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1.为什么要进行高并发与高负载的研究,5、解决之道——环境篇,选择多核心、具备更高运算频率、更大高速缓存的CPU,处理能力的提升最直接的反应在于Web请求的处理效率和PHP程序的执行效率

1.为什么要进行高并发与高负载的研究

一、高并发和高负载的约束条件

2、高并发和高负载的约束条件

硬件

3、解决之道——硬件篇

部署

4、解决之道——部署篇

操作系统

5、解决之道——环境篇

Web 服务器

6、解决之道——SiteEngine篇

PHP

7、解决之道——测试篇

MySQL

1、为什么要进行高并发和高负载的研究

测试

1.1、产品发展的需要

二、解决之道——硬件篇

1.2、公司发展的需要

处理能力的提升:部署多颗CPU,选择多核心、具备更高运算频率、更大高速缓存的CPU;

1.3、当前形式决定的

处理能力的提升最直接的反应在于Web请求的处理效率和PHP程序的执行效率。

2、高并发和高负载的约束条件

内存带宽与容量:更大的内存带宽和容量;

2.1、硬件

内存带宽与容量的提升最直接的反应在于应对数据库大量的数据交换。

2.2、部署

磁盘搜索与I/O能力:选择更高的转速、更大的硬盘缓存、组件磁盘阵列(RAID);

2.3、操作系统

磁盘搜索与I/O能力的提升最直接反应在于数据库大量的查询和读写以及文件的读写。

2.4、Web 服务器

网络带宽的提升可考虑的因素包括: 更大带宽、多线路接入、独享带宽;

2.5、PHP

服务器在大负载的情况下,对网络带宽的占用是十分可观的。

2.6、MySQL

策略:硬件设施是应对大负载的基础,硬件设施的投入可根据实际压力和预算量力而行。

2.7、测试

三、解决之道——部署篇

3、解决之道——硬件篇

3.1、服务器分离

处理能力的提升:部署多颗CPU,选择多核心、具备更高运算频率、更大高速缓存的CPU;

32、数据库集群和库表散列

处理能力的提升最直接的反应在于Web请求的处理效率和PHP程序的执行效率。

3.3、镜像

内存带宽与容量:更大的内存带宽和容量;

3.4、负载均衡

内存带宽与容量的提升最直接的反应在于应对数据库大量的数据交换。

分类:

磁盘搜索与I/O能力:选择更高的转速、更大的硬盘缓存、组件磁盘阵列(RAID);

1)、DNS轮循

磁盘搜索与I/O能力的提升最直接反应在于数据库大量的查询和读写以及文件的读写。

2)代理服务器负载均衡

网络带宽的提升可考虑的因素包括: 更大带宽、多线路接入、独享带宽;

3)地址转换网关负载均衡

服务器在大负载的情况下,对网络带宽的占用是十分可观的。

4)NAT负载均衡

策略:硬件设施是应对大负载的基础,硬件设施的投入可根据实际压力和预算量力而行。

5)反向代理负载均衡

4、解决之道——部署篇

6)混合型负载均衡

4.1、服务器分离

策略:根据硬件投入和业务需求,选择合理的部署方案。

4.2、数据库集群和库表散列

部署方案1:

4.3、镜像

适用范围:静态内容为主体的网站和应用系统;对系统安全要求较高的网站和应用系统。

4.4、负载均衡

MainServer:主服务器

分类:

承载程序的主体运行压力,处理网站或应用系统中的动态请求;

 1)、DNS轮循

将静态页面推送至多个发布服务器;

2)代理服务器负载均衡 

将附件文件推送至文件服务器;

3)地址转换网关负载均衡 

安全要求较高,以静态为主的网站,可将服务器置于内网屏蔽外网的访问。

4)NAT负载均衡 

DB Server:数据库服务器

5)反向代理负载均衡 

承载数据库读写压力;

6)混合型负载均衡

只与主服务器进行数据量交换,屏蔽外网访问。

策略:根据硬件投入和业务需求,选择合理的部署方案。

File/VideoServer:文件/视频服务器

部署方案1:

承载系统中占用系统资源和带宽资源较大的数据流;

适用范围:静态内容为主体的网站和应用系统;对系统安全要求较高的网站和应用系统。

作为大附件的存储和读写仓库;

Main Server:主服务器

作为视频服务器将具备视频自动处理能力。

承载程序的主体运行压力,处理网站或应用系统中的动态请求;

发布服务器组:

将静态页面推送至多个发布服务器;

