• 网站性能优化有哪些方法


    网站性能优化有哪些方法

    一、总结

    一句话总结:

    web前端性能优化:浏览器访问优化、CDN加速、反向代理
    应用服务器性能优化:分布式缓存、异步操作、使用集群、代码优化

    web前端性能优化方法有哪些
    1. 浏览器访问优化:减少http请求,使用浏览器缓存,CSS与JS位置,减少Cookie传输
    2. CDN加速:将访问频度高的静态资源放到CDN中
    3. 反向代理:所有请求到达的第一层都是反向代理服务器,隔离了用户和网站服务器,将静态资源缓存在反向代理服务器,减轻Web服务器压力,提升访问速度

    应用服务器性能优化主要方法
    1. 分布式缓存:分布式缓存—Memcached,分布式内存对象缓存系统,K/V存储
    2. 异步操作:可使用消息队列将请求调用异步化,发送的请求发送给消息队列后立即返回,再由消息队列的消费者进程从消息队列中获取数据,异步写入数据库;
    3. 使用集群:在高并发下,可使用负载均衡技术构建应用服务器集群,将请求分发到多台应用服务器来处理,降低单台服务器压力,提升响应速度;
    4. 代码优化:多线程,资源复用,数据结构,垃圾回收

    1、web前端性能优化方法有哪些?

    1. 浏览器访问优化:减少http请求,使用浏览器缓存,CSS与JS位置,减少Cookie传输
    2. CDN加速:将访问频度高的静态资源放到CDN中
    3. 反向代理:所有请求到达的第一层都是反向代理服务器,隔离了用户和网站服务器,将静态资源缓存在反向代理服务器,减轻Web服务器压力,提升访问速度

    2、浏览器访问优化的主要方法和原因是什么?

    减少http请求:合并CSS、JS文件,合并图片(可通过CSS偏移来解决显示问题):HTTP无状态,每次请求服务端都需要启动独立线程去处理,开销较大
    使用浏览器缓存:静态资源更新频度低,不宜每次都重新获取
    CSS与JS位置:浏览器是下载完全部CSS后才会对页面进行渲染,加载JS后则立即执行:一般将CSS放在页面最上面,JS放在页面底部
    减少Cookie传输:Cookie会包含在每次的请求和响应中,太大的Cookie会影响数据传输

    3、反向代理的作用是什么?

    保护网站安全:所有请求到达的第一层都是反向代理服务器,隔离了用户和网站服务器
    缓存:将静态资源缓存在反向代理服务器,减轻Web服务器压力,提升访问速度
    负载均衡:应用服务器有多台的话,使用反向代理做负载均衡是不错的选择,如Nginx

    4、网站性能优化最先想到的方法是什么?

    考虑使用缓存:只要是缓存,就会涉及到缓存未命中与缓存失效问题,因此,缓存中的数据一般都是读取比例很高,很少变化的数据

    5、不合理使用缓存情况有哪些?

    频繁修改的数据:缓存很快会失效,徒增系统负担
    没有热点的访问:不遵循二八定律,所有数据访问频度基本相同的情况,使用缓存基本没意义
    数据不一致与脏读:缓存会设置失效时间,超时后会重新加载,也会造成短时间内数据不一致问题,如修改了数据,实时同步缓存,又会造成系统开销较大问题,需要权衡
    缓存穿透:不恰当业务或攻击,持续请求不存在数据,缓存中没有该数据,所有请求全部落到数据库服务器上,造成雪崩,可将不存在数据也缓存起来,设为null来解决此问题;

    6、分布式缓存—Memcached,分布式内存对象缓存系统,K/V存储,具体流程是什么?

    1. 检查客户端请求的数据是否在Memchahe中存在,如存在,直接将数据返回;
    2. 如果请求数据不在Memcache中,去查询数据库,把从数据库中获取的数据返回给客户端,同时把数据缓存到Memcache;
    3. 每次更新数据库,同时更新Memcache中的数据,保证数据一致性;
    4. 当分配空间使用完毕后,使用LRU策略替换数据;

    7、应用服务器性能优化主要方法?

    1. 分布式缓存:分布式缓存—Memcached,分布式内存对象缓存系统,K/V存储
    2. 异步操作:可使用消息队列将请求调用异步化,发送的请求发送给消息队列后立即返回,再由消息队列的消费者进程从消息队列中获取数据,异步写入数据库;
    3. 使用集群:在高并发下,可使用负载均衡技术构建应用服务器集群,将请求分发到多台应用服务器来处理,降低单台服务器压力,提升响应速度;
    4. 代码优化:多线程,资源复用,数据结构,垃圾回收

    8、存储服务器性能优化方法?

    适当使用SSD;
    合理使用RAID(RAID0,RAID1,RAID10,RAID5,RAID6等)
    合理使用HDFS等分布式文件系统


    在很多情况下,磁盘的访问速度成为整个系统的瓶颈,而且磁盘中的数据是网站最重要的资产,故磁盘的容错性和可用性都至关重要;

    9、代码优化有哪些具体的方法?

