① php怎么处理高并发
以下内容转载自徐汉彬大牛的博客亿级Web系统搭建——单机到分布式集群
当一个Web系统从日访问量10万逐步增长到1000万,甚至超过1亿的过程中,Web系统承受的压力会越来越大,在这个过程中,我们会遇到很多的问题。为了解决这些性能压力带来问题,我们需要在Web系统架构层面搭建多个层次的缓存机制。在不同的压力阶段,我们会遇到不同的问题,通过搭建不同的服务和架构来解决。
Web负载均衡
Web负载均衡(Load Balancing),简单地说就是给我们的服务器集群分配“工作任务”,而采用恰当的分配方式,对于保护处于后端的Web服务器来说,非常重要。
负载均衡的策略有很多,我们从简单的讲起哈。
1.HTTP重定向
当用户发来请求的时候,Web服务器通过修改HTTP响应头中的Location标记来返回一个新的url,然后浏览器再继续请求这个新url,实际上就是页面重定向。通过重定向,来达到“负载均衡”的目标。例如,我们在下载PHP源码包的时候,点击下载链接时,为了解决不同国家和地域下载速度的问题,它会返回一个离我们近的下载地址。重定向的HTTP返回码是302
这个重定向非常容易实现,并且可以自定义各种策略。但是,它在大规模访问量下,性能不佳。而且,给用户的体验也不好,实际请求发生重定向,增加了网络延时。
2. 反向代理负载均衡
反向代理服务的核心工作主要是转发HTTP请求,扮演了浏览器端和后台Web服务器中转的角色。因为它工作在HTTP层(应用层),也就是网络七层结构中的第七层,因此也被称为“七层负载均衡”。可以做反向代理的软件很多,比较常见的一种是Nginx。
Nginx是一种非常灵活的反向代理软件,可以自由定制化转发策略,分配服务器流量的权重等。反向代理中,常见的一个问题,就是Web服务器存储的session数据,因为一般负载均衡的策略都是随机分配请求的。同一个登录用户的请求,无法保证一定分配到相同的Web机器上,会导致无法找到session的问题。
解决方案主要有两种:
1.配置反向代理的转发规则,让同一个用户的请求一定落到同一台机器上(通过分析cookie),复杂的转发规则将会消耗更多的CPU,也增加了代理服务器的负担。
2.将session这类的信息,专门用某个独立服务来存储,例如redis/memchache,这个方案是比较推荐的。
反向代理服务,也是可以开启缓存的,如果开启了,会增加反向代理的负担,需要谨慎使用。这种负载均衡策略实现和部署非常简单,而且性能表现也比较好。但是,它有“单点故障”的问题,如果挂了,会带来很多的麻烦。而且,到了后期Web服务器继续增加,它本身可能成为系统的瓶颈。
3. IP负载均衡
IP负载均衡服务是工作在网络层(修改IP)和传输层(修改端口,第四层),比起工作在应用层(第七层)性能要高出非常多。原理是,他是对IP层的数据包的IP地址和端口信息进行修改,达到负载均衡的目的。这种方式,也被称为“四层负载均衡”。常见的负载均衡方式,是LVS(Linux Virtual Server,Linux虚拟服务),通过IPVS(IP Virtual Server,IP虚拟服务)来实现。
在负载均衡服务器收到客户端的IP包的时候,会修改IP包的目标IP地址或端口,然后原封不动地投递到内部网络中,数据包会流入到实际Web服务器。实际服务器处理完成后,又会将数据包投递回给负载均衡服务器,它再修改目标IP地址为用户IP地址,最终回到客户端。
上述的方式叫LVS-NAT,除此之外,还有LVS-RD(直接路由),LVS-TUN(IP隧道),三者之间都属于LVS的方式,但是有一定的区别,篇幅问题,不赘叙。
IP负载均衡的性能要高出Nginx的反向代理很多,它只处理到传输层为止的数据包,并不做进一步的组包,然后直接转发给实际服务器。不过,它的配置和搭建比较复杂。
4. DNS负载均衡
DNS(Domain Name System)负责域名解析的服务,域名url实际上是服务器的别名,实际映射是一个IP地址,解析过程,就是DNS完成域名到IP的映射。而一个域名是可以配置成对应多个IP的。因此,DNS也就可以作为负载均衡服务。
这种负载均衡策略,配置简单,性能极佳。但是,不能自由定义规则,而且,变更被映射的IP或者机器故障时很麻烦,还存在DNS生效延迟的问题。
5. DNS/GSLB负载均衡
我们常用的CDN(Content Delivery Network,内容分发网络)实现方式,其实就是在同一个域名映射为多IP的基础上更进一步,通过GSLB(Global Server Load Balance,全局负载均衡)按照指定规则映射域名的IP。一般情况下都是按照地理位置,将离用户近的IP返回给用户,减少网络传输中的路由节点之间的跳跃消耗。
