高性能網(wǎng)站建設(shè)實(shí)戰(zhàn)網(wǎng)站架構(gòu)分析與優(yōu)化

創(chuàng)新互聯(lián)從高性能網(wǎng)站建設(shè)實(shí)戰(zhàn)架構(gòu)每一層分析所用主流技術(shù)和解決手段，有助于初入網(wǎng)站運(yùn)維朋友們，進(jìn)一步對(duì)網(wǎng)站架構(gòu)認(rèn)識(shí)，從而自己形成一套架構(gòu)概念。

先看網(wǎng)站架構(gòu)圖：

一層：CDN

國內(nèi)網(wǎng)絡(luò)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(duì)于有一定訪問量網(wǎng)站來說，增加CDN(內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò))層可有效改善此現(xiàn)象，也是網(wǎng)站加速的選擇。CDN把網(wǎng)站頁面緩存到全國分布的節(jié)點(diǎn)上，用戶訪問時(shí)從最近的機(jī)房獲取數(shù)據(jù)，這樣大大減少網(wǎng)絡(luò)訪問的路徑。如果想自己搭建CDN，不建議這么做。CDN架構(gòu)部署不復(fù)雜，影響效果的因素卻很多，后期管理維護(hù)也比較復(fù)雜，想達(dá)到預(yù)期的效果確非易事。建議找專做CDN的公司，費(fèi)用也不貴，有抗流量攻擊能力，效果也很好，運(yùn)維也少很多事，何樂而不為呢!

第二層：反向代理(網(wǎng)頁緩存)

如果CDN沒有緩存要請(qǐng)求的數(shù)據(jù)則向這層發(fā)起請(qǐng)求，在代理服務(wù)器配置緩存功能(本地)，代理服務(wù)器就查找本地緩存是否有CDN請(qǐng)求的數(shù)據(jù)，如果有就直接返回給CDN，如果沒有則請(qǐng)求后端負(fù)載均衡器然后轉(zhuǎn)發(fā)給WEB服務(wù)器返回?cái)?shù)據(jù)給代理服務(wù)器，代理服務(wù)器再將結(jié)果給CDN。代理服務(wù)器一般緩存不經(jīng)常變動(dòng)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(fù)載均衡

訪問量較大的網(wǎng)站都會(huì)用到負(fù)載均衡，因?yàn)檫@是解決單臺(tái)服務(wù)器性能瓶頸的辦法。反向代理將請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)給負(fù)載均衡器，負(fù)載均衡器根據(jù)算法(輪訓(xùn)、負(fù)載情況選擇后端等)交給后端WEB服務(wù)處理，WEB服務(wù)處理完成后直接返回?cái)?shù)據(jù)給反向代理服務(wù)器。負(fù)載均衡合理分配請(qǐng)求給后端多臺(tái)WEB服務(wù)器，減輕單臺(tái)服務(wù)器并發(fā)負(fù)載，并保證服務(wù)可用性。主流的負(fù)載均衡軟件有LVS、HAProxy、Nginx。

第四層：WEB服務(wù)

WEB服務(wù)是處理用戶請(qǐng)求的，WEB服務(wù)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(yīng)對(duì)其進(jìn)行調(diào)優(yōu)，讓W(xué)EB服務(wù)發(fā)揮到好狀態(tài)。常見的WEB服務(wù)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(jìn)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(jí)(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(jìn)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(jī)制有三種用法：全局、目錄和虛擬主機(jī)

全局配置，在配置文件末尾添加：

ExpiresActiveon #啟用有效期控制，會(huì)自動(dòng)清除已過期的緩存，然后從服務(wù)器獲取新的

ExpiresDefault "accessplus 1 days" #默認(rèn)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(rèn)是worker，是混合型的MPM(多路處理模塊)，支持多進(jìn)程和多線程，由線程來處理請(qǐng)求，所以可以處理更多請(qǐng)求，提高并發(fā)能力，系統(tǒng)資源開銷也小于基于進(jìn)程的MPM，由于線程使用進(jìn)程內(nèi)存空間，進(jìn)程崩潰會(huì)導(dǎo)致其下線程崩潰。而prefork是非線程型MPM，進(jìn)程占用系統(tǒng)資源也比worker多，由于進(jìn)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(dāng)前工作模式，在編譯時(shí)使用—with-mpm參數(shù)指定工作模式。根據(jù)自己業(yè)務(wù)需求選擇不同工作模式，再適當(dāng)增加工作模式相關(guān)參數(shù)，可提高處理能力。

配置參數(shù)說明：

StartServers 8 #默認(rèn)啟動(dòng)8個(gè)httpd進(jìn)程

MinSpareServers 5 #最小的空閑進(jìn)程數(shù)

MaxSpareServers 20 #大的空閑進(jìn)程數(shù)，如果大于這個(gè)值，apache會(huì)自動(dòng)kill一些進(jìn)程

