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1系統(tǒng)性能定義

性能測(cè)試，主要是通過(guò)自動(dòng)化的測(cè)試工具模擬多種正常、峰值以及異常負(fù)載條件來(lái)對(duì)系統(tǒng)的各項(xiàng)性能指標(biāo)進(jìn)行測(cè)試。系統(tǒng)性能主要包括兩個(gè)值：

吞吐量（Throughtput），即每秒鐘可以處理的請(qǐng)求數(shù)，事務(wù)數(shù)。

系統(tǒng)延遲（Latency），也就是系統(tǒng)在處理一個(gè)請(qǐng)求或一個(gè)事務(wù)時(shí)的延遲。

它們兩者之間的關(guān)系：

Throughput越大，Latency會(huì)越差。請(qǐng)求量過(guò)大，系統(tǒng)繁忙，響應(yīng)速度自然低。

Latency越好，能支持的Throughput就會(huì)越高。因?yàn)長(zhǎng)atency短說(shuō)明處理速度快，于是單位時(shí)間內(nèi)就可以處理更多的請(qǐng)求。

2系統(tǒng)性能測(cè)試

要測(cè)試系統(tǒng)的性能，需要我們收集系統(tǒng)的Throughput和Latency這兩個(gè)值。

首先，需要定義Latency這個(gè)值，如對(duì)于網(wǎng)站首頁(yè)響應(yīng)時(shí)間必需是4秒以內(nèi)（根據(jù)不同的業(yè)務(wù)來(lái)定義）

其次，準(zhǔn)備性能測(cè)試工具，一個(gè)工具用來(lái)制造高強(qiáng)度的Throughput（通常有Loadrunner、Jmeter等），另一個(gè)工具用來(lái)測(cè)量Latency。關(guān)于如何測(cè)量Latency，你可以在代碼中測(cè)量，但是這樣會(huì)影響程序的執(zhí)行，而且只能測(cè)試到程序內(nèi)部的Latency，真正的Latency是整個(gè)系統(tǒng)都算上，包括操作系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)的延時(shí)，一般性能測(cè)試工具都有配套組件。

最后，開(kāi)始性能測(cè)試。不斷地提升測(cè)試環(huán)境的Throughput，然后觀察系統(tǒng)的負(fù)載情況，如果系統(tǒng)頂?shù)米。蔷陀^察Latency的值。這樣，就可以找到系統(tǒng)的最大負(fù)載，并且你可以知道系統(tǒng)的響應(yīng)延時(shí)是多少。

下面主要通過(guò)三個(gè)大的步驟來(lái)說(shuō)明性能測(cè)試實(shí)施過(guò)程： 

前期準(zhǔn)備

1、確定用戶、業(yè)務(wù)、系統(tǒng)需求（目標(biāo)）

• 確定實(shí)際業(yè)務(wù)需求

主要確定用戶的業(yè)務(wù)請(qǐng)求分布等：主要業(yè)務(wù)請(qǐng)求、平均日交易量、年交易量、峰值交易量等等。

• 確定系統(tǒng)需求

主要工作是分析系統(tǒng)的性能需求、確定合理的性能目標(biāo)。

• 確定客戶的需求和期望

在需求分析文檔的支持下，對(duì)軟件系統(tǒng)上的用戶業(yè)務(wù)使用情況進(jìn)行分析，提出我們所關(guān)注的性能測(cè)試需求，并告知業(yè)務(wù)人員。讓業(yè)務(wù)人員來(lái)判斷我們的性能需求是否滿足客戶的真實(shí)需求。

2、確定系統(tǒng)類(lèi)別

分清系統(tǒng)類(lèi)別是我們掌握什么樣技術(shù)的前提，掌握相應(yīng)技術(shù)做性能測(cè)試才可能成功。例如：系統(tǒng)類(lèi)別是B/S結(jié)構(gòu)，需要掌握HTTP協(xié)議，java，C#，html等技術(shù)?；蛘呤荂/S結(jié)構(gòu)，可能要了解操作系統(tǒng)，winsock，com等。