“向上寻找”,实际过程是LDNS(Local DNS)先向根域名服务(Root Name Server)获取到顶级根的Name Server(例如.com的),然后得到指定域名的授权DNS,然后再获得实际服务器IP。
CDN在Web系统中,一般情况下是用来解决大小较大的静态资源(html/Js/Css/图片等)的加载问题,让这些比较依赖网络下载的内容,尽可能离用户更近,提升用户体验。
例如,我访问了一张imgcache.gtimg.cn上的图片(腾讯的自建CDN,不使用qq.com域名的原因是防止http请求的时候,带上了多余的cookie信息),我获得的IP是183.60.217.90。
这种方式,和前面的DNS负载均衡一样,不仅性能极佳,而且支持配置多种策略。但是,搭建和维护成本非常高。互联网一线公司,会自建CDN服务,中小型公司一般使用第三方提供的CDN。
Web系统的缓存机制的建立和优化
刚刚我们讲完了Web系统的外部网络环境,现在我们开始关注我们Web系统自身的性能问题。我们的Web站点随着访问量的上升,会遇到很多的挑战,解决这些问题不仅仅是扩容机器这么简单,建立和使用合适的缓存机制才是根本。
最开始,我们的Web系统架构可能是这样的,每个环节,都可能只有1台机器。
我们从最根本的数据存储开始看哈。
MySQL的缓存机制,就从先从MySQL内部开始,下面的内容将以最常见的InnoDB存储引擎为主。
1. 建立恰当的索引
最简单的是建立索引,索引在表数据比较大的时候,起到快速检索数据的作用,但是成本也是有的。首先,占用了一定的磁盘空间,其中组合索引最突出,使用需要谨慎,它产生的索引甚至会比源数据更大。其次,建立索引之后的数据insert/update/delete等操作,因为需要更新原来的索引,耗时会增加。当然,实际上我们的系统从总体来说,是以select查询操作居多,因此,索引的使用仍然对系统性能有大幅提升的作用。
2. 数据库连接线程池缓存
如果,每一个数据库操作请求都需要创建和销毁连接的话,对数据库来说,无疑也是一种巨大的开销。为了减少这类型的开销,可以在MySQL中配置thread_cache_size来表示保留多少线程用于复用。线程不够的时候,再创建,空闲过多的时候,则销毁。
其实,还有更为激进一点的做法,使用pconnect(数据库长连接),线程一旦创建在很长时间内都保持着。但是,在访问量比较大,机器比较多的情况下,这种用法很可能会导致“数据库连接数耗尽”,因为建立连接并不回收,最终达到数据库的max_connections(最大连接数)。因此,长连接的用法通常需要在CGI和MySQL之间实现一个“连接池”服务,控制CGI机器“盲目”创建连接数。
建立数据库连接池服务,有很多实现的方式,PHP的话,我推荐使用swoole(PHP的一个网络通讯拓展)来实现。
3. Innodb缓存设置(innodb_buffer_pool_size)
innodb_buffer_pool_size这是个用来保存索引和数据的内存缓存区,如果机器是MySQL独占的机器,一般推荐为机器物理内存的80%。在取表数据的场景中,它可以减少磁盘IO。一般来说,这个值设置越大,cache命中率会越高。
4. 分库/分表/分区。
MySQL数据库表一般承受数据量在百万级别,再往上增长,各项性能将会出现大幅度下降,因此,当我们预见数据量会超过这个量级的时候,建议进行分库/分表/分区等操作。最好的做法,是服务在搭建之初就设计为分库分表的存储模式,从根本上杜绝中后期的风险。不过,会牺牲一些便利性,例如列表式的查询,同时,也增加了维护的复杂度。不过,到了数据量千万级别或者以上的时候,我们会发现,它们都是值得的。
二、 MySQL数据库多台服务搭建
1台MySQL机器,实际上是高风险的单点,因为如果它挂了,我们Web服务就不可用了。而且,随着Web系统访问量继续增加,终于有一天,我们发现1台MySQL服务器无法支撑下去,我们开始需要使用更多的MySQL机器。当引入多台MySQL机器的时候,很多新的问题又将产生。
1. 建立MySQL主从,从库作为备份
这种做法纯粹为了解决“单点故障”的问题,在主库出故障的时候,切换到从库。不过,这种做法实际上有点浪费资源,因为从库实际上被闲着了。
2. MySQL读写分离,主库写,从库读。
两台数据库做读写分离,主库负责写入类的操作,从库负责读的操作。并且,如果主库发生故障,仍然不影响读的操作,同时也可以将全部读写都临时切换到从库中(需要注意流量,可能会因为流量过大,把从库也拖垮)。
3. 主主互备。
