性能测试知多少---系统架构分析
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有些事兒一旦放一放就難再拾起來(lái)，突然發(fā)現(xiàn)《性能測(cè)試知多少》這個(gè)系列兩月沒(méi)更新，關(guān)鍵時(shí)我都不知道啥時(shí)候放下的，總?cè)菀妆桓鞣N技術(shù)所吸引走，如饑似渴的想學(xué)更多的東西，這幾天一直有朋友問(wèn)我為啥不寫(xiě)了，我才意識(shí)，事情要一樣一樣做，我現(xiàn)在要把這個(gè)系列完成。
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之前有對(duì)性能需求進(jìn)行過(guò)分析，那篇主要從項(xiàng)目業(yè)務(wù)、背景等角度如何抽絲剝繭的將項(xiàng)目的需求抽離出來(lái)。在我們進(jìn)行需求的時(shí)候也需要對(duì)被測(cè)項(xiàng)目的架構(gòu)有一定的認(rèn)識(shí)，如果不了解被測(cè)系統(tǒng)的架構(gòu)，那么在后期的性能分析與調(diào)優(yōu)階段將無(wú)從下手。
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簡(jiǎn)單系統(tǒng)架構(gòu)介紹 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?
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因?yàn)槊總€(gè)公司的業(yè)務(wù)不同，采用的技術(shù)，架構(gòu)也都有很大不同。但不管怎么變動(dòng)，但基本都在三層架構(gòu)的基礎(chǔ)上擴(kuò)展與改進(jìn)。
下面看一個(gè)基本的系統(tǒng)架構(gòu)：
表示層：
表示層運(yùn)行在客戶(hù)終端上，運(yùn)行java??applet?程序，提供協(xié)議控制和用戶(hù)界面，與系統(tǒng)用戶(hù)實(shí)現(xiàn)直接交互，通過(guò)TCP/HTTP協(xié)議與業(yè)務(wù)層系統(tǒng)通信，向應(yīng)用層系統(tǒng)發(fā)送請(qǐng)求報(bào)文，并接收應(yīng)用層系統(tǒng)返回的回應(yīng)報(bào)文。
業(yè)務(wù)邏輯層：
業(yè)務(wù)邏輯層作為中間層實(shí)現(xiàn)核心業(yè)務(wù)邏輯服務(wù)。
應(yīng)用服務(wù)器主要運(yùn)行中間件系統(tǒng)，中間件系統(tǒng)系統(tǒng)作為一個(gè)容器來(lái)運(yùn)行各種應(yīng)用軟件系統(tǒng)。前臺(tái)發(fā)來(lái)的請(qǐng)求報(bào)文通過(guò)中間件傳遞給應(yīng)用程序，應(yīng)用程序在處理的過(guò)程中調(diào)用數(shù)據(jù)層的數(shù)據(jù)服務(wù)器，數(shù)據(jù)服務(wù)器將查詢(xún)的數(shù)據(jù)返回給應(yīng)用程序，應(yīng)用軟件處理完成后通過(guò)中間件系統(tǒng)返回給客戶(hù)端。
在大型的系統(tǒng)中，可以對(duì)應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行拆分，比如拆分成交易服務(wù)，查詢(xún)服務(wù)；或者通過(guò)負(fù)載均衡技術(shù)，來(lái)分散客戶(hù)端發(fā)來(lái)的請(qǐng)求，使其能承受更大的用戶(hù)訪問(wèn)量。
數(shù)據(jù)層：
數(shù)據(jù)層運(yùn)行在數(shù)據(jù)庫(kù)主機(jī)上，負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)中數(shù)據(jù)信息的存儲(chǔ)。運(yùn)行數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)程序，查詢(xún)通過(guò)JDBC與應(yīng)用程序進(jìn)行通信，主要用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)與提供數(shù)據(jù)查詢(xún)等服務(wù)。
數(shù)據(jù)庫(kù)集群技術(shù)就是對(duì)大型系統(tǒng)應(yīng)用非常廣泛的一種解決方案。
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大型系統(tǒng)架構(gòu)介紹 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??