    多线程:多线程优势是充分利用CPU资源,加速请求处理速度;
    资源复用:尽量减少开销很大的系统资源的创建和销毁,如数据库连接,网络通信连接,线程、复杂对象等;
    数据结构:好的数据结构和算法的使用是程序性能保障的核心
    垃圾回收:尽量了解所使用语言的垃圾回收算法,了解其本质后,在设计程序时能避免一些不良的设计,有助于程序优化和参数调优,编写内存安全的代码
    关注点 说明 优化
    多线程

    多线程优势是充分利用CPU资源,加速请求处理速度;

    对于Web应用,用户请求的多线程通常被Web服务器容器管理; 最需注意的问题:多线程安全

    最佳线程数: [任务执行时间/(任务执行时间 - IO等待时间)] * CPU核数;

    多线程对资源修改必须加锁

    资源复用 尽量减少开销很大的系统资源的创建和销毁,如数据库连接,网络通信连接,线程、复杂对象等;

    资源复用主要使用:

    1. 单例(如Spring中默认构造的对象都是单例)

    2. 对象池(如各种连接池,线程池,因为连接、线程都是对象,其实各种池都是对象池)

    数据结构 好的数据结构和算法的使用是程序性能保障的核心 ——
    垃圾回收 尽量了解所使用语言的垃圾回收算法,了解其本质后,在设计程序时能避免一些不良的设计,有助于程序优化和参数调优,编写内存安全的代码 比较流行的垃圾回收算法主要由引用计数、标记清除以及分代回收等

     

    二、网站架构之性能优化

    参考:网站架构之性能优化
    https://www.cnblogs.com/pflee/p/4508232.html

    网站架构中最核心的几个要素包括:性能可用性伸缩性扩展性安全性,而性能又是其中最为重要的,本篇简要说下网站性能优化方面所需做的一些事情;

    1. 网站性能问题概要

    性能问题 说明
    产生原因 大都是在用户高并发访问时产生的
    主要工作 改善高并发用户访问情况下的网站访问速度
    主要目的 改善用户体验,让用户觉得网站很快,一切的产品都必须站在用户的角度考虑问题

    2. 网站性能测试

    站在不同的视角,所关注的网站性能是不一致的:

    视角 关注点 说明
    用户视角 用户打开浏览器网页的响应速度,网页能再多长时间内打开,一般超过3秒就会感觉比较慢了 用户感受到的时间主要包括网络通信、服务器处理、浏览器解析时间
    开发视角 主要关注应用程序本身及其子系统的性能 例如应用程序本身各业务耗时、并发量、程序是否稳定等
    运维视角 更关注基础设施性能和资源利用率 如运营商带宽能力,服务器硬件配置,网络、服务器资源利用率等

    站在开发、测试人员角度,性能测试的主要指标:响应时间并发数吞吐量服务器各性能指标

    性能指标 说明 测试方法
    响应时间 从发出请求开始到收到最后响应数据所花费的时间 一般计算多次重复请求所花费的总响应时间,再除以请求次数
    并发数 系统能够同时处理请求的数目,也代表了同时发起请求的用户数 多线程模拟并发用户
    吞吐量 单位时间内系统处理的请求数量,体现出系统的整体处理能力,一般常使用TPS(每秒事务数)、HPS(每秒处理HTTP请求数)、QPS(每秒处理查询数) 不断增加并发数量,查看响应时间的变化曲线
    服务器各性能指标 包括系统负载、内存使用、磁盘使用、CPU使用、网络I/O等 设定阈值,超过阈值报警

    资源消耗与TPS性能曲线图:

    并发用户访问响应时间曲线图:

     

    3. 性能优化

    根据性能测试,定位产生性能问题的具体原因,找到瓶颈点,逐步优化;

    一般性能优化分为Web前端性能优化、应用服务器性能优化、存储服务器性能优化;

    Web前端性能优化

    1. 浏览器访问优化

    优化方法 造成性能问题的原因 主要手段
    减少http请求 HTTP无状态,每次请求服务端都需要启动独立线程去处理,开销较大 合并CSS、JS文件,合并图片(可通过CSS偏移来解决显示问题)
    使用浏览器缓存 静态资源更新频度低,不宜每次都重新获取 设置HTTP头信息中的Cache-Control和Expires属性,可设定浏览器缓存
    压缩 静态资源中一些无用的空格,回车等占据了大量字节,造成每次网络传输浪费不必要的流量 可使用GZip对CSS、JS等文件进行压缩
    CSS与JS位置 浏览器是下载完全部CSS后才会对页面进行渲染,加载JS后则立即执行 一般将CSS放在页面最上面,JS放在页面底部
    减少Cookie传输 Cookie会包含在每次的请求和响应中,太大的Cookie会影响数据传输 尽量减少Cookie中传输的信息量,静态资源使用独立的域名访问,关闭Cookie