两台MySQL之间互为彼此的从库,同时又是主库。这种方案,既做到了访问量的压力分流,同时也解决了“单点故障”问题。任何一台故障,都还有另外一套可供使用的服务。
不过,这种方案,只能用在两台机器的场景。如果业务拓展还是很快的话,可以选择将业务分离,建立多个主主互备。
三、 MySQL数据库机器之间的数据同步
每当我们解决一个问题,新的问题必然诞生在旧的解决方案上。当我们有多台MySQL,在业务高峰期,很可能出现两个库之间的数据有延迟的场景。并且,网络和机器负载等,也会影响数据同步的延迟。我们曾经遇到过,在日访问量接近1亿的特殊场景下,出现,从库数据需要很多天才能同步追上主库的数据。这种场景下,从库基本失去效用了。
于是,解决同步问题,就是我们下一步需要关注的点。
1. MySQL自带多线程同步
MySQL5.6开始支持主库和从库数据同步,走多线程。但是,限制也是比较明显的,只能以库为单位。MySQL数据同步是通过binlog日志,主库写入到binlog日志的操作,是具有顺序的,尤其当SQL操作中含有对于表结构的修改等操作,对于后续的SQL语句操作是有影响的。因此,从库同步数据,必须走单进程。
2. 自己实现解析binlog,多线程写入。
以数据库的表为单位,解析binlog多张表同时做数据同步。这样做的话,的确能够加快数据同步的效率,但是,如果表和表之间存在结构关系或者数据依赖的话,则同样存在写入顺序的问题。这种方式,可用于一些比较稳定并且相对独立的数据表。
国内一线互联网公司,大部分都是通过这种方式,来加快数据同步效率。还有更为激进的做法,是直接解析binlog,忽略以表为单位,直接写入。但是这种做法,实现复杂,使用范围就更受到限制,只能用于一些场景特殊的数据库中(没有表结构变更,表和表之间没有数据依赖等特殊表)。
四、 在Web服务器和数据库之间建立缓存
实际上,解决大访问量的问题,不能仅仅着眼于数据库层面。根据“二八定律”,80%的请求只关注在20%的热点数据上。因此,我们应该建立Web服务器和数据库之间的缓存机制。这种机制,可以用磁盘作为缓存,也可以用内存缓存的方式。通过它们,将大部分的热点数据查询,阻挡在数据库之前。
1. 页面静态化
用户访问网站的某个页面,页面上的大部分内容在很长一段时间内,可能都是没有变化的。例如一篇新闻报道,一旦发布几乎是不会修改内容的。这样的话,通过CGI生成的静态html页面缓存到Web服务器的磁盘本地。除了第一次,是通过动态CGI查询数据库获取之外,之后都直接将本地磁盘文件返回给用户。
在Web系统规模比较小的时候,这种做法看似完美。但是,一旦Web系统规模变大,例如当我有100台的Web服务器的时候。那样这些磁盘文件,将会有100份,这个是资源浪费,也不好维护。这个时候有人会想,可以集中一台服务器存起来,呵呵,不如看看下面一种缓存方式吧,它就是这样做的。
2. 单台内存缓存
通过页面静态化的例子中,我们可以知道将“缓存”搭建在Web机器本机是不好维护的,会带来更多问题(实际上,通过PHP的apc拓展,可通过Key/value操作Web服务器的本机内存)。因此,我们选择搭建的内存缓存服务,也必须是一个独立的服务。
内存缓存的选择,主要有redis/memcache。从性能上说,两者差别不大,从功能丰富程度上说,Redis更胜一筹。
3. 内存缓存集群
当我们搭建单台内存缓存完毕,我们又会面临单点故障的问题,因此,我们必须将它变成一个集群。简单的做法,是给他增加一个slave作为备份机器。但是,如果请求量真的很多,我们发现cache命中率不高,需要更多的机器内存呢?因此,我们更建议将它配置成一个集群。例如,类似redis cluster。
Redis cluster集群内的Redis互为多组主从,同时每个节点都可以接受请求,在拓展集群的时候比较方便。客户端可以向任意一个节点发送请求,如果是它的“负责”的内容,则直接返回内容。否则,查找实际负责Redis节点,然后将地址告知客户端,客户端重新请求。
对于使用缓存服务的客户端来说,这一切是透明的。
内存缓存服务在切换的时候,是有一定风险的。从A集群切换到B集群的过程中,必须保证B集群提前做好“预热”(B集群的内存中的热点数据,应该尽量与A集群相同,否则,切换的一瞬间大量请求内容,在B集群的内存缓存中查找不到,流量直接冲击后端的数据库服务,很可能导致数据库宕机)。
4. 减少数据库“写”
上面的机制,都实现减少数据库的“读”的操作,但是,写的操作也是一个大的压力。写的操作,虽然无法减少,但是可以通过合并请求,来起到减轻压力的效果。这个时候,我们就需要在内存缓存集群和数据库集群之间,建立一个修改同步机制。
先将修改请求生效在cache中,让外界查询显示正常,然后将这些sql修改放入到一个队列中存储起来,队列满或者每隔一段时间,合并为一个请求到数据库中更新数据库。