3、確定系統(tǒng)構(gòu)成

不同的系統(tǒng)構(gòu)成性能測(cè)試會(huì)得到不同的結(jié)果。

4、確定實(shí)際網(wǎng)絡(luò)帶寬

便于測(cè)試時(shí)對(duì)帶寬做模擬，盡可能真實(shí)的反饋帶寬使用情況。

5、確定測(cè)試服務(wù)器與測(cè)試機(jī)配置清單

了解性能測(cè)試硬件資源（包括所測(cè)服務(wù)器，測(cè)試機(jī)等），根據(jù)實(shí)際情況添加設(shè)備。

6、系統(tǒng)功能流程圖

便于測(cè)試人員分析系統(tǒng)哪些模塊易出現(xiàn)瓶頸，從而針對(duì)性做性能測(cè)試。

7、測(cè)試時(shí)間評(píng)估

根據(jù)測(cè)試時(shí)間，制定相應(yīng)的測(cè)試執(zhí)行策略。

在我的實(shí)際性能測(cè)試工作中，會(huì)把上面作為問(wèn)題列表的形式打印出來(lái)，然后通過(guò)不斷溝通和分析去完善它，以便幫助我后期更好的制定性能測(cè)試策略。這樣的問(wèn)題列表如：

• 具體哪些業(yè)務(wù)需要做性能測(cè)試？
• 從測(cè)試類(lèi)型來(lái)看（列出性能測(cè)試類(lèi)型、對(duì)應(yīng)的解釋及指標(biāo)，方便調(diào)查對(duì)象參考），要對(duì)性能關(guān)鍵業(yè)務(wù)做以上一項(xiàng)或多項(xiàng)測(cè)試？
• 采用什么系統(tǒng)部署環(huán)境？系統(tǒng)的版本和位數(shù)是多少？
• ……

測(cè)試實(shí)施

1、根據(jù)前期準(zhǔn)備制定編寫(xiě)性能測(cè)試方案
應(yīng)該包括性能測(cè)試通過(guò)的標(biāo)準(zhǔn)、所測(cè)的對(duì)象（業(yè)務(wù)或場(chǎng)景）、測(cè)試環(huán)境說(shuō)明、測(cè)試所用時(shí)間及資源，測(cè)試策略等。
2、設(shè)計(jì)性能測(cè)試用例
指導(dǎo)測(cè)試人員進(jìn)行性能測(cè)試。
3、編寫(xiě)性能測(cè)試腳本
測(cè)試腳本應(yīng)該具有可重復(fù)執(zhí)行性，可并發(fā)執(zhí)行性，能盡可能真實(shí)模擬單用戶業(yè)務(wù)使用場(chǎng)景。
4、模擬運(yùn)行場(chǎng)景
用性能工具模擬用戶負(fù)載使用系統(tǒng)的場(chǎng)景。
5、配置運(yùn)行場(chǎng)景
被測(cè)環(huán)境應(yīng)該在測(cè)試前做好備份；配置包括被測(cè)系統(tǒng)日志、中間件（MySQL、Apache等）使用情況、服務(wù)器資源使用情況的數(shù)據(jù)收據(jù)；運(yùn)行應(yīng)避免偶然性事件，所以一個(gè)測(cè)試場(chǎng)景應(yīng)該至少運(yùn)行兩次及以上。

瓶頸分析和性能優(yōu)化

瓶頸分析難點(diǎn)在于理解收集到的數(shù)據(jù)反饋的真是含義，所以要求測(cè)試人員具備相應(yīng)的技術(shù)知識(shí)儲(chǔ)備（包括數(shù)據(jù)庫(kù)的知識(shí)、計(jì)算機(jī)原理知識(shí)、網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)、各中間件性能計(jì)量含義等），這里先僅列舉下性能測(cè)試結(jié)果分析原則：