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前面介紹了一般系統(tǒng)的架構(gòu)，那么一個(gè)大型的系統(tǒng)在設(shè)計(jì)中使用了哪些手段或技術(shù)來(lái)提高系統(tǒng)的性能呢
操作系統(tǒng)
操作系統(tǒng)是硬件與軟件之間的橋梁，那么一個(gè)穩(wěn)定的操作系統(tǒng)是系統(tǒng)堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。在個(gè)人操作系統(tǒng)領(lǐng)域，windows?無(wú)疑是絕對(duì)的霸主，但隨著近幾年的發(fā)展，linux/unix以其不俗的性能表現(xiàn)，超強(qiáng)的穩(wěn)定性與安全性使其在服務(wù)器領(lǐng)域變成重多企業(yè)的首選。因?yàn)橄到y(tǒng)服務(wù)器由少數(shù)技術(shù)人員使用，他們更看重系統(tǒng)的性能、穩(wěn)定性和安全性等方面的表現(xiàn)。
Web服務(wù)器
Web服務(wù)器即中間件服務(wù)器，是應(yīng)用程序的載體（容器），應(yīng)用程序只有在中間件服務(wù)器上才能正常的運(yùn)行被外界所訪問(wèn)使用。對(duì)于window系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，IIS是微軟配套的web服務(wù)器，他們的搭配應(yīng)該是夫妻是之間的默契；apache?作為開(kāi)源力量代表，不管在windows還是linux下面都非常得寵。因?yàn)?/span>linux與apache?都為開(kāi)源產(chǎn)品且性能優(yōu)異，應(yīng)用非常廣泛。
·?淘寶網(wǎng)（阿里巴巴）:?Linux操作系統(tǒng)?+?Web?服務(wù)器:?Apache
·?新浪：FreeBSD?+?Web?服務(wù)器：Apache
·?Yahoo：FreeBSD?+?Web?服務(wù)器：自己的
·?Google:?部分Linux?+?Web?服務(wù)器：自己的
·?百度：Linux?+?Web?服務(wù)器:?Apache
·?網(wǎng)易：Linux?+?Web?服務(wù)器:?Apache
·?eBay:?Windows?Server?2003/8?(大量)?+?Web?服務(wù)器：Microsoft?IIS
·?MySpace:?Windows?Server?2003/8?+?Web?服務(wù)器：Microsoft?IIS
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常用的系統(tǒng)架構(gòu)是:
·?Linux?+?Apache?+?PHP?+?MySQL
·?Linux?+?Apache?+?Java?(WebSphere)?+?Oracle
·?Windows?Server?2003/2008?+?IIS?+?C#/ASP.NET?+?數(shù)據(jù)庫(kù)
·?Window?Server?2003/2008?+?tomcat?+?MySql
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提高系統(tǒng)性能的相關(guān)技術(shù) ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?
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網(wǎng)頁(yè)HTML?靜態(tài)化
其實(shí)大家都知道網(wǎng)頁(yè)靜態(tài)化,效率最高,消耗最小的就是純靜態(tài)化的?html?頁(yè)面,所以我們盡可能使我們的網(wǎng)站上的頁(yè)面采用靜態(tài)頁(yè)面來(lái)實(shí)現(xiàn),這個(gè)最簡(jiǎn)單的方法其實(shí)也是最有效的方法。
但是對(duì)于大量?jī)?nèi)容并且頻繁更新的網(wǎng)站,我們無(wú)法全部手動(dòng)去挨個(gè)實(shí)現(xiàn),于是出現(xiàn)了我們常見(jiàn)的信息發(fā)布系統(tǒng)?CMS,像我們常訪問(wèn)的各個(gè)門(mén)戶(hù)站點(diǎn)的新聞?lì)l道,甚至他們的其他頻道,都是通過(guò)信息發(fā)布系統(tǒng)來(lái)管理和實(shí)現(xiàn)的,信息發(fā)布系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)最簡(jiǎn)單的信息錄入自動(dòng)生成靜態(tài)頁(yè)面,還能具備頻道管理,權(quán)限管理,自動(dòng)抓取等功能,