除了上述通过改变系统架构的方式提升写的性能外,MySQL本身也可以通过配置参数innodb_flush_log_at_trx_commit来调整写入磁盘的策略。如果机器成本允许,从硬件层面解决问题,可以选择老一点的RAID(Rendant Arrays of independent Disks,磁盘列阵)或者比较新的SSD(Solid State Drives,固态硬盘)。
5. NoSQL存储
不管数据库的读还是写,当流量再进一步上涨,终会达到“人力有穷时”的场景。继续加机器的成本比较高,并且不一定可以真正解决问题的时候。这个时候,部分核心数据,就可以考虑使用NoSQL的数据库。NoSQL存储,大部分都是采用key-value的方式,这里比较推荐使用上面介绍过Redis,Redis本身是一个内存cache,同时也可以当做一个存储来使用,让它直接将数据落地到磁盘。
这样的话,我们就将数据库中某些被频繁读写的数据,分离出来,放在我们新搭建的Redis存储集群中,又进一步减轻原来MySQL数据库的压力,同时因为Redis本身是个内存级别的Cache,读写的性能都会大幅度提升。
国内一线互联网公司,架构上采用的解决方案很多是类似于上述方案,不过,使用的cache服务却不一定是Redis,他们会有更丰富的其他选择,甚至根据自身业务特点开发出自己的NoSQL服务。
6. 空节点查询问题
当我们搭建完前面所说的全部服务,认为Web系统已经很强的时候。我们还是那句话,新的问题还是会来的。空节点查询,是指那些数据库中根本不存在的数据请求。例如,我请求查询一个不存在人员信息,系统会从各级缓存逐级查找,最后查到到数据库本身,然后才得出查找不到的结论,返回给前端。因为各级cache对它无效,这个请求是非常消耗系统资源的,而如果大量的空节点查询,是可以冲击到系统服务的。
在我曾经的工作经历中,曾深受其害。因此,为了维护Web系统的稳定性,设计适当的空节点过滤机制,非常有必要。
我们当时采用的方式,就是设计一张简单的记录映射表。将存在的记录存储起来,放入到一台内存cache中,这样的话,如果还有空节点查询,则在缓存这一层就被阻挡了。
异地部署(地理分布式)
完成了上述架构建设之后,我们的系统是否就已经足够强大了呢?答案当然是否定的哈,优化是无极限的。Web系统虽然表面上看,似乎比较强大了,但是给予用户的体验却不一定是最好的。因为东北的同学,访问深圳的一个网站服务,他还是会感到一些网络距离上的慢。这个时候,我们就需要做异地部署,让Web系统离用户更近。
一、 核心集中与节点分散
有玩过大型网游的同学都会知道,网游是有很多个区的,一般都是按照地域来分,例如广东专区,北京专区。如果一个在广东的玩家,去北京专区玩,那么他会感觉明显比在广东专区卡。实际上,这些大区的名称就已经说明了,它的服务器所在地,所以,广东的玩家去连接地处北京的服务器,网络当然会比较慢。
当一个系统和服务足够大的时候,就必须开始考虑异地部署的问题了。让你的服务,尽可能离用户更近。我们前面已经提到了Web的静态资源,可以存放在CDN上,然后通过DNS/GSLB的方式,让静态资源的分散“全国各地”。但是,CDN只解决的静态资源的问题,没有解决后端庞大的系统服务还只集中在某个固定城市的问题。
这个时候,异地部署就开始了。异地部署一般遵循:核心集中,节点分散。
·核心集中:实际部署过程中,总有一部分的数据和服务存在不可部署多套,或者部署多套成本巨大。而对于这些服务和数据,就仍然维持一套,而部署地点选择一个地域比较中心的地方,通过网络内部专线来和各个节点通讯。
·节点分散:将一些服务部署为多套,分布在各个城市节点,让用户请求尽可能选择近的节点访问服务。
例如,我们选择在上海部署为核心节点,北京,深圳,武汉,上海为分散节点(上海自己本身也是一个分散节点)。我们的服务架构如图:
需要补充一下的是,上图中上海节点和核心节点是同处于一个机房的,其他分散节点各自独立机房。
国内有很多大型网游,都是大致遵循上述架构。它们会把数据量不大的用户核心账号等放在核心节点,而大部分的网游数据,例如装备、任务等数据和服务放在地区节点里。当然,核心节点和地域节点之间,也有缓存机制。
二、 节点容灾和过载保护
节点容灾是指,某个节点如果发生故障时,我们需要建立一个机制去保证服务仍然可用。毫无疑问,这里比较常见的容灾方式,是切换到附近城市节点。假如系统的天津节点发生故障,那么我们就将网络流量切换到附近的北京节点上。考虑到负载均衡,可能需要同时将流量切换到附近的几个地域节点。另一方面,核心节点自身也是需要自己做好容灾和备份的,核心节点一旦故障,就会影响全国服务。