• 把事實(shí)與推測(cè)分開(kāi)，總是用實(shí)際的證據(jù)來(lái)證明你的推測(cè)；
• 在沒(méi)有足夠證據(jù)前，不對(duì)程序進(jìn)行優(yōu)化；
• 優(yōu)先驗(yàn)證簡(jiǎn)單的假設(shè)（推測(cè)瓶頸）；
• 日志文件中沒(méi)有錯(cuò)誤不代表真的沒(méi)有錯(cuò)誤；
• 從系統(tǒng)到應(yīng)用、從外到內(nèi)進(jìn)行層層剝離，縮小范圍；
• 范圍縮小后，再分割成多個(gè)單元，對(duì)每個(gè)單元進(jìn)行輪番壓力測(cè)試，來(lái)證明或者否定是哪個(gè)單元引起的性能問(wèn)題 。

瓶頸優(yōu)化應(yīng)該有難到易的進(jìn)行優(yōu)化，下面為推薦（應(yīng)根據(jù)公司實(shí)際情況調(diào)整）：

服務(wù)器硬件瓶頸->網(wǎng)絡(luò)瓶頸->服務(wù)器操作系統(tǒng)瓶頸->中間件瓶頸->應(yīng)用瓶頸

3定位性能瓶頸

3.1查看操作系統(tǒng)負(fù)載

系統(tǒng)有問(wèn)題首要需要看的是操作系統(tǒng)報(bào)告。查看操作系統(tǒng)的CPU利用率，內(nèi)存使用率，操作系統(tǒng)的IO，還有網(wǎng)絡(luò)的IO，網(wǎng)絡(luò)鏈接數(shù)等。

• 先看CPU利用率，如果CPU利用率不高，但是系統(tǒng)的Throughput和Latency上不去了，這說(shuō)明程序并沒(méi)有忙于計(jì)算，而是忙做其它事，比如IO。（另外，CPU的利用率還要看內(nèi)核態(tài)的和用戶態(tài)的，內(nèi)核態(tài)的上去了，整個(gè)系統(tǒng)的性能就下來(lái)了。而對(duì)于多核CPU來(lái)說(shuō)，CPU 0 是相當(dāng)關(guān)鍵的，如果CPU 0的負(fù)載高，那么會(huì)影響其它核的性能，因?yàn)镃PU各核間是需要有調(diào)度的，這靠CPU0完成）
• 然后，我們可以查看一下IO大小，IO和CPU一般是反著來(lái)的，CPU利用率高則IO不大，IO大則CPU就小。關(guān)于IO，我們要看三個(gè)事，一個(gè)是磁盤(pán)文件IO，一個(gè)是驅(qū)動(dòng)程序的IO（如：網(wǎng)卡），一個(gè)是內(nèi)存換頁(yè)率。這三個(gè)事都會(huì)影響系統(tǒng)性能。
• 然后，查看一下網(wǎng)絡(luò)帶寬使用情況。
• 如果CPU不高，IO不高，內(nèi)存使用不高，網(wǎng)絡(luò)帶寬使用不高。但是系統(tǒng)的性能上不去。這說(shuō)明你的程序有問(wèn)題，比如，你的程序被阻塞了?？赡苁且?yàn)榈饶莻€(gè)鎖，可能是因?yàn)榈饶硞€(gè)資源，或者是在切換上下文。

通過(guò)了解操作系統(tǒng)的性能，我們才知道性能的問(wèn)題，比如：帶寬不夠，內(nèi)存不夠，TCP緩沖區(qū)不夠，等等，很多時(shí)候，不需要調(diào)整程序的，只需要調(diào)整一下硬件或操作系統(tǒng)的配置就可以了。

3.2使用profiler測(cè)試程序瓶頸

使用某個(gè)Profiler來(lái)查看一下我們程序的運(yùn)行性能。如：Java的JProfiler。使用Profiler工具，可以讓你查看程序中各個(gè)模塊函數(shù)甚至指令的很多東西，如：運(yùn)行的時(shí)間 ，調(diào)用的次數(shù)，CPU的利用率，等等。