只负责静态页面的发布,承载绝大多数的Web请求;

将附件文件推送至文件服务器;

通过Nginx进行负载均衡部署。

安全要求较高,以静态为主的网站,可将服务器置于内网屏蔽外网的访问。

部署方案2:

DB Server:数据库服务器

适用范围:以动态交互内容为主体的网站或应用系统;负载压力较大,且预算比较充足的网站或应用系统;

承载数据库读写压力;

Web服务器组:

只与主服务器进行数据量交换,屏蔽外网访问。

Web服务无主从关系,属平行冗余设计;

File/Video Server:文件/视频服务器

通过前端负载均衡设备或Nginx反向代理实现负载均衡;

承载系统中占用系统资源和带宽资源较大的数据流;

划分专用文件服务器/视频服务器有效分离轻/重总线;

作为大附件的存储和读写仓库;

每台Web服务器可通过DEC可实现连接所有数据库,同时划分主从。

作为视频服务器将具备视频自动处理能力。

数据库服务器组:

发布服务器组:

相对均衡的承载数据库读写压力;

只负责静态页面的发布,承载绝大多数的Web请求;

通过数据库物理文件的映射实现多数据库的数据同步。

通过Nginx进行负载均衡部署。

共享磁盘/磁盘阵列

部署方案2:

将用于数据物理文件的统一读写

适用范围:以动态交互内容为主体的网站或应用系统;负载压力较大,且预算比较充足的网站或应用系统;

用于大型附件的存储仓库

Web服务器组:

通过自身物理磁盘的均衡和冗余,确保整体系统的IO效率和数据安全;

Web服务无主从关系,属平行冗余设计;

方案特性:

通过前端负载均衡设备或Nginx反向代理实现负载均衡;

通过前端负载均衡,合理分配Web压力;

划分专用文件服务器/视频服务器有效分离轻/重总线;

通过文件/视频服务器与常规Web服务器的分离,合理分配轻重数据流;

每台Web服务器可通过DEC可实现连接所有数据库,同时划分主从。

通过数据库服务器组,合理分配数据库IO压力;

数据库服务器组:

每台Web服务器通常只连接一台数据库服务器,通过DEC的心跳检测,可在极短时间内自动切换至冗余数据库服务器;

相对均衡的承载数据库读写压力;

磁盘阵列的引入,大幅提升系统IO效率的同时,极大增强了数据安全性。

通过数据库物理文件的映射实现多数据库的数据同步。

四、解决之道——环境篇

共享磁盘/磁盘阵列

41、操作系统

将用于数据物理文件的统一读写

操作系统的选择,关注点在于

用于大型附件的存储仓库

•是否适应于搭建SiteEngine所需要的环境程序?

通过自身物理磁盘的均衡和冗余,确保整体系统的IO效率和数据安全;

•系统本身占用的资源比;

方案特性:

•系统安全性;

通过前端负载均衡,合理分配Web压力;

•系统是否易于操作?

通过文件/视频服务器与常规Web服务器的分离,合理分配轻重数据流;

策略:我们选择FreeBSD,而且是最小化安装以后的FreeBSD。

通过数据库服务器组,合理分配数据库IO压力;

4.2、Web服务器

每台Web服务器通常只连接一台数据库服务器,通过DEC的心跳检测,可在极短时间内自动切换至冗余数据库服务器;

Web服务器很大一部分资源占用来自于处理Web请求,通常情况下这也就是Apache产生的压力,Apache是世界使用排名第一的Web服务器软件。它可以运行在几乎所有广泛使用的计算机平台上。

磁盘阵列的引入,大幅提升系统IO效率的同时,极大增强了数据安全性。

在高并发连接的情况下,Nginx是Apache服务器不错的替代品。Nginx (“engine
x”) 是俄罗斯人编写的一款高性能的 HTTP
和反向代理服务器。在国内,已经有新浪、搜狐通行证、网易新闻、网易博客、金山逍遥网、金山爱词霸、校内网、YUPOO相册、豆瓣、迅雷看看等多家网站、
频道使用 Nginx 服务器。

5、解决之道——环境篇

Nginx的优势:

5.1、操作系统

高并发连接:官方测试能够支撑5万并发连接,在实际生产环境中跑到2~3万并发连接数。

操作系统的选择,关注点在于

内存消耗少:在3万并发连接下,开启的10个Nginx
进程才消耗150M内存(15M*10=150M)。

•是否适应于搭建SiteEngine所需要的环境程序?
•系统本身占用的资源比;
•系统安全性;
•系统是否易于操作?
策略:我们选择FreeBSD,而且是最小化安装以后的FreeBSD。