过载保护,指的是一个节点已经达到最大容量,无法继续接接受更多请求了,系统必须有一个保护的机制。一个服务已经满负载,还继续接受新的请求,结果很可能就是宕机,影响整个节点的服务,为了至少保障大部分用户的正常使用,过载保护是必要的。
解决过载保护,一般2个方向:
·拒绝服务,检测到满负载之后,就不再接受新的连接请求。例如网游登入中的排队。
·分流到其他节点。这种的话,系统实现更为复杂,又涉及到负载均衡的问题。
小结
Web系统会随着访问规模的增长,渐渐地从1台服务器可以满足需求,一直成长为“庞然大物”的大集群。而这个Web系统变大的过程,实际上就是我们解决问题的过程。在不同的阶段,解决不同的问题,而新的问题又诞生在旧的解决方案之上。
系统的优化是没有极限的,软件和系统架构也一直在快速发展,新的方案解决了老的问题,同时也带来新的挑战。
② 分布式缓存主要用在高并发环境下的作用
分布式缓存主要用在高并发环境下,减轻数据库的压力,提高系统的响应速度和并发吞吐。当大量的读、写请求涌向数据库时,磁盘的处理速度与内存显然不在一个量级,因此,在数据库之前加一层缓存,能够显着提高系统的响应速度,并降低数据库的压力。作为传统的关系型数据库,MySQL提供完整的ACID操作,支持丰富的数据类型、强大的关联查询、where语句等,能够非常客易地建立查询索引,执行复杂的内连接、外连接、求和、排序、分组等操作,并且支持存储过程、函数等功能,产品成熟度高,功能强大。但是,对于需要应对高并发访问并且存储海量数据的场景来说,出于对性能的考虑,不得不放弃很多传统关系型数据库原本强大的功能,牺牲了系统的易用性,并且使得系统的设计和管理变得更为复杂。这也使得在过去几年中,流行着另一种新的存储解决方案——NoSQL,它与传统的关系型数据库最大的差别在于,它不使用SQL作为查询语言来查找数据,而采用key-value形式进行查找,提供了更高的查询效率及吞吐,并且能够更加方便地进行扩展,存储海量数据,在数千个节点上进行分区,自动进行数据的复制和备份。在分布式系统中,消息作为应用间通信的一种方式,得到了十分广泛的应用。消息可以被保存在队列中,直到被接收者取出,由于消息发送者不需要同步等待消息接收者的响应,消息的异步接收降低了系统集成的耦合度,提升了分布式系统协作的效率,使得系统能够更快地响应用户,提供更高的吞吐。
当系统处于峰值压力时,分布式消息队列还能够作为缓冲,削峰填谷,缓解集群的压力,避免整个系统被压垮。垂直化的搜索引擎在分布式系统中是一个非常重要的角色,它既能够满足用户对于全文检索、模糊匹配的需求,解决数据库like查询效率低下的问题,又能够解决分布式环境下,由于采用分库分表,或者使用NoSQL数据库,导致无法进行多表关联或者进行复杂查询的问题。
③ 前端缓存的理解 或者 前端数据持久化的理解(强制缓存、协商缓存)
缓存可以说是性能优化中简单高效的一种优化方式了。一个优秀的缓存策略可以缩短网页请求资源的距离,减少延迟,并且由于 缓存文件可以重复利用 ,还可以减少带宽,降低网络负荷。
对于一个数据请求来说,可以分为发起 网络请求、后端处理、浏览器响应 三个步骤。浏览器缓存可以帮助我们在第一和第三步骤中优化性能。比如说直接使用缓存而不发起请求,或者发起了请求但后端存储的数据和前端一致,那么就没有必要再将数据回传回来,这样就减少了响应数据。
①不存在该缓存结果和缓存标识,强制缓存失效,则直接向服务器发起请求
②存在该缓存结果和缓存标识,但该结果已失效,强制缓存失效,则使用协商缓存
③存在该缓存结果和缓存标识,且该结果尚未失效,强制缓存生效,直接返回该结果
控制强制缓存的字段分别是Expires和Cache-Control,其中Cache-Control优先级比Expires高。
Cache-Control、Expires都是缓存到期时间,Cache-Control是相对值,Expires是绝对值,即再次发送请求时,如果时间没到期,强制缓存生效。
注:在无法确定客户端的时间是否与服务端的时间同步的情况下,Cache-Control相比于expires是更好的选择,所以同时存在时,只有Cache-Control生效。
①协商缓存生效,返回304
②协商缓存失效,返回200和请求结果
这里我们以博客的请求为例,状态码为灰色的请求则代表使用了强制缓存,请求对应的Size值则代表该缓存存放的位置,分别为from memory cache 和 from disk cache。那么from memory cache 和 from disk cache又分别代表的是什么呢?什么时候会使用from disk cache,什么时候会使用from memory cache呢?