對(duì)于一個(gè)大型網(wǎng)站來(lái)說(shuō),擁有一套高效,可管理的CMS?是必不可少的，除了門(mén)戶(hù)和信息發(fā)布類(lèi)型的網(wǎng)站,對(duì)于交互性要求很高的社區(qū)類(lèi)型網(wǎng)站來(lái)說(shuō),盡可能的靜態(tài)化也是提高性能的必要手段,將社區(qū)內(nèi)的帖子,文章進(jìn)行實(shí)時(shí)的靜態(tài)化,有更新的時(shí)候再重新靜態(tài)化也是大量使用的策略,像Mop?的大雜燴就是使用了這樣的策略,網(wǎng)易社區(qū)等也是如此同時(shí),html?靜態(tài)化也是某些緩存策略使用的手段,
對(duì)于系統(tǒng)中頻繁使用數(shù)據(jù)庫(kù)查詢(xún)但是內(nèi)容更新很小的應(yīng)用,可以考慮使用?html?靜態(tài)化來(lái)實(shí)現(xiàn),比如論壇中論壇的公用設(shè)置信息,這些信息目前的主流論壇都?可以進(jìn)行后臺(tái)管理并且存儲(chǔ)再數(shù)據(jù)庫(kù)中,這些信息其實(shí)大量被前臺(tái)程序調(diào)用,但是更新頻率很小,可以?考慮將這部分內(nèi)容進(jìn)行后臺(tái)更新的時(shí)候進(jìn)行靜態(tài)化,這樣避免了大量的數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)請(qǐng)求；
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圖片服務(wù)器分離
對(duì)Web?服務(wù)器來(lái)說(shuō),不管是?Apache,IIS?還是其他容器,圖片是最消耗資源的,于是我們?有必要將圖片與頁(yè)面進(jìn)行分離,這是基本上大型網(wǎng)站都會(huì)采用的策略,他們都有獨(dú)立的圖片服務(wù)器,甚至很多臺(tái)圖片服務(wù)器，這樣的架構(gòu)可以降低提供頁(yè)面訪問(wèn)請(qǐng)求的服務(wù)器系統(tǒng)壓力,并且可以保證系統(tǒng)不?會(huì)因?yàn)閳D片問(wèn)題而崩潰,在應(yīng)用服務(wù)器和圖片服務(wù)器上,可以進(jìn)行不同的配置優(yōu)化,比如?apache?在配置?ContentType?的時(shí)候可以盡量少支持,盡可能少的?LoadModule,保證更高的系統(tǒng)消耗和執(zhí)行效率；
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數(shù)據(jù)庫(kù)集群和庫(kù)表散列?
大型網(wǎng)站都有復(fù)雜的應(yīng)用,這些應(yīng)用必須使用數(shù)據(jù)庫(kù),那么在面對(duì)大量訪問(wèn)的時(shí)候,數(shù)據(jù)庫(kù)的瓶頸很快就能顯現(xiàn)出來(lái),這時(shí)一臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)將很快無(wú)法滿(mǎn)足應(yīng)用,于是我們需要使用數(shù)據(jù)庫(kù)集群或者庫(kù)表散列。
在數(shù)據(jù)庫(kù)集群方面,?很多數(shù)據(jù)庫(kù)都有自己的解決方案,?Oracle,?Sybase?等都有很好的方案,常用的?MySQL?提供的?Master/Slave?也是類(lèi)似的方案,您使用了什么樣的?DB,就參考相應(yīng)的解決方案來(lái)實(shí)施即可。
上面提到的數(shù)據(jù)庫(kù)集群由于在架構(gòu),成本,擴(kuò)張性方面都會(huì)受到所采用?DB?類(lèi)型的限制,于是我們需要從應(yīng)用程序的角度來(lái)考慮改善系統(tǒng)架構(gòu),庫(kù)表散列是常用并且最有效的解決方案，我們?cè)趹?yīng)用程序中安裝?業(yè)務(wù)和應(yīng)用或者功能模塊將數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行分離,不同的模塊對(duì)應(yīng)不同的數(shù)據(jù)庫(kù)或者表,再按照一定的策略?對(duì)某個(gè)頁(yè)面或者功能進(jìn)行更小的數(shù)據(jù)庫(kù)散列,比如用戶(hù)表,按照用戶(hù)?ID?進(jìn)行表散列,這樣就能夠低成本?的提升系統(tǒng)的性能并且有很好的擴(kuò)展性，sohu?的論壇就是采用了這樣的架構(gòu),將論壇的用戶(hù),設(shè)置,帖?子等信息進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)分離,然后對(duì)帖子,用戶(hù)按照板塊和?ID?進(jìn)行散列數(shù)據(jù)庫(kù)和表,最終可以在配置文件?中進(jìn)行簡(jiǎn)單的配置便能讓系統(tǒng)隨時(shí)增加一臺(tái)低成本的數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)來(lái)補(bǔ)充系統(tǒng)性能；