内置的健康检查功能:如果 Nginx Proxy 后端的某台 Web
服务器宕机了,不会影响前端访问。

5.2、Web服务器

策略:相对于老牌的Apache,我们选择Lighttpd和Nginx这些具有更小的资源占用率和更高的负载能力的web服务器。

Web服务器很大一部分资源占用来自于处理Web请求,通常情况下这也就是Apache产生的压力,Apache是世界使用排名第一的Web服务器软件。它可以运行在几乎所有广泛使用的计算机平台上。

4.3、Mysql

在高并发连接的情况下,Nginx是Apache服务器不错的替代品。Nginx (“engine
x”) 是俄罗斯人编写的一款高性能的 HTTP
和反向代理服务器。在国内,已经有新浪、搜狐通行证、网易新闻、网易博客、金山逍遥网、金山爱词霸、校内网、YUPOO相册、豆瓣、迅雷看看等多家网站、频道使用
Nginx 服务器。

MySQL本身具备了很强的负载能力,MySQL优化是一项很复杂的工作,因为这最终需要对系统优化的很好理解。数据库工作就是大量的、短时的查询
和读写,除了程序开发时需要注意建立索引、提高查询效率等软件开发技巧之外,从硬件设施的角度影响MySQL执行效率最主要来自于磁盘搜索、磁盘IO水
平、CPU周期、内存带宽。

Nginx的优势:

根据服务器上的硬件和软件条件进行MySQl优化。MySQL优化的核心在于系统资源的分配,这不等于无限制的给MySQL分配更多的资源。

高并发连接:官方测试能够支撑5万并发连接,在实际生产环境中跑到2~3万并发连接数。

在MySQL配置文件中最值得关注的参数:

内存消耗少:在3万并发连接下,开启的10个Nginx
进程才消耗150M内存(15M*10=150M)。

l         改变索引缓冲区长度(key_buffer)

内置的健康检查功能:如果 Nginx Proxy 后端的某台 Web
服务器宕机了,不会影响前端访问。

l         改变表长(read_buffer_size)

策略:相对于老牌的Apache,我们选择Lighttpd和Nginx这些具有更小的资源占用率和更高的负载能力的web服务器。

l         设定打开表的数目的最大值(table_cache)

5.3、Mysql

l         对缓长查询设定一个时间限制(long_query_time)

MySQL本身具备了很强的负载能力,MySQL优化是一项很复杂的工作,因为这最终需要对系统优化的很好理解。大家都知道数据库工作就是大量的、短时的查询和读写,除了程序开发时需要注意建立索引、提高查询效率等软件开发技巧之外,从硬件设施的角度影响MySQL执行效率最主要来自于磁盘搜索、磁盘IO水平、CPU周期、内存带宽。

如果条件允许
,一般MySQL服务器安装在Linux操作系统中,而不是安装在FreeBSD中。

  根据服务器上的硬件和软件条件进行MySQl优化。MySQL优化的核心在于系统资源的分配,这不等于无限制的给MySQL分配更多的资源。在MySQL配置文件中我们介绍几个最值得关注的参数:

策略:
MySQL优化需要根据业务系统的数据库读写特性和服务器硬件配置,制定不同的优化方案,并且可以根据需要部署MySQL的主从结构。

改变索引缓冲区长度(key_buffer)

4.4、PHP

改变表长(read_buffer_size)

1、加载尽可能少的模块;

设定打开表的数目的最大值(table_cache)

2、安装加速器(都是通过缓存php代码预编译的结果和数据库结果来提高php代码的执行速度)

对缓长查询设定一个时间限制(long_query_time)

eAccelerator

如果条件允许
,一般MySQL服务器最好安装在Linux操作系统中,而不是安装在FreeBSD中。

eAccelerator是一个自由开放源码php加速器,优化和动态内容缓存,提高了性能php脚本的缓存性能,使得PHP脚本在编译的状态下,对服务器的开销几乎完全消除。

策略:
MySQL优化需要根据业务系统的数据库读写特性和服务器硬件配置,制定不同的优化方案,并且可以根据需要部署MySQL的主从结构。

Apc

5.4、PHP

Alternative PHP Cache(APC)是 PHP
的一个免费公开的优化代码缓存。它用来提供免费,公开并且强健的架构来缓存和优化
PHP 的中间代码。

