高性能網站建設實戰(zhàn)網站架構分析與優(yōu)化

創(chuàng)新互聯(lián)從高性能網站建設實戰(zhàn)架構每一層分析所用主流技術和解決手段，有助于初入網站運維朋友們，進一步對網站架構認識，從而自己形成一套架構概念。

先看網站架構圖：

一層：CDN

國內網絡分布主要南電信北聯(lián)通，造成跨地區(qū)訪問延遲大問題，對于有一定訪問量網站來說，增加CDN(內容分發(fā)網絡)層可有效改善此現(xiàn)象，也是網站加速的選擇。CDN把網站頁面緩存到全國分布的節(jié)點上，用戶訪問時從最近的機房獲取數(shù)據，這樣大大減少網絡訪問的路徑。如果想自己搭建CDN，不建議這么做。CDN架構部署不復雜，影響效果的因素卻很多，后期管理維護也比較復雜，想達到預期的效果確非易事。建議找專做CDN的公司，費用也不貴，有抗流量攻擊能力，效果也很好，運維也少很多事，何樂而不為呢!

第二層：反向代理(網頁緩存)

如果CDN沒有緩存要請求的數(shù)據則向這層發(fā)起請求，在代理服務器配置緩存功能(本地)，代理服務器就查找本地緩存是否有CDN請求的數(shù)據，如果有就直接返回給CDN，如果沒有則請求后端負載均衡器然后轉發(fā)給WEB服務器返回數(shù)據給代理服務器，代理服務器再將結果給CDN。代理服務器一般緩存不經常變動的靜態(tài)頁面，如image、js、css、html等，主流的緩存軟件有Squid、Varnish、Nginx。

第三層：負載均衡

訪問量較大的網站都會用到負載均衡，因為這是解決單臺服務器性能瓶頸的辦法。反向代理將請求轉發(fā)給負載均衡器，負載均衡器根據算法(輪訓、負載情況選擇后端等)交給后端WEB服務處理，WEB服務處理完成后直接返回數(shù)據給反向代理服務器。負載均衡合理分配請求給后端多臺WEB服務器，減輕單臺服務器并發(fā)負載，并保證服務可用性。主流的負載均衡軟件有LVS、HAProxy、Nginx。

第四層：WEB服務

WEB服務是處理用戶請求的，WEB服務處理效率，直接影響到訪問速度，為避免這層因素造成訪問慢，應對其進行調優(yōu)，讓WEB服務發(fā)揮到好狀態(tài)。常見的WEB服務有Apache和Nginx。

Apache優(yōu)化：

1).mod_deflate壓縮模塊

查看是否加載：

# apachectl M |grep deflate

如果沒有安裝使用apxs編譯進去：

# /usr/local/apache/bin/apxs c I A apache源碼目錄/modules/mod_deflate.c

deflate配置參數(shù)：

DeflateCompressionLevel6 #壓縮等級(1-9)，數(shù)值越大效率越高，消耗CPU也就越高

SetOutputFilterDEFLATE #啟用壓縮

AddOutputFilterByTypeDEFLATE text/html text/plain text/xml #壓縮類型

AddOutputFilterByTypeDEFLATE css js html htm xml php

2).mod_expires緩存模塊

查看是否加載：

# apachectl M |grep expires

如果沒有安裝使用apxs編譯進去：

# /usr/local/apache/bin/apxs c I A apache源碼目錄/modules/mod_expires.c

再在httpd.conf啟用模塊：LoadModule expires_module modules/mod_expires.so

緩存機制有三種用法：全局、目錄和虛擬主機

全局配置，在配置文件末尾添加：

ExpiresActiveon #啟用有效期控制，會自動清除已過期的緩存，然后從服務器獲取新的

ExpiresDefault "accessplus 1 days" #默認任意格式的文檔都是1天后過期

ExpiresByTypetext/html "access plus 12 months"