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緩存
緩存一詞搞技術(shù)的都接觸過(guò),很多地方用到緩存，網(wǎng)站架構(gòu)和網(wǎng)站開(kāi)發(fā)中的緩存也是非常重要，這里先?講述最基本的兩種緩存，高級(jí)和分布式的緩存在后面講述，?架構(gòu)方面的緩存,對(duì)?Apache?比較熟悉的人都能知道?Apache?提供了自己的緩存模塊,也可以使用外加的?Squid?模塊進(jìn)行緩存,這兩種方式均可以有效的提高?Apache?的訪問(wèn)響應(yīng)能力，?網(wǎng)站程序開(kāi)發(fā)方面的緩存,Linux?上提供的?Memory?Cache?是常用的緩存接口,可以在?web?開(kāi)發(fā)中使用,?比如用?Java?開(kāi)發(fā)的時(shí)候就可以調(diào)用?MemoryCache?對(duì)一些數(shù)據(jù)進(jìn)行緩存和通訊共享,?一些大型社區(qū)使用了?這樣的架構(gòu)，?另外,?在使用?web?語(yǔ)言開(kāi)發(fā)的時(shí)候,?各種語(yǔ)言基本都有自己的緩存模塊和方法,?PHP?有?Pear?的?Cache?模塊,Java?就更多了,net?不是很熟悉,相信也肯定有；
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鏡像
鏡像是大型網(wǎng)站常采用的提高性能和數(shù)據(jù)安全性的方式,鏡像的技術(shù)可以解決不同網(wǎng)絡(luò)接入商和地域帶來(lái)的用戶(hù)訪問(wèn)速度差異,?比如?ChinaNet?和?EduNet?之間的差異就促使了很多網(wǎng)站在教育網(wǎng)內(nèi)搭建鏡像站點(diǎn),數(shù)據(jù)進(jìn)行定時(shí)更新或者實(shí)時(shí)更新，在鏡像的細(xì)節(jié)技術(shù)方面,這里不闡述太深,有很多專(zhuān)業(yè)的現(xiàn)成的解決?架構(gòu)和產(chǎn)品可選，也有廉價(jià)的通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)的思路,比如?Linux?上的?rsync?等工具；
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負(fù)載均衡
負(fù)載均衡將是大型網(wǎng)站解決高負(fù)荷訪問(wèn)和大量并發(fā)請(qǐng)求采用的終極解決辦法，負(fù)載均衡技術(shù)發(fā)展了多年,有很多專(zhuān)業(yè)的服務(wù)提供商和產(chǎn)品可以選擇,下面介紹幾種常見(jiàn)的負(fù)載均衡。
1.?基于DNS的負(fù)載均衡--一個(gè)域名綁定多個(gè)IP
DNS負(fù)載均衡技術(shù)是最早的負(fù)載均衡解決方案，它是通過(guò)DNS服務(wù)中的隨機(jī)名字解析來(lái)實(shí)現(xiàn)的，在DNS服務(wù)器中，可以為多個(gè)不同的地址配置同一個(gè)名字，而最終查詢(xún)這個(gè)名字的客戶(hù)機(jī)將在解析這個(gè)名字時(shí)得到其中的一個(gè)地址。因此，對(duì)于同一個(gè)名字，不同的客戶(hù)機(jī)會(huì)得到不同的地址，它們也就訪問(wèn)不同地址上的Web?服務(wù)器，從而達(dá)到負(fù)載均衡的目的。