from memory cache代表使用 内存中的缓存 ,from disk cache则代表使用的是 硬盘中的缓存 ,
④ 如何解决前端开发中的缓存问题
function loadFile(arr) {
let now = new Date();
let timestamp = "?t=" + now.getTime();
let head = document.getElementsByTagName("head")[0];
}
$(function(){
var js_arr=["alert.js","alert.css"];
loadFile(js_arr);
});现在的大多数浏览器都有缓存机制,目的是减少客户端的访问次数,减轻服务器的压力。但是在开发工程中或者是版本更新过程中,缓存机制的存在会使得程序版本已经更新,但是效果不能出现的状况,需要开发人员频繁的清除缓存,并不友好,特此总结以下几种方式(以谷歌为例),仅供参考,如有雷同,不甚荣幸。
1.对于开发者来说,只需要关闭浏览器缓存就可以了。步骤是:浏览器右键打开检查,找到network,下边有Disable cache选项,只要将其打勾即可
2.开发者可以关闭缓存,但是并不能要求所有用户都进行此类操作,此时可以在引用的文件之后拼接随机数或者日期都可以,浏览器就会认为是新的请求,而不会使用缓存中的文件,具体如下(只演示大概思路,具体使用,具体修改):
⑤ 高并发如何处理 和并发量是多少 还有缓存服务器
数据要立即处理:(并发数*单连接平均传输数据=关口带宽)+(减少IO频率+低延+缓存并发情况数据=做缓存)+高性能服务器
--数据--
⑥ 如何解决高并发场景下,缓存冷启动导致mysql负载过高,甚至瞬间被打死的问题
由于mysql是一个连接给一个线程,当并发高的时候,每秒需要几百个甚至更多的线程,其中创建和销毁线程还好说,大不了多耗费点内存,线程缓存命中率下降还有创建销毁线程的性能增加问题---这个问题不是特别大,重点是mysql底层瞬间处理这几百个线程提交的sql(有时候一个页面会有10多条sql,cpu一次只能处理一条sql)会导致cpu的上下文切换,性能抖动,然后性能下降。
⑦ 高并发,写入频繁的评论系统有必要加缓存么
如果并发真到几万的话,缓存肯定是要加的。
具体加缓存的策略,看想要什么效果,可以对查询最频繁的一类请求先加缓存。
保证mongo处于一个合理的负载。
⑧ 华为技术架构师分享:高并发场景下缓存处理的一些思路
在实际的开发当中,我们经常需要进行磁盘数据的读取和搜索,因此经常会有出现从数据库读取数据的场景出现。但是当数据访问量次数增大的时候,过多的磁盘读取可能会最终成为整个系统的性能瓶颈,甚至是压垮整个数据库,导致系统卡死等严重问题。
常规的应用系统中,我们通常会在需要的时候对数据库进行查找,因此系统的大致结构如下所示:
1.缓存和数据库之间数据一致性问题
常用于缓存处理的机制我总结为了以下几种:
首先来简单说说Cache aside的这种方式:
Cache Aside模式
这种模式处理缓存通常都是先从数据库缓存查询,如果缓存没有命中则从数据库中进行查找。
这里面会发生的三种情况如下:
缓存命中:
当查询的时候发现缓存存在,那么直接从缓存中提取。
缓存失效:
当缓存没有数据的时候,则从database里面读取源数据,再加入到cache里面去。
缓存更新:
当有新的写操作去修改database里面的数据时,需要在写操作完成之后,让cache里面对应的数据失效。
关于这种模式下依然会存在缺陷。比如,一个是读操作,但是没有命中缓存,然后就到数据库中取数据,此时来了一个写操作,写完数据库后,让缓存失效,然后,之前的那个读操作再把老的数据放进去,所以,会造成脏数据。
Facebook的大牛们也曾经就缓存处理这个问题发表过相关的论文,链接如下:
分布式环境中要想完全的保证数据一致性是一件极为困难的事情,我们只能够尽可能的减低这种数据不一致性问题产生的情况。
Read Through模式
Read Through模式是指应用程序始终从缓存中请求数据。 如果缓存没有数据,则它负责使用底层提供程序插件从数据库中检索数据。 检索数据后,缓存会自行更新并将数据返回给调用应用程序。使用Read Through 有一个好处。
我们总是使用key从缓存中检索数据, 调用的应用程序不知道数据库, 由存储方来负责自己的缓存处理,这使代码更具可读性, 代码更清晰。但是这也有相应的缺陷,开发人员需要给编写相关的程序插件,增加了开发的难度性。
Write Through模式
Write Through模式和Read Through模式类似,当数据发生更新的时候,先去Cache里面进行更新,如果命中了,则先更新缓存再由Cache方来更新database。如果没有命中的话,就直接更新Cache里面的数据。
2.缓存穿透问题
在高并发的场景中,缓存穿透是一个经常都会遇到的问题。
什么是缓存穿透?
