浅谈高并发-前端优化

前言

最近接到个任务，业务场景是需要处理高并发。

原谅我第一时间想到的居然是前段时间阮一峰的博客系统遭到了DDoS攻击，因为在我的理解中，它们的原理是想通的，都是服务器在一定时间内无法处理所有的并行任务，导致部分请求异常，甚至会像阮一峰的博客一样崩溃。

之前不太有接触过高并发的机会，所以并没有什么实际经验，倒是之前做的项目中有秒杀功能的实现做过一定的处理，当时的处理就是多利用缓存进行优化和减少一些没必要的后端请求，但是因为是创业公司，所以并没有多少过多的流量，即便是秒杀，所以也没有进行更进一步的优化了，业务需求不需要，自己也没有过多去思考这个问题了。

其实刚开始我还是有些想法，利用HTTP头部，强缓存（cache-control）、协商缓存（last-modified和Etag）、开启HTTP2，尤其是HTTP2应该能将性能提升不少吧，但是这些方案大多都需要后端支持，那么前端能做什么呢，倒是还真没好好思考和总结一下。

理解

架构搭建之前首先要把需求理解透彻，所以去谷歌搜索了一波，首先看几个名词：

• QPS：每秒钟请求或者查询的数量，在互联网领域，指每秒响应请求数(指HTTP请求)
• 吞吐量：单位时间内处理的请求数量(通常由QPS与并发数决定)
• 响应时间：从请求发出到收到响应花费的时间，例如系统处理一个HTTP请求需要100ms，这个100ms就是系统的响应时间
• PV：综合浏览量(Page View)，即页面浏览量或者点击量，一个访客在24小时内访问的页面数量，同一个人浏览你的网站同一页面，只记作一次PV
• UV：独立访问(UniQue Visitor)，即一定时间范围内相同访客多次访问网站，只计算为1个独立访客
• 带宽：计算带宽大小需关注两个指标，峰值流量和页面的平均大小

再看几张图：

正常访问：

高并发：

客户端精简与拦截：

那么怎么浅显的解释下高并发呢？把服务器比作水箱，水箱与外界连接换水有三根水管，正常情况下都能正常进行换水，但是突然一段时间大量的水需要流通，水管的压力就承受不了了。再简单点：洪涝灾害、早晚高峰、中午12点的大学食堂，大概都是这个原理吧。这些现实问题怎么解决的呢，高并发是不是也可以借鉴一下呢？

1. 洪涝灾害：修固堤岸（增强服务器性能）
2. 早晚高峰：多选择其他路线（分流，和分配服务器线路），不是一定需要就避开早晚高峰（减少客户端请求）
3. 中午12点的大学食堂：学校多开几个食堂（静态资源与后端api分到不同服务器）

回到高并发的问题上，我认为解决方案主要有这些：

1. 静态资源合并压缩
2. 减少或合并HTTP请求（需权衡，不能为了减少而减少）
3. 使用CDN，分散服务器压力
4. 利用缓存过滤请求

后来发现如果要把优化做到很好，雅虎35条军规中很多条对解决高并发也都是有效的。

• 雅虎前端优化的35条军规

回到业务

回到业务上，本次业务是助力免单。设计图没有几张，担心涉及商业信息就不放图了，因为要求是多页面，我将业务分成三个页面：

1. 首页，查看活动信息页
2. 查看自己活动进程页，包括活动结束，开始活动，活动进行中和助力失败几个状态
3. 帮助他人助力页，包括帮他助力和自己也要助力两个状态

解决方案

利用缓存存放数据

简单分析了一下，需要的数据有：

{
	// 这个活动的id，防止多个助力活动同时发起，本地存储混乱的问题
	id:'xxxxxxxxxx',
	// 结束时间，这个时间一般是固定的，也可以放到本地存储，不需要多次请求，过了时间可以clear这个
	endTime:'xxxxxxxx',
	// 需要助力的人数
	needFriendsNumber:3,
	// 直接购买的价格
	directBuyPrice: 9.9,
	// 自己的信息，在帮助别人和发起助力时需要自己的信息
	userInfo:{
		id:'xxxxxxxxx',
		avatar:'xxxxxxxxx'
	},
	// 帮助过我的人列表，显示帮助我的页面需要用，根据需求看，这个列表人数不会太多，也可以放到本地存储
	helpMeList:[{
		id:'xxxxxxxxx',
		avatar:'xxxxxxx'
	},{
		id:'xxxxxxxxx',
		avatar:'xxxxxxx'
	}
	...
	],
	// 帮助别人的列表，可以放到本地存储中，在进入给别人助力时不用再发起请求，帮助过别人后加到数组中
	helpOtherList:[{
		id:'xxxxxxxxx',
		avatar:'xxxxxxx'
	},{
		id:'xxxxxxxxx',
		avatar:'xxxxxxx'
	}
	...
	]
}