我們重點(diǎn)觀察運(yùn)行時(shí)間最多，調(diào)用次數(shù)最多的那些函數(shù)和指令。這里注意一下，對(duì)于調(diào)用次數(shù)多但是時(shí)間很短的函數(shù)，你可能只需要輕微優(yōu)化一下，你的性能就上去了。

因?yàn)镻rofiler會(huì)讓你的程序運(yùn)行的性能變低對(duì)此，一般有兩個(gè)方法來(lái)定位系統(tǒng)瓶頸：

1）在你的代碼中自己做統(tǒng)計(jì)，使用微秒級(jí)的計(jì)時(shí)器和函數(shù)調(diào)用計(jì)算器，每隔10秒把統(tǒng)計(jì)log到文件中。

2）分段注釋你的代碼塊，讓一些函數(shù)空轉(zhuǎn)，做Hard Code的Mock，然后再測(cè)試一下系統(tǒng)的Throughput和Latency是否有質(zhì)的變化，如果有，那么被注釋的函數(shù)就是性能瓶頸，再在這個(gè)函數(shù)體內(nèi)注釋代碼，直到找到最耗性能的語(yǔ)句。

查看匯編代碼經(jīng)常會(huì)給你一些意想不到的東西讓你知道為什么程序的性能是那樣。

對(duì)于性能測(cè)試，不同的Throughput會(huì)出現(xiàn)不同的測(cè)試結(jié)果，不同的測(cè)試數(shù)據(jù)也會(huì)有不同的測(cè)試結(jié)果。所以，用于性能測(cè)試的數(shù)據(jù)非常重要，性能測(cè)試中，我們需要測(cè)試觀察不同Throughput的結(jié)果。

4性能調(diào)優(yōu)(代碼技術(shù)細(xì)節(jié)層面)

一般來(lái)說(shuō)，性能優(yōu)化也就是下面的幾個(gè)策略：

• 用空間換時(shí)間。各種cache如CPU L1/L2/RAM到硬盤(pán)，都是用空間來(lái)?yè)Q時(shí)間的策略。這樣策略基本上是把計(jì)算的過(guò)程一步一步的保存或緩存下來(lái)，這樣就不用每次用的時(shí)候都要再計(jì)算一遍，比如數(shù)據(jù)緩沖，CDN等。這樣的策略還表現(xiàn)為冗余數(shù)據(jù)，比如數(shù)據(jù)鏡象，負(fù)載均衡什么的。
• 用時(shí)間換空間。有時(shí)候，少量的空間可能性能會(huì)更好，比如網(wǎng)絡(luò)傳輸，如果有一些壓縮數(shù)據(jù)的算法（如 “Huffman 編碼壓縮算法” 和 “rsync 的核心算法”），這樣的算法其實(shí)很耗時(shí)，但是因?yàn)槠款i在網(wǎng)絡(luò)傳輸，所以用時(shí)間來(lái)?yè)Q空間反而能省時(shí)間。
• 簡(jiǎn)化代碼。最高效的程序就是不執(zhí)行任何代碼的程序，所以，代碼越少性能就越高。如：減少循環(huán)的層數(shù)，減少遞歸，在循環(huán)中少聲明變量，少做分配和釋放內(nèi)存的操作，盡量把循環(huán)體內(nèi)的表達(dá)式抽到循環(huán)外，條件表達(dá)的中的多個(gè)條件判斷的次序，盡量在程序啟動(dòng)時(shí)把一些東西準(zhǔn)備好，注意函數(shù)調(diào)用的開(kāi)銷(xiāo)（棧上的開(kāi)銷(xiāo)），注意面向?qū)ο笳Z(yǔ)言中臨時(shí)對(duì)象的開(kāi)銷(xiāo)，小心使用異常（不要用異常來(lái)檢查一些可接受可忽略并經(jīng)常發(fā)生的錯(cuò)誤），…… 等等，這些東西需要我們非常了解編程語(yǔ)言和常用的庫(kù)。
• 并行處理。如果CPU只有一個(gè)核，你要玩多進(jìn)程，多線程，對(duì)于計(jì)算密集型的軟件會(huì)反而更慢（因?yàn)椴僮飨到y(tǒng)調(diào)度和切換開(kāi)銷(xiāo)很大），CPU的核多了才能真正體現(xiàn)出多進(jìn)程多線程的優(yōu)勢(shì)。并行處理需要我們的程序有Scalability，不能水平或垂直擴(kuò)展的程序無(wú)法進(jìn)行并行處理。從架構(gòu)上來(lái)說(shuō)，這表再為——是否可以做到不改代碼只是加加機(jī)器就可以完成性能提升？