     

     

     

     

     

    2. CDN加速

    上面说了,CDN的本质仍然是缓存,将数据缓存在离用户最近的机房,提升访问速度,降低中心机房服务器的压力;
    CDN能够缓存的一般都是静态资源,如图片,文件,视频,CSS,JS等,将访问频度高的静态资源放到CDN中;

     

    3. 反向代理

    反向代理作用 说明
    保护网站安全 所有请求到达的第一层都是反向代理服务器,隔离了用户和网站服务器
    缓存 将静态资源缓存在反向代理服务器,减轻Web服务器压力,提升访问速度
    负载均衡 应用服务器有多台的话,使用反向代理做负载均衡是不错的选择,如Nginx

     

     

     

     

     

     

     

    应用服务器性能优化

    1. 分布式缓存

    网站性能优化第一定律优先考虑使用缓存优化性能

    缓存的本质是内存Hash表,数据以Key/Value的形式存储在Hash表中,时间复杂度O(1),Hash表存储如下图所示:

    只要是缓存,就会涉及到缓存未命中与缓存失效问题,因此,缓存中的数据一般都是读取比例很高,很少变化的数据;
    不合理的使用缓存意义不大,还可能降低网站性能,不合理使用缓存可能造成的影响如下表所示:

    不合理使用缓存情况 原因
    频繁修改的数据 缓存很快会失效,徒增系统负担
    没有热点的访问 不遵循二八定律,所有数据访问频度基本相同的情况,使用缓存基本没意义
    数据不一致与脏读 缓存会设置失效时间,超时后会重新加载,也会造成短时间内数据不一致问题,如修改了数据,实时同步缓存,又会造成系统开销较大问题,需要权衡
    缓存可用性 当缓存大面积失效时或缓存服务崩溃时,会对后端数据库造成突发性的高并发访问,瞬间压力过大,可能导致数据库服务器宕掉,造成雪崩; 可通过分布式缓存服务器集群来提高缓存的可用性;
    缓存穿透 不恰当业务或攻击,持续请求不存在数据,缓存中没有该数据,所有请求全部落到数据库服务器上,造成雪崩,可将不存在数据也缓存起来,设为null来解决此问题;

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    分布式缓存—Memcached,分布式内存对象缓存系统,K/V存储,具体流程:

    1. 检查客户端请求的数据是否在Memchahe中存在,如存在,直接将数据返回;
    2. 如果请求数据不在Memcache中,去查询数据库,把从数据库中获取的数据返回给客户端,同时把数据缓存到Memcache;
    3. 每次更新数据库,同时更新Memcache中的数据,保证数据一致性;
    4. 当分配空间使用完毕后,使用LRU策略替换数据;
    

      Memcached的分布式算法——一致性哈希,不再展开讨论,比较简单;

    Memcached服务端通信模块基于Libevent(支持事件触发的网络通信程序库),服务器集群之间互不通信,能做到线性伸缩;

     

     

    2. 异步操作

    可使用消息队列将请求调用异步化,发送的请求发送给消息队列后立即返回,再由消息队列的消费者进程从消息队列中获取数据,异步写入数据库;
    在高并发情况下,使用消息队列,能够有效降低数据库服务器压力,降低用户端响应延时;
    消息队列可以消除高并发下的访问高峰,消峰效果如下图所示:

    3. 使用集群

    在高并发下,可使用负载均衡技术构建应用服务器集群,将请求分发到多台应用服务器来处理,降低单台服务器压力,提升响应速度;

    4. 代码优化

    关注点 说明 优化
    多线程

    多线程优势是充分利用CPU资源,加速请求处理速度;

    对于Web应用,用户请求的多线程通常被Web服务器容器管理; 最需注意的问题:多线程安全

    最佳线程数: [任务执行时间/(任务执行时间 - IO等待时间)] * CPU核数;

    多线程对资源修改必须加锁

    资源复用 尽量减少开销很大的系统资源的创建和销毁,如数据库连接,网络通信连接,线程、复杂对象等;

    资源复用主要使用:

    1. 单例(如Spring中默认构造的对象都是单例)

    2. 对象池(如各种连接池,线程池,因为连接、线程都是对象,其实各种池都是对象池)

    数据结构 好的数据结构和算法的使用是程序性能保障的核心 ——
    垃圾回收 尽量了解所使用语言的垃圾回收算法,了解其本质后,在设计程序时能避免一些不良的设计,有助于程序优化和参数调优,编写内存安全的代码 比较流行的垃圾回收算法主要由引用计数、标记清除以及分代回收等

     

    存储服务器性能优化

    在很多情况下,磁盘的访问速度成为整个系统的瓶颈,而且磁盘中的数据是网站最重要的资产,故磁盘的容错性和可用性都至关重要;

    • 适当使用SSD;
    • 合理使用RAID(RAID0,RAID1,RAID10,RAID5,RAID6等)
    • 合理使用HDFS等分布式文件系统
     
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