大量的请求在缓存中没有查询到指定的数据,因此需要从数据库中进行查询,造成缓存穿透。
会造成什么后果?
大量的请求短时间内涌入到database中进行查询会增加database的压力,最终导致database无法承载客户单请求的压力,出现宕机卡死等现象。
常用的解决方案通常有以下几类:
1.空值缓存
在某些特定的业务场景中,对于数据的查询可能会是空的,没有实际的存在,并且这类数据信息在短时间进行多次的反复查询也不会有变化,那么整个过程中,多次的请求数据库操作会显得有些多余。
不妨可以将这些空值(没有查询结果的数据)对应的key存储在缓存中,那么第二次查找的时候就不需要再次请求到database那么麻烦,只需要通过内存查询即可。这样的做法能够大大减少对于database的访问压力。
2.布隆过滤器
通常对于database里面的数据的key值可以预先存储在布隆过滤器里面去,然后先在布隆过滤器里面进行过滤,如果发现布隆过滤器中没有的话,就再去redis里面进行查询,如果redis中也没有数据的话,再去database查询。这样可以避免不存在的数据信息也去往存储库中进行查询情况。
什么是缓存雪崩?
当缓存服务器重启或者大量缓存集中在某一个时间段失效,这样在失效的时候,也会给后端系统(比如DB)带来很大压力。
如何避免缓存雪崩问题?
1.使用加锁队列来应付这种问题。当有多个请求涌入的时候,当缓存失效的时候加入一把分布式锁,只允许抢锁成功的请求去库里面读取数据然后将其存入缓存中,再释放锁,让后续的读请求从缓存中取数据。但是这种做法有一定的弊端,过多的读请求线程堵塞,将机器内存占满,依然没有能够从根本上解决问题。
2.在并发场景发生前,先手动触发请求,将缓存都存储起来,以减少后期请求对database的第一次查询的压力。数据过期时间设置尽量分散开来,不要让数据出现同一时间段出现缓存过期的情况。
3.从缓存可用性的角度来思考,避免缓存出现单点故障的问题,可以结合使用 主从+哨兵的模式来搭建缓存架构,但是这种模式搭建的缓存架构有个弊端,就是无法进行缓存分片,存储缓存的数据量有限制,因此可以升级为Redis Cluster架构来进行优化处理。(需要结合企业实际的经济实力,毕竟Redis Cluster的搭建需要更多的机器)
4.Ehcache本地缓存 + Hystrix限流&降级,避免MySQL被打死。
使用 Ehcache本地缓存的目的也是考虑在 Redis Cluster 完全不可用的时候,Ehcache本地缓存还能够支撑一阵。
使用 Hystrix进行限流 & 降级 ,比如一秒来了5000个请求,我们可以设置假设只能有一秒 2000个请求能通过这个组件,那么其他剩余的 3000 请求就会走限流逻辑。
然后去调用我们自己开发的降级组件(降级),比如设置的一些默认值呀之类的。以此来保护最后的 MySQL 不会被大量的请求给打死。
⑨ 高性能高并发网站架构,教你搭建Redis5缓存集群
一、Redis集群介绍
Redis真的是一个优秀的技术,它是一种key-value形式的NoSQL内存数据库,由ANSI C编写,遵守BSD协议、支持网络、可基于内存亦可持久化的日志型、Key-Value数据库,并提供多种语言的API。 Redis最大的特性是它会将所有数据都放在内存中,所以读写速度性能非常好。Redis是基于内存进行操作的,性能较高,可以很好的在一定程度上解决网站一瞬间的并发量,例如商品抢购秒杀等活动。
网站承受高并发访问压力的同时,还需要从海量数据中查询出满足条件的数据,需要快速响应,前端发送请求、后端和mysql数据库交互,进行sql查询操作,读写比较慢,这时候引入Redis ,把从mysql 的数据缓存到Redis 中,下次读取时候性能就会提高;当然,它也支持将内存中的数据以快照和日志的形式持久化到硬盘,这样即使在断电、机器故障等异常情况发生时数据也不会丢失,Redis能从硬盘中恢复快照数据到内存中。
Redis 发布了稳定版本的 5.0 版本,放弃 Ruby的集群方式,改用 C语言编写的 redis-cli的方式,是集群的构建方式复杂度大大降低。Redis-Cluster集群采用无中心结构,每个节点保存数据和整个集群状态,每个节点都和其他所有节点连接。
为了保证数据的高可用性,加入了主从模式,一个主节点对应一个或多个从节点,主节点提供数据存取,从节点则是从主节点拉取数据备份,当这个主节点挂掉后,就会有这个从节点选取一个来充当主节点,从而保证集群不会挂掉。
redis-cluster投票:容错,投票过程是集群中所有master参与,如果半数以上master节点与master节点通信超过(cluster-node-timeout),认为当前master节点挂掉。
集群中至少应该有奇数个节点,所以至少有三个节点,每个节点至少有一个备份节点,所以下面使用6节点(主节点、备份节点由redis-cluster集群确定)。6个节点分布在一台机器上,采用三主三从的模式。实际应用中,最好用多台机器,比如说6个节点分布到3台机器上,redis在建立集群时为自动的将主从节点进行不同机器的分配。
二、单机redis模式
下载源码redis5.0并解压编译
wget http://download.redis.io/releases/redis-5.0.0.tar.gz
tar xzf redis-5.0.0.tar.gz
cd redis-5.0.0
make
redis前端启动需要改成后台启动.