嗯，貌似都可以借助本地存储实现减少请求的目的，5M的localStrong应该也够用。这样算来除了助力他人和第一次获取基本信息还有获取助力名单，貌似也不需要其他的额外的请求了。精简请求这个方面目前就是这样了，因为还没有完全写完，所以还有没考虑到的就要到写实际业务的时候碰到再处理了。

资源压缩

压缩资源的话webpack在build的时候已经做过了。

静态资源上传cdn

然后就是静态资源上传到七牛cdn，具体实现思路是在npm run build之后，执行额外的upload.js，服务器部署的时候只需要部署三个html文件就可以了。 package中：

"build": "node build/build.js && npm run upload",

const qiniu = require('qiniu')
const fs = require('fs')
const path = require('path')
var rm = require('rimraf')
var config = require('../config')
const cdnConfig = require('../config/app.config').cdn

const {
  ak, sk, bucket
} = cdnConfig

const mac = new qiniu.auth.digest.Mac(ak, sk)

const qiniuConfig = new qiniu.conf.Config()
qiniuConfig.zone = qiniu.zone.Zone_z2

const doUpload = (key, file) => {
  const options = {
    scope: bucket   ':'   key
  }
  const formUploader = new qiniu.form_up.FormUploader(qiniuConfig)
  const putExtra = new qiniu.form_up.PutExtra()
  const putPolicy = new qiniu.rs.PutPolicy(options)
  const uploadToken = putPolicy.uploadToken(mac)
  return new Promise((resolve, reject) => {
    formUploader.putFile(uploadToken, key, file, putExtra, (err, body, info) => {
      if (err) {
        return reject(err)
      }
      if (info.statusCode === 200) {
        resolve(body)
      } else {
        reject(body)
      }
    })
  })
}

const publicPath = path.join(__dirname, '../dist')

// publicPath/resource/client/...
const uploadAll = (dir, prefix) => {
  const files = fs.readdirSync(dir)
  files.forEach(file => {
    const filePath = path.join(dir, file)
    const key = prefix ? `${prefix}/${file}` : file
    if (fs.lstatSync(filePath).isDirectory()) {
      return uploadAll(filePath, key)
    }
    doUpload(key, filePath)
      .then(resp => {
        rm(path.join(config.build.assetsRoot, config.build.assetsSubDirectory), err => {
          if (err) throw err
        })
        console.log(resp)
      })
      .catch(err => console.error(err))
  })
}

uploadAll(publicPath)

抛开与网站服务器的Http请求，第一次打开首页：

之后：

原理大概是这样，效果也还是不错，自己的服务器只需要执行必要的接口任务就行了，不需要负责静态资源的传输

避免高频刷新页面

做了一个限定，5秒内刷新页面只获取一次列表数据，避免高频刷新带给服务器的压力

async init() {
      try {
        const store = JSON.parse(util.getStore('hopoActiveInfo'))
        // 避免高频刷新增加服务器压力
        if (store && (new Date() - new Date(store.getTime)) < 5000) {
          this.basicInfo = store
        } else {
          this.basicInfo = await getActiveInfo()
          this.basicInfo.getTime = new Date()
        }

        util.setStore(this.basicInfo, 'hopoActiveInfo')
        this.btn.noPeopleAndStart.detail[0].text = `${
          this.basicInfo.directBuyPrice
        } 元直接购买`
        this.computedStatus()
      } catch (error) {
        console.log(error)
      }
    },

设置响应头cache-control和last-modified

对于所有的数据和接口设置响应头，利用express模拟，如果两次请求间隔小于5秒，直接返回304，不需要服务器进行处理

app.all('*', function(req, res, next){
  res.set('Cache-Control','public,max-age=5')
  if ((new Date().getTime() - req.headers['if-modified-since'] )< 5000) {
    // 检查时间戳
    res.statusCode = 304
    res.end()
  }
  else {
    var time =(new Date()).getTime().toString()
    res.set('Last-Modified', time)
  }
  next()
})

最后总结一下，采取了的措施有：

1. 利用缓存，精简请求
2. 合并压缩
3. 静态资源上传cdn
4. 避免高频刷新页面获取数据
5. 设置响应头cache-control和last-modified

最主要的措施大概也只有这几个，做到的优化很少，差的也还很远，任重而道远，继续努力吧。

参考：

• 一起了解什么是高并发
• 高并发和大流量解决方案
• CDN 与 缓存
• 高并发访问服务器时前端页面优化方法
• 多“维”优化——前端高并发策略的更深层思考
• 雅虎前端优化的35条军规
• HTTP协议知识总结