總之，根據(jù)2：8原則來(lái)說(shuō)，20%的代碼耗了你80%的性能，找到那20%的代碼，你就可以優(yōu)化那80%的性能。 下面為一些最有價(jià)值的性能調(diào)優(yōu)的的方法，供參考。

4.1算法調(diào)優(yōu)

算法非常重要，好的算法會(huì)有更好的性能。下面為幾個(gè)算法調(diào)優(yōu)例子：

• 一個(gè)是過(guò)濾算法，系統(tǒng)需要對(duì)收到的請(qǐng)求做過(guò)濾，我們把可以被filter in/out的東西配置在了一個(gè)文件中，原有的過(guò)濾算法是遍歷過(guò)濾配置，后來(lái)我們找到了一種方法可以對(duì)這個(gè)過(guò)濾配置進(jìn)行排序，這樣就可以用二分折半的方法來(lái)過(guò)濾，系統(tǒng)性能增加了50%。
• 一個(gè)是哈希算法。計(jì)算哈希算法的函數(shù)并不高效，一方面是計(jì)算太費(fèi)時(shí)，另一方面是碰撞太高，碰撞高了就跟單向鏈表一個(gè)性能。我們知道，算法都是和需要處理的數(shù)據(jù)很有關(guān)系的，就算是被大家所嘲笑的“冒泡排序”在某些情況下（大多數(shù)數(shù)據(jù)是排好序的）其效率會(huì)高于所有的排序算法。哈希算法也一樣，廣為人知的哈希算法都是用英文字典做測(cè)試，但是我們的業(yè)務(wù)在數(shù)據(jù)有其特殊性，所以，對(duì)于還需要根據(jù)自己的數(shù)據(jù)來(lái)挑選適合的哈希算法。
• 分而治之和預(yù)處理。以前有一個(gè)程序?yàn)榱松稍聢?bào)表，每次都需要計(jì)算很長(zhǎng)的時(shí)間，有時(shí)候需要花將近一整天的時(shí)間。于是我們把我們找到了一種方法可以把這個(gè)算法發(fā)成增量式的，也就是說(shuō)我每天都把當(dāng)天的數(shù)據(jù)計(jì)算好了后和前一天的報(bào)表合并，這樣可以大大的節(jié)省計(jì)算時(shí)間，每天的數(shù)據(jù)計(jì)算量只需要20分鐘，但是如果我要算整個(gè)月的，系統(tǒng)則需要10個(gè)小時(shí)以上（SQL語(yǔ)句在大數(shù)據(jù)量面前性能成級(jí)數(shù)性下降）。這種分而治之的思路在大數(shù)據(jù)面前對(duì)性能有很幫助，就像merge排序一樣。SQL語(yǔ)句和數(shù)據(jù)庫(kù)的性能優(yōu)化也是這一策略，如：使用嵌套式的Select而不是笛卡爾積的Select，使用視圖，等等。

4.2代碼調(diào)優(yōu)