ExpiresByType/image/jpg "access plus 12 months" #jpg格式圖片緩存12月

3).工作模式選擇及優(yōu)化

apache有兩種常見工作模式，worker和prefork，默認是worker，是混合型的MPM(多路處理模塊)，支持多進程和多線程，由線程來處理請求，所以可以處理更多請求，提高并發(fā)能力，系統(tǒng)資源開銷也小于基于進程的MPM，由于線程使用進程內存空間，進程崩潰會導致其下線程崩潰。而prefork是非線程型MPM，進程占用系統(tǒng)資源也比worker多，由于進程處理連接，在工作效率上也比worker更穩(wěn)定?？赏ㄟ^apache2 l查看當前工作模式，在編譯時使用—with-mpm參數(shù)指定工作模式。根據自己業(yè)務需求選擇不同工作模式，再適當增加工作模式相關參數(shù)，可提高處理能力。

配置參數(shù)說明：

StartServers 8 #默認啟動8個httpd進程

MinSpareServers 5 #最小的空閑進程數(shù)

MaxSpareServers 20 #大的空閑進程數(shù)，如果大于這個值，apache會自動kill一些進程

ServerLimit 256 #服務器允許進程數(shù)的上限

MaxClients 256 #同時最多發(fā)起多少個訪問，超過則進入隊列等待

MaxRequestsPerChild 4000 #每個進程啟動的大線程

Nginx優(yōu)化：

1).gzip壓縮模塊

http {

……

gzip on;

gzip_min_length 1k; #允許壓縮的頁面最小字節(jié)數(shù)，默認是0，多大都壓縮，小于1k的可能適得其反

gzip_buffers 4 16k; #gzip申請內存的大小，按數(shù)據大小的4倍去申請內存

gzip_http_version 1.0; #識別http協(xié)議版本

gzip_comp_level 2; #壓縮級別，1壓縮比最小，處理速度快，9壓縮比大，處理速度最慢

gzip_types text/plainapplication/x-javascripttext/css application/xml /image/jpg; #壓縮數(shù)據類型

gzip_vary on; #根據客戶端的http頭來判斷，是否需要壓縮

}

2).expires緩存模塊

server {

location ~ .*.(gif|jpg|png|bmp|swf)$ #緩存數(shù)據后綴類型

{

expires 30d; #使用expires緩存模塊，緩存到客戶端30天

}

location ~ .*.( jsp|js|css)?$

{

expires 1d;

}

}

3).fastcgi優(yōu)化

nginx不支持直接調用或者解析動態(tài)程序(php)，必須通過fastcgi(通用網關接口)來啟動php-fpm進程來解析php腳本。也就是說用戶請求先到nginx，nginx再將動態(tài)解析交給fastcgi，fastcgi啟動php-fpm解析php腳本。所以我們有必要對fastcgi和php-fpm進行適當?shù)膮?shù)優(yōu)化。

http {

……

fastcgi_cache_path/usr/local/nginx/fastcgi_cache levels=1:2 keys_zone=TEST:10m inactive=5m;

# FastCGI緩存指定一個文件路徑、目錄結構等級、關鍵字區(qū)域存儲時間和非活動刪除時間

fastcgi_connect_timeout 300; #指定連接到后端FastCGI的超時時間

fastcgi_send_timeout 300; #指定向FastCGI傳送請求的超時時間

fastcgi_read_timeout 300; #指定接收FastCGI應答的超時時間

fastcgi_buffer_size 64k; #指定讀取FastCGI應答一部分需要多大的緩沖區(qū)

fastcgi_buffers 4 64k; #指定本地需要用多少盒多大的緩沖區(qū)來緩沖FastCGI的應答請求

fastcgi_busy_buffers_size 128k;

fastcgi_temp_file_write_size 128k; #表示在寫入緩存文件時使用多大的數(shù)據塊，默認值是fastcgi_buffers的兩倍

fastcgi_cache TEST; #開啟fastcgi_cache緩存并指定一個TEST名稱

fastcgi_cache_valid 200 302 1h; #指定200、302應答代碼的緩存1小時

fastcgi_cache_valid 301 1d; #將301應答代碼緩存1天

fastcgi_cache_valid any 1m; #將其他應答均緩存1分鐘

{

php-fpm.conf配置參數(shù)：

pm =dynamic #兩種控制子進程方式(static和dynamic)

pm.max_children= 5 #同一時間存活的大子進程數(shù)

pm.start_servers= 2 #啟動時創(chuàng)建的進程數(shù)

pm.min_spare_servers= 1 #最小php-fpm進程數(shù)

pm.max_spare_servers= 3 #大php-fpm進程數(shù)