修改redis.conf文件,将daemonize no -> daemonize yes
vim redis.conf
启动redis
/www/server/redis/src/redis-server /www/server/redis/redis.conf
查看redis是否在运行
ps aux|grep redis
现在是单机redis模式完成。
三、redis集群模式:
1.创建6个Redis配置文件
cd /usr/local/
mkdir redis_cluster //创建集群目录
cd redis_cluster
mkdir 7000 7001 7002 7003 7004 7005//分别代表6个节点
其对应端口 7000 7001 7002 70037004 7005
2.复制配置文件到各个目录
cp /www/server/redis/redis.conf /usr/local/redis_cluster/7000/
cp /www/server/redis/redis.conf /usr/local/redis_cluster/7001/
cp /www/server/redis/redis.conf /usr/local/redis_cluster/7002/
cp /www/server/redis/redis.conf /usr/local/redis_cluster/7003/
cp /www/server/redis/redis.conf /usr/local/redis_cluster/7004/
cp /www/server/redis/redis.conf /usr/local/redis_cluster/7005/
3.分别修改配置文件
vim /usr/local/redis_cluster/7000/redis.conf
vim /usr/local/redis_cluster/7001/redis.conf
vim /usr/local/redis_cluster/7002/redis.conf
vim /usr/local/redis_cluster/7003/redis.conf
vim /usr/local/redis_cluster/7004/redis.conf
vim /usr/local/redis_cluster/7005/redis.conf
如下
port 7000 #端口
cluster-enabled yes #启用集群模式
cluster-config-file nodes_7000.conf #集群的配置 配置文件首次启动自动生成
cluster-node-timeout 5000 #超时时间 5秒
appendonly yes #aof日志开启 它会每次写操作都记录一条日志
daemonize yes #后台运行
protected-mode no #非保护模式
pidfile /var/run/redis_7000.pid
//下面可以不写
#若设置密码,master和slave需同时配置下面两个参数:
masterauth "jijiji" #连接master的密码
requirepass "jijiji" #自己的密码
cluster-config-file,port,pidfile对应数字
4.启动节点
cd /www/server/redis/src/
./redis-server /usr/local/redis_cluster/7000/redis.conf
./redis-server /usr/local/redis_cluster/7001/redis.conf
./redis-server /usr/local/redis_cluster/7002/redis.conf
./redis-server /usr/local/redis_cluster/7003/redis.conf
./redis-server /usr/local/redis_cluster/7004/redis.conf
./redis-server /usr/local/redis_cluster/7005/redis.conf
查看redis运行
ps aux|grep redis
5.启动集群
/www/server/redis/src/redis-cli --cluster create 127.0.0.1:7000 127.0.0.1:7001 127.0.0.1:7002 127.0.0.1:7003 127.0.0.1:7004 127.0.0.1:7005 --cluster-replicas 1
这里使用的命令是create,因为我们要创建一个新的集群。 该选项--cluster-replicas 1意味着我们希望每个创建的主服务器都有一个从服。
输入yes
至此,Reids5 集群搭建完成。
6.检查Reids5集群状态
可以执行redis-cli --cluster check host:port检查集群状态slots详细分配。
redis-cli --cluster info 127.0.0.1:7000
7.停止Reids5集群
(1).因为Redis可以妥善处理SIGTERM信号,所以直接kill -9也是可以的,可以同时kill多个,然后再依次启动。
kill -9 PID PID PID
(2).redis5 提供了关闭集群的工具,修改文件: /www/server/redis/utils/create-cluster/create-cluster
端口PROT设置为6999,NODES为6,工具会生成 7000-7005 六个节点 用于操作。
修改后,执行如下命令关闭集群:
/www/server/redis/utils/create-cluster/create-cluster stop
重新启动集群:
/www/server/redis/utils/create-cluster/create-cluster start
8.帮助信息
执行redis-cli --cluster help,查看更多帮助信息
redis-cli --cluster help
吉海波