陈大剩博客

网站高并发解决方案(理论知识)

  • 陈大剩
  • 2020-06-15 09:02:24
  • 1084

面试中经常会被问到网站高并发相关知识:当然长期高并发基本无解,但是短期并发可以从以下几点方案中进行优化;

本文只是理论知识,并未进行过系统实操;

cdn代理层

在高并发下,为了解决带宽问题,全站必须做前后分离操作,所有前端资源都可进行cdn代理,进行缓存静态资源,分散服务器带宽压力.
同时,app端,小程序端等本地资源无需担心这个问题.

防火墙层

1:在大多数并发情况下,都可能存在恶意请求,例如cc,ddos攻击,通过脚本,1秒请求100次,1000次请求,我们可直接认定该请求以及请求后的客户端为恶意请求,拒绝该客户端请求.
2:由于数据网络的特殊性,可能存在多个手机网络共用一个ip的情况,理论上不能直接封停ip,而是需要根据该次请求,客户端附带的其他信息(ua标识)用于拒绝
3:同时,对已登录用户做好限流,同一个用户,理论上一次性不可能超过10次接口请求(静态资源不算)
4:防火墙其他规则可执行研究

网关层

网关层可以和防火墙层可以为同一个逻辑,通过防火墙后,进行请求调度,例如 nginx 负载均衡
网关层需要对请求进行调度,将请求通过轮询/空闲判定,权重判定等方式,把请求分配到多台服务器,进行服务器压力分担

注意:以下所有的内部通信,最好都为内网环境,降低带宽压力,以及提升响应

微服务层

微服务层是个概念性层,可要可不要,在微服务层,可对请求进行服务分散,在大压力情况下,有必要关闭一些微服务应用进行服务降级,保证主要服务的运行.
例如:在淘宝双十一时,关闭了退款通道.
例如:当商城高并发时,关闭查看历史订单功能,关闭小游戏功能,等等.
微服务层可能会出现 分布式事务 问题,有一定的难度.

进程模型优化

在传统 php-fpm 模型中,单进程作为同步阻塞模型,一个进程在同一时间只能处理一个请求,当出现io阻塞后,进程会一直被请求占用,直到io结束,如果需要提升并发,就必须增加进程数,增加进程数意味着cpu调度进程压力增大,导致cpu耗费资源加大.
通过 swoole 的多进程多协程并发模型,一个进程可同时处理多个请求,cpu只要调度少量的进程,即可实现处理更多的请求

php 解释层优化

在正常php-fpm中,php运行需要经过以下几个步骤 加载php文件->逐行解释->运行 一个php项目,一次请求可能存在10-50个文件(laravel框架更多),每次请求进来,都需要重新引入文件,加载文件,导致 磁盘io负载 暴涨.
我们可以通过opcache对文件进行解释加载进内存,二次请求不会再去重新加载php文件
如果不想做opcache,也可直接将项目代码放进内存文件系统中,也可提升一点速度
通过 swoole,wokerman 常驻内存框架,也可实现一次加载永久存在的目的,提升性能
php作为服务端语言,主要瓶颈在于io,在高并发下,这些优化也是有限的.没有过于追求的必要.

服务器缓存层

理论上,一次接口请求进来,非即时性查询,高频请求,都必须先经过缓存层,通过缓存减小数据库压力.
例如 商品缓存,文章缓存等等.
注意:为了避免缓存穿透,需要对所有缓存定时更新期限,并且将失效时间进行错开,确保不会出现一瞬间所有缓存失效,导致请求全部进入数据库.
为了避免内存溢出,需要对所有缓存字段进行管理,做失效时间,定时删除垃圾数据

并发锁相关

在并发下,如果对数据准确度有一定要求的话,将涉及到并发锁功能.
在mysql中,myisam引擎虽然插入,查询性能高,但是它作为表锁,如果在大表更新情况下,将造成锁表,导致全服务器请求都将锁住等待,所以myisam不能用于大表更新等业务,只适合做日志记录.
同时,innodb支持事务,行级锁,在更新用户金额时,可使用innodb表存储用户金额,进行行级更新.
可查看:并发锁
注意:innodb虽然作为行级锁,但是也需要考虑操作表的单位数量,例如用户金额,理论上只有用户自身请求,并发量并不大,就算是锁表,也不会影响到其他用户的操作.(如果你非得用脚本点1000下下单,那也是你牛逼,给你锁表1000秒也是你自找的)
但如果是商品库存,将不能直接使用 innodb 实现行锁,原因是该数据可能会被成千上万的用户进行请求,当锁住后,其他请求都需要等待,极度影响用户体验.

异步队列压力

如果是高并发场景为瞬时并发,例如商品秒杀只有1秒,其他时间都为低流量请求情况,可通过队列转为异步处理,前端等待n秒获取异步结果
通过异步队列,可分散瞬时并发带来的压力,使得服务器不会瞬间宕机导致出错.
注:异步队列处理缺点在于用户不能即时获取到结果,但是一般不会太久,如果超出3秒,可直接丢弃该请求,直接给用户返回失败.
如果是不需要获取结果的,例如插入日志,发送邮件,可直接使用队列

数据库主从

为了避免数据库压力过大,可对数据库做主从环境,非主要数据全部从从数据库读取,减少主数据库压力.
关于mysql集群主从服务器搭建
注意:需要注意主从同步数据延迟问题,以及主从断开后数据恢复问题

数据库分表

可查看:mysql分表详解
通过对数据库进行分表,降低单表锁表情况,分散单表查询压力.

数据库索引优化

通过优化数据库索引,保障查询时命中索引,减少 临时表
可查看: Mysql索引优化

尽量不要出现报错

虽然 notice 报错不会影响服务正常运行,但是一次报错,涉及到了php底层的错误拦截机制,会影响非常多的性能,所以尽量不要出现任何报错.
解决任何可能存在的代码报错情况,改用自己的方式拦截,记录日志.

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网站高并发解决方案(理论知识) 二-仙士可博客

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