基于Web应用的性能分析及优化案例

一、 基于动态内容为主的网站优化案例

1．网站运行环境说明

硬件环境：1台IBM x3850服务器, 单个双核Xeon 3.0G CPU，2GB内存，3块72GB SCSI磁盘。
操作系统：CentOS5.4。
网站架构：Web应用是基于LAMP架构，所有服务都在一台服务器上部署。

2．性能问题现象及处理措施

   现象描述

网站在上午10点左右和下午3点左右访问高峰时，网页无法打开，重启服务后，网站能在一段时间内能正常服务，但过一会又变得响应缓慢，最后网页彻底无法打开。

   检查配置

首先检查系统资源状态，发现服务出现故障时系统负载极高，内存基本耗尽，接着检查Apache配置文件httpd.conf，发现“MaxClients”选项值被设置为2000，并且打开了Apache的KeepAlive特性。

   处理措施

根据上面的检查，初步判断是Apache的”MaxClients“选项配置不当引起的，因为系统内存仅有2GB大小，而“MaxClients”选项被配置为2000，过多的用户访问进程耗尽了系统内存；然后，修改httpd.conf配置文件的“MaxClients”选项，将此值由2000降到1500；继续观察发现，网站还是频繁宕机，于是又将“MaxClients”选项值降到1024，观察一段时间发现，网站服务宕机时间间隔加长了，不像以前那么频繁，但是系统负载还是很高，网页访问速度极慢。

3．第一次分析优化

既然是由系统资源耗尽导致的网站服务失去响应，那么就深入分析系统资源的使用情况，通过uptime、vmstat、top、ps等命令的联合使用，得出如下结论：

系统平均负载很高，通过uptime输出的系统“load average”值都在10以上，而CPU资源也消耗严重，这是造成网站响应缓慢或长时间没有响应的主要原因，而导致系统资源消耗过高的主要依据是用户进程消耗资源严重。

   原因分析

通过top命令发现，每个Apache子进程消耗将近6~8MB左右内存，这是不正常的。根据经验，在正常情况下每个Apache子进程消耗的内存在1MB左右，结合Apache输出日志发现，网站首页访问频率最高，也就是说首页程序代码可能存在问题。于是检查首页的PHP代码，发现首页的页面非常大，图片很多，并且由全动态的程序组成，这样每次用户访问首页都要多次查询数据库，而查询数据库是个非常耗费CPU资源的过程，并且首页PHP代码也没有相应的缓存机制，每个用户请求都要重新进行数据库查询操作，数据库查询负荷有多高可想而知。

   处理措施

修改首页PHP代码，缩减页面大小，并且对访问频繁的操作增加缓存机制，尽量减少程序对数据库的访问。

4．第二次分析优化

   通过前面简单优化，系统服务宕机现象出现次数减少很多，但是在访问高峰时网站偶尔还会无法正常访问。这次仍然从分析系统资源使用状况入手，发现系统内存资源消耗过大，并且磁盘I/O有等待问题,于是得出如下结论：

   原因分析
内存消耗过大，肯定是用户访问进程数过多导致的，在没有优化PHP代码之前，每个Apache子进程消耗6~8MB内存，如果设置Apache的最大用户数为1024，那么内存耗尽是必然的，当物理内存耗尽时，虚拟内存就会启用，频繁地使用虚拟内存，肯定会出现磁盘I/O等待问题，最终导致CPU资源耗尽。

   处理措施
通过上面对PHP代码的优化，每个Apache子进程消耗的内存资源基本维持在1~2MB左右，因此修改Apache配置文件httpd.conf中的”MaxClients”选项值为“600”，同时把Apache配置中的“KeepAlive”特性关闭，这样Apache进程数大量减少，基本维持在500~600之间，虽然偶尔也会使用虚拟内存，但是Web服务正常了，服务宕机问题也很少出现了。

5．第三次分析优化

经过前两次的优化，网站基本运行正常，但是在访问高峰时偶尔还会出现站点无法访问得现象，继续进行问题分析，通过命令查看系统资源，发现仍是CPU资源耗尽导致的，但是与前两次又有所不同：

   原因分析
通过观察后台日志，发现PHP程序有频繁访问数据库的操作，大量的SQL语句中有where, order by等子句；同时，数据库查询过多，大部分都是复杂查询，一般都需要遍历全表，而大量的表没有建立索引，这样的程序代码导致MySQL数据库负荷过高，而MySQL数据库和Apache部署在同一台服务器上，这也是导致服务器消耗CPU资源过高的原因。

   处理措施
优化程序中的SQL语句，增加where子句上的匹配条件，减少遍历全部的查询，同时在where和order by子句的字段上建立索引，并且增加程序缓存机制，通过这次优化，网站运行基本处于正常状态，再也没有出现宕机的现象。

6．第四次优化分析

通过前面三次优化以后，网站在程序代码、操作系统、Apache等方面的优化空间越来越小，要避免出现服务气宕机现象，并且保证网站稳定、高效、快速地运行，可以从网站结构上进行优化，也就是将Web和数据库分离部署，可以增加一台专用的数据库服务器，单独部署MySQL数据库。随着访问量的增加，如果前端无法满足访问请求，还可以增加多台Web服务器，Web服务器之间进行负载均衡部署，解决前端性能瓶颈；如果在数据库端还存在读写压力，还可以继续增加一台MySQL服务器，将MySQL进行读写分离部署，这样一套高性能、高可靠的网站系统就构建起来了。