Web网站性能优化的相关技术

Web站点性能问题吸引或者迫使越来越多的人投入到这个问题的研究中来，产生了很多解决方案。下面是我根据自身的理解对这些技术进行了归类总结，如有不足之处欢迎拍砖。

　　一、提高服务器并发处理能力

　　我们总是希望一台服务器在单位时间内能处理的请求越多越好，这也成了web服务器的能力高低的关键所在。服务器之所以可以同时处理多个请求，在于操作系统通过多执行流体系设计，使得多个任务可以轮流使用系统资源，这些资源包括CPU、内存以及I/O等。这就需要选择一个合适的并发策略来合理利用这些资源，从而提高服务器的并发处理能力。这些并发策略更多的应用在apache、nginx、lighttpd等底层web server软件中。Dan Kegel有一篇很著名文章叫《

》，该文章收集了大量改善webserver并发能力的策略。

 

　　二、Web组件分离

　　这里所说的web组件是指web服务器提供的所有基于URL访问的资源，包括动态内容，静态网页，图片，样式表，脚本，视频等等。这些资源在文件大小，文件数量，内容更新频率，预计并发用户数，是否需要脚本解释器等方面有着很大的差异，对不同特性资源采用能充分发挥其潜力的优化策略，能极大的提高web站点的性能。例如：将图片部署在独立的服务器上并为其分配独立的新域名，对静态网页使用epoll模型可以在大并发数情况下吞吐率保持稳定。

　　三、数据库性能优化和扩展。

　　Web服务器软件在数据库方面做的优化主要是减少访问数据库的次数，具体做法就是使用各种缓存方法。也可以从数据库本身入手提高其查询性能，这涉及到数据库性能优化方面的知识本文不作讨论。另外也可以通过主从复制，读写分离，使用反向代理，写操作分离等方式来扩展数据库规模，提升数据库服务能力。

　　四、Web负载均衡及相关技术

　　负载均衡是web站点规模水平扩展的一种手段，实现负载均衡的方法有好几种包括基于HTTP重定向的负载均衡，DNS负载均衡，反向代理负载均衡，四层负载均衡等等。

　　对这些负载均衡方法做简单的介绍：基于HTTP重定向的负载均衡利用了HTTP重定向的请求转移和自动跳转功能来实现负载均衡，我们熟悉的镜像下载就使用这种负载均衡。DNS负载均衡是指在一个DNS服务器中为同一个主机名配置多个IP地址，在应答DNS查询时返回不同的解析结果将客户端的访问引到不同的机器上，使得不同的客户端访问不同的服务器，从而达到负载均衡的目的。反向代理负载均衡也叫七层负载均衡，这是因为反向代理服务器工作在TCP七层结构的第七层(应用层)，它通过检查流经的HTTP报头，根据报头内的信息来执行负载均衡任务。四层负载均衡是基于NAT技术的负载均衡，它将一个Internet上合法注册的IP地址映射为多个内部服务器的IP地址，对每次TCP连接请求动态使用其中一个内部IP地址，达到负载均衡的目的。此外，还有工作在数据链路层(第二层)的直接路由方式下的负载均衡，它通过修改数据包目标MAC地址来实现。以及，基于IP隧道的负载均衡，在这种方式下可以将实际服务器根据需要部署在不同的地域，并根据就近访问的原则来转移请求，CDN服务便是基于IP隧道技术来实现的。

　　Web负载均衡在扩展web服务器规模的同时也给web站点性能优化提供了一个更大更复杂也更灵活自由的平台，基于该平台性能优化的策略包括共享文件系统，内容分发与同步，分布式文件系统，分布式计算，分布式缓存等等。

　　五、web缓存技术

　　web缓存技术被认为是减轻服务器负载、降低网络拥塞、增强万维网可扩展性的有效途径，其基本思想是利用客户访问的时间局部性(Temporal Locality)原理，将客户访问过的内容在Cache中存放一个副本，当该内容下次被访问时，不必连接到驻留网站或重新计算生成，而是由Cache中保留的副本提供。Web缓存可以带来如下的好处：

　　(1) 减少网络流量，从而减轻网络拥塞;这是因为缓存避免了一部分HTTP请求。

　　(2) 降低客户访问延迟，其主要原因有：①已缓存的内容，客户可以缓存获取而不是从服务器获取或重新计算生成，从而减小了传输延迟缩短了响应时间;②没有被缓存的内容由于网络拥塞及服务器负载的减轻而可以较快地被客户获取;

　　(3) 由于客户的部分或者全部请求内容可以从通过缓存获取，从而减轻了远程服务器负载。

　　(4) 如果由于服务器故障或网络故障造成服务器无法响应客户请求，客户可以从缓存中获取缓存的内容副本，使得web站点服务的鲁棒性(Robustness)得到了加强。

　　可以看出web缓存能给web站点带可观的性能提升。其实在用户发出请求到一幅完整的网页呈现在用户面前这一过程中缓存无处不在，下面是web性能优化时常用的缓存技术，你会发现缓存被广泛应用在各个环节。

　　浏览器缓存：浏览器一般会在用户文件系统中创建一个目录，用于存放缓存文件，并给每个缓存文件打上必要的标记，比如过期时间等。这些标记主要用于浏览器和服务器之间的缓存协商。

　　Web服务器缓存：一个URL在一段较长时间内对应一个唯一的响应内容，比如静态内容或者更新不太频繁的动态内容，web服务器可将响应内容缓存起来，下次web服务器便可以在收到请求后立即拿出事先缓存好的响应内容并返回给浏览器。

　　代理服务器缓存：暴露在互联网中与后端的web服务器通过内部网络相连的前端服务器称为反向代理服务器，建立在反向代理服务器上的缓存称为反向代理缓存。暴露在互联网中与后端的web客户端通过内部网络相连的前端服务器称为正向代理服务器，建立在正向代理服务器上的缓存称为正向代理缓存。代理服务器缓存位于客户端和web服务器之间，可以将它看做二者之间的一个中继站。它的存在可以改善客户端的访问速度、提升web server的服务能力、安全性等等。

　　总共分析总结了五种技术，主要希望能够对web server性能优化这块提供一个整体的认识。后续会专门就web缓存技术发表一些自己的看法。