這種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、實(shí)施容易、成本低、適用于大多數(shù)TCP/IP應(yīng)用；但是，其缺點(diǎn)也非常明顯，首先這種方案不是真正意義上的負(fù)載均衡，DNS?服務(wù)器將Http請(qǐng)求平均地分配到后臺(tái)的Web服務(wù)器上，而不考慮每個(gè)Web服務(wù)器當(dāng)前的負(fù)載情況；如果后臺(tái)的Web服務(wù)器的配置和處理能力不同，最慢的?Web服務(wù)器將成為系統(tǒng)的瓶頸，處理能力強(qiáng)的服務(wù)器不能充分發(fā)揮作用；其次未考慮容錯(cuò)，如果后臺(tái)的某臺(tái)Web服務(wù)器出現(xiàn)故障，DNS服務(wù)器仍然會(huì)把DNS?請(qǐng)求分配到這臺(tái)故障服務(wù)器上，導(dǎo)致不能響應(yīng)客戶(hù)端。最后一點(diǎn)是致命的，有可能造成相當(dāng)一部分客戶(hù)不能享受Web服務(wù)，并且由于DNS緩存的原因，所造成的后果要持續(xù)相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間(一般DNS的刷新周期約為24小時(shí))。所以在國(guó)外最新的建設(shè)中心Web站點(diǎn)方案中，已經(jīng)很少采用這種方案了。
2.?通過(guò)硬件四層交換實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡
在硬件四層交換產(chǎn)品領(lǐng)域，有一些知名的產(chǎn)品可以選擇，比如Alteon、F5等，這些產(chǎn)品很昂貴，但是物有所值，能夠提供非常優(yōu)秀的性能和很靈活的管理能力。Yahoo中國(guó)當(dāng)初接近2000臺(tái)服務(wù)器使用了三四臺(tái)Alteon就搞定了
3.?通過(guò)軟件四層交換實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡
軟件四層交換我們可以使用Linux上常用的LVS來(lái)解決，LVS就是Linux?Virtual?Server，他提供了基于心跳線(xiàn)heartbeat的實(shí)時(shí)災(zāi)難應(yīng)對(duì)解決方案，提高系統(tǒng)的魯棒性，同時(shí)可供了靈活的虛擬VIP配置和管理功能，可以同時(shí)滿(mǎn)足多種應(yīng)用需求，這對(duì)于分布式的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)必不可少。
一個(gè)典型的使用負(fù)載均衡的策略就是，在軟件或者硬件四層交換的基礎(chǔ)上搭建squid集群，這種思路在很多大型網(wǎng)站包括搜索引擎上被采用，這樣的架構(gòu)低成本、高性能還有很強(qiáng)的擴(kuò)張性。
4.?通過(guò)反向代理服務(wù)器實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡
反向代理服務(wù)器又稱(chēng)為?WEB?加速服務(wù)器，它位于?WEB?服務(wù)器的前端，充當(dāng)WEB服務(wù)器的內(nèi)容緩存器,反向代理服務(wù)器是針對(duì)?WEB?服務(wù)器設(shè)置的，后臺(tái)?WEB?服務(wù)器對(duì)互聯(lián)網(wǎng)用戶(hù)是透明的，用戶(hù)只能看到反向代理服務(wù)器的地址，不清楚后臺(tái)?WEB?服務(wù)器是如何組織架構(gòu)的。當(dāng)互聯(lián)網(wǎng)用戶(hù)請(qǐng)求?WEB?服務(wù)時(shí)，DNS?將請(qǐng)求的域名解析為反向代理服務(wù)器的?IP?地址，這樣?URL?請(qǐng)求將被發(fā)送到反向代理服務(wù)器，由反向代理服務(wù)器負(fù)責(zé)處理用戶(hù)的請(qǐng)求與應(yīng)答、與后臺(tái)?WEB?服務(wù)器交互。利用反向代理服務(wù)器減輕了后臺(tái)?WEB?服務(wù)器的負(fù)載，提高了訪問(wèn)速度，同時(shí)避免了因用戶(hù)直接與?WEB?服務(wù)器通信帶來(lái)的安全隱患。
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? ? ? 這篇文章非常糾結(jié)，以目前技術(shù)水平來(lái)講這塊的東西實(shí)屬班門(mén)弄斧。部分內(nèi)容從互聯(lián)網(wǎng)搜集。
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總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的性能测试知多少---系统架构分析的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。
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