代碼上的調(diào)優(yōu)大致有下面這幾點(diǎn)：

• 字符串操作。這是最費(fèi)系統(tǒng)性能的事了，無(wú)論是strcpy, strcat還是strlen，最需要注意的是字符串匹配。所以，能用整型最好用整型。
• 多線程調(diào)優(yōu)。有人說(shuō)thread is evil，這個(gè)對(duì)于系統(tǒng)性能在某些時(shí)候是個(gè)問(wèn)題。因?yàn)槎嗑€程瓶頸就在于互斥和同步的鎖上，以及線程上下文切換的成本，怎么樣的少用鎖或不用鎖是根本（比如：多版本并發(fā)控制(MVCC)在分布式系統(tǒng)中的應(yīng)用 中說(shuō)的樂(lè)觀鎖可以解決性能問(wèn)題），此外，還有讀寫(xiě)鎖也可以解決大多數(shù)是讀操作的并發(fā)的性能問(wèn)題。另外，線程不是越多越好，線程間的調(diào)度和上下文切換也是很夸張的事，盡可能的在一個(gè)線程里干，盡可能的不要同步線程。這會(huì)讓你有很多的性能。
• 內(nèi)存分配。不要小看程序的內(nèi)存分配。malloc/realloc/calloc這樣的系統(tǒng)調(diào)用非常耗時(shí)，尤其是當(dāng)內(nèi)存出現(xiàn)碎片的時(shí)候。池化技術(shù)，如線程池，連接池等。池化技術(shù)對(duì)于一些短作業(yè)來(lái)說(shuō)（如http服務(wù)）相當(dāng)?shù)挠行?。這項(xiàng)技術(shù)可以減少鏈接建立，線程創(chuàng)建的開(kāi)銷(xiāo)，從而提高性能。
• 異步操作。我們知道Unix下的文件操作是有block和non-block的方式的，像有些系統(tǒng)調(diào)用也是block式的，如：Socket下的select，Windows下的WaitforObject之類(lèi)的，如果我們的程序是同步操作，那么會(huì)非常影響性能，我們可以改成異步的，但是改成異步的方式會(huì)讓你的程序變復(fù)雜。異步方式一般要通過(guò)隊(duì)列，要注意隊(duì)列的性能問(wèn)題，另外，異步下的狀態(tài)通知通常是個(gè)問(wèn)題，比如消息事件通知方式，有callback方式，等，這些方式同樣可能會(huì)影響你的性能。但是通常來(lái)說(shuō)，異步操作會(huì)讓性能的吞吐率有很大提升（Throughput），但是會(huì)犧牲系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間（latency）。這需要業(yè)務(wù)上支持。
• 語(yǔ)言和代碼庫(kù)。我們要熟悉語(yǔ)言以及所使用的函數(shù)庫(kù)或類(lèi)庫(kù)的性能。比如：STL中的很多容器分配了內(nèi)存后，那怕你刪除元素，內(nèi)存也不會(huì)回收，其會(huì)造成內(nèi)存泄露的假像，并可能造成內(nèi)存碎片問(wèn)題。再如，STL某些容器的size()==0  和 empty()是不一樣的，因?yàn)?，size()是O(n)復(fù)雜度，empty()是O(1)的復(fù)雜度，這個(gè)要小心。如Java中的JVM調(diào)優(yōu)需要使用的這些參數(shù)：-Xms -Xmx -Xmn -XX:SurvivorRatio -XX:MaxTenuringThreshold，還需要注意JVM的GC，GC的威力大家都知道，尤其是full GC（還整理內(nèi)存碎片），他運(yùn)行的時(shí)候，整個(gè)世界的時(shí)間都停止了。

4.3網(wǎng)絡(luò)調(diào)優(yōu)

下面只講一些概念上的東西。

1、TCP調(diào)優(yōu)

TCP鏈接是有很多開(kāi)銷(xiāo)的，一個(gè)是會(huì)占用文件描述符，另一個(gè)是會(huì)開(kāi)緩存，一般來(lái)說(shuō)一個(gè)系統(tǒng)可以支持的TCP鏈接數(shù)是有限的，我們需要清楚地認(rèn)識(shí)到TCP鏈接對(duì)系統(tǒng)的開(kāi)銷(xiāo)是很大的。正是因?yàn)門(mén)CP是耗資源的，所以，很多攻擊都是讓你系統(tǒng)上出現(xiàn)大量的TCP鏈接，把你的系統(tǒng)資源耗盡。比如著名的SYNC Flood攻擊。