4).proxy_cache本地緩存模塊

http {

……

proxy_temp_path /usr/local/nginx/proxy_cache/temp; #緩存臨時目錄

proxy_cache_path /usr/local/nginx/proxy_cache/cache levels=1:2 keys_zone=one:10m inactive=1d max_size=1g;

#緩存文件實際目錄，levels定義層級目錄，1:2說明1是一級目錄，2是二級目錄，keys_zone存儲元數(shù)據，并分配10M內存空間。inctive表示1天沒有被訪問的緩存就刪除，默認10分鐘。max_size是大分配磁盤空間

server {

listen 80;

server_name 192.168.1.10;

location / {

proxy_cache one; #調用緩存區(qū)

#proxy_cache_valid 200 304 12h; #可根據HTTP狀態(tài)碼設置不同的緩存時間

proxy_cache_valid any 10m; #緩存有效期為10分鐘

}

#清除URL緩存，允許來自哪個網段的IP可以清除緩存(需要安裝第三方模塊"ngx_cache_purge"),清除URL緩存方法：訪問http://192.168.1.10/purge/文件名

location ~ /purge(/.*){

allow 127.0.0.1;

allow 192.168.1.0/24;

deny all;

proxy_cache_purge cache_one$host$1$is_args$args;

}

}

5. 利用PHP緩存器提高代碼執(zhí)行效率

php程序在沒有使用緩存器情況下，每次請求php頁面，php都會對此頁面進行代碼編譯，這就意味著重復的編譯工作會增加服務器負載。有了緩存器就會把每次編譯后的數(shù)據緩存到共享內存中，下次訪問直接使用緩沖區(qū)已編譯好的代碼，從而避免重復的編譯過程，以加快其執(zhí)行效率。因此PHP網站使用緩存器是完全有必要的!主流的PHP緩存器有：eAccelerator、XCache

第五層：動靜分離

動靜分離，顧名思義，是將動態(tài)頁面和靜態(tài)頁面分離到不同服務器上處理，比如使用web是nginx，可以讓fastcgi部署到單獨一臺服務器，專門解析php動態(tài)頁面，靜態(tài)頁面默認由nginx處理，并做好緩存策略。再比如一個商城網站，會有大量的圖片，可以考慮增加文件服務器組，將請求圖片和上傳圖片的都交給文件服務器處理。文件服務器主流使用NFS，存在單點故障，可以DRBD+HeartBeat+NFS部署高可用，如果單臺壓力過大，考慮使用分布式文件系統(tǒng)，如GlusterFS、MooseFS等。

第六層：數(shù)據庫緩存

利用緩存技術，把熱數(shù)據緩存到內存中，如果請求的數(shù)據在緩存中，就直接返回，否則去數(shù)據庫中取，并更新把拿的數(shù)據更新到緩存系統(tǒng)，提高讀性能，降低數(shù)據庫壓力。緩存實現(xiàn)有本地緩存和分布式緩存，本地緩存是將數(shù)據緩存到本地服務器內存中或者文件中。分布式緩存是將數(shù)據緩存到內存中，是分布式的，可以緩存海量數(shù)據，擴展性好。主流的分布式緩存系統(tǒng)有Memcached和Redis，Memcached性能穩(wěn)定，速度很快，QPS可達8w左右。如果想數(shù)據持久化就選擇用Redis，性能不低于Memcached。

第七層：數(shù)據庫

這層在整個網站架構中起著主導型作用，直接決定用戶體驗，相對架構優(yōu)化也比較復雜，核心思路：減少請求層，盡可能讓前端層返回用戶請求的數(shù)據，減少后端服務器訪問頻率，最重要是數(shù)據庫層。

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