流程從傳輸方式看就是：用戶發(fā)送請求數(shù)據(jù)（上傳），網(wǎng)站服務(wù)器接受請求數(shù)據(jù)（下載），網(wǎng)站服務(wù)器返回響應(yīng)數(shù)據(jù)（上傳），用戶接受響應(yīng)數(shù)據(jù)（下載）。對于用戶來說，上傳數(shù)據(jù)是很小的（Url參數(shù)），而下載數(shù)據(jù)是較大的（響應(yīng)數(shù)據(jù)）；對于服務(wù)器來說，下載數(shù)據(jù)是很小的（url參數(shù)），上傳數(shù)據(jù)是較大（響應(yīng)數(shù)據(jù)）。
理解了這個，我們可以解釋為什么有時用戶反映為什么自己的帶寬足夠，但打開某些網(wǎng)站仍然很慢，就是因為盡管用戶的下載速度很快，但網(wǎng)站服務(wù)器的上傳速度很慢，這就像一個抽水管和一個出水管，不管抽水管再大，但出水管很小，同樣抽到的水量是有限的。
了解了這個原理我們來看怎么提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣?，首先用戶的上傳、下載速度我們是無法決定的，我們能決定的是網(wǎng)站服務(wù)器的上傳、下載速度，所以我們可以做的是適當(dāng)?shù)脑黾臃?wù)器帶寬（帶寬是很貴的，盲目的增加只會增加不必要成本）。購買合適的帶寬需要根據(jù)網(wǎng)站業(yè)務(wù)特性、規(guī)模以及結(jié)合運維人員的經(jīng)驗來選擇。通常可以考慮的算法，即根據(jù)一次響應(yīng)數(shù)據(jù)的大小，乘以PV數(shù)，除以對應(yīng)的高峰時間段，從而大致估算出網(wǎng)站帶寬的需求。
針對這種情況，我們可以采取以下方法來優(yōu)化：
1、在各運營商發(fā)達(dá)的地區(qū)的IDC（互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心，可以理解成機(jī)房）部署網(wǎng)站服務(wù)器，各運營商的用戶即可通過各自的骨干網(wǎng)訪問服務(wù)器。
2、購買代理服務(wù)，也就是原來聯(lián)通用戶需要通過聯(lián)通骨干網(wǎng)——>聯(lián)通互聯(lián)互通路由器——>電信骨干網(wǎng)——>網(wǎng)站服務(wù)器的過程。通過代理服務(wù)，代理服務(wù)器直連到電信骨干網(wǎng)，訪問網(wǎng)站服務(wù)器。
3、在主要地區(qū)城市購買CDN服務(wù)，緩存對應(yīng)的數(shù)據(jù)，用戶可先從最近的CDN運營商獲取請求數(shù)據(jù)。
第三路徑
第三路徑主要是網(wǎng)站服務(wù)器內(nèi)部處理的過程，當(dāng)中包括執(zhí)行程序、訪問文件、數(shù)據(jù)庫等資源。
這是對于我們來說最可以發(fā)揮的地方：
1、使用緩存，根據(jù)需要使用本地緩存或分布式緩存；
2、使用異步操作，這種方式不僅可以提高性能，也提高了系統(tǒng)的擴(kuò)展性；
3、代碼優(yōu)化；
4、存儲優(yōu)化；

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