ServerLimit 256 #服務(wù)器允許進(jìn)程數(shù)的上限

MaxClients 256 #同時(shí)最多發(fā)起多少個(gè)訪問，超過則進(jìn)入隊(duì)列等待

MaxRequestsPerChild 4000 #每個(gè)進(jìn)程啟動(dòng)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(rèn)是0，多大都?jí)嚎s，小于1k的可能適得其反

gzip_buffers 4 16k; #gzip申請(qǐng)內(nèi)存的大小，按數(shù)據(jù)大小的4倍去申請(qǐng)內(nèi)存

gzip_http_version 1.0; #識(shí)別http協(xié)議版本

gzip_comp_level 2; #壓縮級(jí)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(jù)類型

gzip_vary on; #根據(jù)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(jù)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(diào)用或者解析動(dòng)態(tài)程序(php)，必須通過fastcgi(通用網(wǎng)關(guān)接口)來啟動(dòng)php-fpm進(jìn)程來解析php腳本。也就是說用戶請(qǐng)求先到nginx，nginx再將動(dòng)態(tài)解析交給fastcgi，fastcgi啟動(dòng)php-fpm解析php腳本。所以我們有必要對(duì)fastcgi和php-fpm進(jìn)行適當(dāng)?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(gè)文件路徑、目錄結(jié)構(gòu)等級(jí)、關(guān)鍵字區(qū)域存儲(chǔ)時(shí)間和非活動(dòng)刪除時(shí)間

fastcgi_connect_timeout 300; #指定連接到后端FastCGI的超時(shí)時(shí)間

fastcgi_send_timeout 300; #指定向FastCGI傳送請(qǐng)求的超時(shí)時(shí)間

fastcgi_read_timeout 300; #指定接收FastCGI應(yīng)答的超時(shí)時(shí)間

fastcgi_buffer_size 64k; #指定讀取FastCGI應(yīng)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(yīng)答請(qǐng)求

fastcgi_busy_buffers_size 128k;

fastcgi_temp_file_write_size 128k; #表示在寫入緩存文件時(shí)使用多大的數(shù)據(jù)塊，默認(rèn)值是fastcgi_buffers的兩倍

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

fastcgi_cache_valid 200 302 1h; #指定200、302應(yīng)答代碼的緩存1小時(shí)

fastcgi_cache_valid 301 1d; #將301應(yīng)答代碼緩存1天

fastcgi_cache_valid any 1m; #將其他應(yīng)答均緩存1分鐘

{

php-fpm.conf配置參數(shù)：

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

pm.max_children= 5 #同一時(shí)間存活的大子進(jìn)程數(shù)

pm.start_servers= 2 #啟動(dòng)時(shí)創(chuàng)建的進(jìn)程數(shù)

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

pm.max_spare_servers= 3 #大php-fpm進(jìn)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(shí)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(shí)際目錄，levels定義層級(jí)目錄，1:2說明1是一級(jí)目錄，2是二級(jí)目錄，keys_zone存儲(chǔ)元數(shù)據(jù)，并分配10M內(nèi)存空間。inctive表示1天沒有被訪問的緩存就刪除，默認(rèn)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(diào)用緩存區(qū)

#proxy_cache_valid 200 304 12h; #可根據(jù)HTTP狀態(tài)碼設(shè)置不同的緩存時(shí)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(gè)網(wǎng)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(qǐng)求php頁面，php都會(huì)對(duì)此頁面進(jìn)行代碼編譯，這就意味著重復(fù)的編譯工作會(huì)增加服務(wù)器負(fù)載。有了緩存器就會(huì)把每次編譯后的數(shù)據(jù)緩存到共享內(nèi)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(fù)的編譯過程，以加快其執(zhí)行效率。因此PHP網(wǎng)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(dòng)靜分離

動(dòng)靜分離，顧名思義，是將動(dòng)態(tài)頁面和靜態(tài)頁面分離到不同服務(wù)器上處理，比如使用web是nginx，可以讓fastcgi部署到單獨(dú)一臺(tái)服務(wù)器，專門解析php動(dòng)態(tài)頁面，靜態(tài)頁面默認(rèn)由nginx處理，并做好緩存策略。再比如一個(gè)商城網(wǎng)站，會(huì)有大量的圖片，可以考慮增加文件服務(wù)器組，將請(qǐng)求圖片和上傳圖片的都交給文件服務(wù)器處理。文件服務(wù)器主流使用NFS，存在單點(diǎn)故障，可以DRBD+HeartBeat+NFS部署高可用，如果單臺(tái)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(jù)庫緩存

利用緩存技術(shù)，把熱數(shù)據(jù)緩存到內(nèi)存中，如果請(qǐng)求的數(shù)據(jù)在緩存中，就直接返回，否則去數(shù)據(jù)庫中取，并更新把拿的數(shù)據(jù)更新到緩存系統(tǒng)，提高讀性能，降低數(shù)據(jù)庫壓力。緩存實(shí)現(xiàn)有本地緩存和分布式緩存，本地緩存是將數(shù)據(jù)緩存到本地服務(wù)器內(nèi)存中或者文件中。分布式緩存是將數(shù)據(jù)緩存到內(nèi)存中，是分布式的，可以緩存海量數(shù)據(jù)，擴(kuò)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(dá)8w左右。如果想數(shù)據(jù)持久化就選擇用Redis，性能不低于Memcached。

第七層：數(shù)據(jù)庫

這層在整個(gè)網(wǎng)站架構(gòu)中起著主導(dǎo)型作用，直接決定用戶體驗(yàn)，相對(duì)架構(gòu)優(yōu)化也比較復(fù)雜，核心思路：減少請(qǐng)求層，盡可能讓前端層返回用戶請(qǐng)求的數(shù)據(jù)，減少后端服務(wù)器訪問頻率，最重要是數(shù)據(jù)庫層。

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