1、加载尽可能少的模块;

memcache

2、如果是在windows平台下,尽可能使用IIS或者Nginx来替代我们平常用的Apache;

memcache是由Danga
Interactive开发的,高性能的,分布式的内存对象缓存系统,用于在动态应用中减少数据库负载,提升访问速度。主要机制是通过在内存里维护一个统
一的巨大的hash表,Memcache能够用来存储各种格式的数据,包括图像、视频、文件以及数据库检索的结果等

3、安装加速器(都是通过缓存php代码预编译的结果和数据库结果来提高php代码的执行速度)

策略: 为PHP安装加速器。

eAccelerator

4.5、代理服务器(缓存服务器)

eAccelerator是一个自由开放源码php加速器,优化和动态内容缓存,提高了性能php脚本的缓存性能,使得PHP脚本在编译的状态下,对服务器的开销几乎完全消除。

Squid
Cache(简称为Squid)是一个流行的自由软件(GNU通用公共许可证)的代理服务器和Web缓存服务器。Squid有广泛的用途,从作为网页服务
器的前置cache服务器缓存相关请求来提高Web服务器的速度,到为一组人共享网络资源而缓存万维网,域名系统和其他网络搜索,到通过过滤流量帮助网络
安全,到局域网通过代理上网。Squid主要设计用于在Unix一类系统运行。

Apc

策略:安装Squid 反向代理服务器,能够大幅度提高服务器效率。

Alternative PHP Cache(APC)是 PHP
的一个免费公开的优化代码缓存。它用来提供免费,公开并且强健的架构来缓存和优化
PHP 的中间代码。

5、解决之道——SiteEngine篇

memcache

SiteEngine(网站引擎)是指针对应用系统程序的架构设计的一套程序化语言框架。目前最主流的是基于多层架构,分级处理,模块化设计的框架,支持mvc动态页面展示,核心程序分层处理,增加静态化引擎,借助ajax
异步高效处理请求。

memcache是由Danga
Interactive开发的,高性能的,分布式的内存对象缓存系统,用于在动态应用中减少数据库负载,提升访问速度。主要机制是通过在内存里维护一个统一的巨大的hash表,Memcache能够用来存储各种格式的数据,包括图像、视频、文件以及数据库检索的结果等

6、解决之道——测试篇

Xcache

6.1、测试方法

国人开发的缓存器,

6.2、测试用例

策略: 为PHP安装加速器。

6.3、压力测试

5.5、代理服务器(缓存服务器)

压力测试是一种基本的质量保证行为,它是每个重要软件测试工作的一部分。压力测试的基本思路很简单:不是在常规条件下运行手动或自动测试,而是在计
算机数量较少或系统资源匮乏的条件下运行测试。通常要进行压力测试的资源包括内部内存、CPU
可用性、磁盘空间和网络带宽等。一般用并发来做压力测试。

Squid
Cache(简称为Squid)是一个流行的自由软件(GNU通用公共许可证)的代理服务器和Web缓存服务器。Squid有广泛的用途,从作为网页服务器的前置cache服务器缓存相关请求来提高Web服务器的速度,到为一组人共享网络资源而缓存万维网,域名系统和其他网络搜索,到通过过滤流量帮助网络安全,到局域网通过代理上网。Squid主要设计用于在Unix一类系统运行。

压力测试工具:webbench,ApacheBench等

策略:安装Squid 反向代理服务器,能够大幅度提高服务器效率。

6.4、漏洞测试

6、解决之道——SiteEngine篇

在我们的系统中漏洞主要包括:sql注入漏洞,xss跨站脚本攻击等。安全方面还包括系统软件,如操作系统漏洞,mysql、apache等的漏洞,一般可以通过升级来解决。

7、解决之道——测试篇

7.1、测试方法

7.2、测试用例

7.3、压力测试

压力测试是一种基本的质量保证行为,它是每个重要软件测试工作的一部分。压力测试的基本思路很简单:不是在常规条件下运行手动或自动测试,而是在计算机数量较少或系统资源匮乏的条件下运行测试。通常要进行压力测试的资源包括内部内存、CPU
可用性、磁盘空间和网络带宽等。一般用并发来做压力测试。

压力测试工具:webbench,ApacheBench等

7.4、漏洞测试

在我们的系统中漏洞主要包括:sql注入漏洞,xss跨站脚本攻击等。安全方面还包括系统软件,如操作系统漏洞,mysql、apache等的漏洞,一般可以通过升级来解决。

漏洞测试工具:Acunetix Web Vulnerability Scanner