所以，我們要注意配置KeepAlive參數(shù)，這個(gè)參數(shù)的意思是定義一個(gè)時(shí)間，如果鏈接上沒(méi)有數(shù)據(jù)傳輸，系統(tǒng)會(huì)在這個(gè)時(shí)間發(fā)一個(gè)包，如果沒(méi)有收到回應(yīng)，那么TCP就認(rèn)為鏈接斷了，然后就會(huì)把鏈接關(guān)閉，這樣可以回收系統(tǒng)資源開(kāi)銷(xiāo)。（注：HTTP層上也有KeepAlive參數(shù)）對(duì)于像HTTP這樣的短鏈接，設(shè)置一個(gè)1-2分鐘的keepalive非常重要。這可以在一定程度上防止DoS攻擊。有下面幾個(gè)參數(shù)（下面這些參數(shù)的值僅供參考）：

net.ipv4.tcp_keepalive_probes = 5

net.ipv4.tcp_keepalive_intvl = 20

net.ipv4.tcp_fin_timeout = 30

對(duì)于TCP的TIME_WAIT這個(gè)狀態(tài)，主動(dòng)關(guān)閉的一方進(jìn)入TIME_WAIT狀態(tài)，TIME_WAIT狀態(tài)將持續(xù)2個(gè)MSL(Max Segment Lifetime)，默認(rèn)為4分鐘，TIME_WAIT狀態(tài)下的資源不能回收。有大量的TIME_WAIT鏈接的情況一般是在HTTP服務(wù)器上。對(duì)此，有兩個(gè)參數(shù)需要注意，

net.ipv4.tcp_tw_reuse=1

net.ipv4.tcp_tw_recycle=1

前者表示重用TIME_WAIT，后者表示回收TIME_WAIT的資源。

TCP還有一個(gè)重要的概念叫RWIN（TCP Receive Window Size），這個(gè)東西的意思是，我一個(gè)TCP鏈接在沒(méi)有向Sender發(fā)出ack時(shí)可以接收到的最大的數(shù)據(jù)包。為什么這個(gè)很重要？因?yàn)槿绻鸖ender沒(méi)有收到Receiver發(fā)過(guò)來(lái)ack，Sender就會(huì)停止發(fā)送數(shù)據(jù)并會(huì)等一段時(shí)間，如果超時(shí)，那么就會(huì)重傳。這就是為什么TCP鏈接是可靠鏈接的原因。重傳還不是最嚴(yán)重的，如果有丟包發(fā)生的話，TCP的帶寬使用率會(huì)馬上受到影響（會(huì)盲目減半），再丟包，再減半，然后如果不丟包了，就逐步恢復(fù)。相關(guān)參數(shù)如下：

net.core.wmem_default = 8388608

net.core.rmem_default = 8388608

net.core.rmem_max = 16777216

net.core.wmem_max = 16777216

一般來(lái)說(shuō)，理論上的RWIN應(yīng)該設(shè)置成：吞吐量  * 回路時(shí)間。Sender端的buffer應(yīng)該和RWIN有一樣的大小，因?yàn)镾ender端發(fā)送完數(shù)據(jù)后要等Receiver端確認(rèn)，如果網(wǎng)絡(luò)延時(shí)很大，buffer過(guò)小了，確認(rèn)的次數(shù)就會(huì)多，于是性能就不高，對(duì)網(wǎng)絡(luò)的利用率也就不高了。也就是說(shuō)，對(duì)于延遲大的網(wǎng)絡(luò)，我們需要大的buffer，這樣可以少一點(diǎn)ack，多一些數(shù)據(jù)，對(duì)于響應(yīng)快一點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)，可以少一些buffer。因?yàn)椋绻衼G包（沒(méi)有收到ack），buffer過(guò)大可能會(huì)有問(wèn)題，因?yàn)檫@會(huì)讓TCP重傳所有的數(shù)據(jù)，反而影響網(wǎng)絡(luò)性能。所以，高性能的網(wǎng)絡(luò)重要的是要讓網(wǎng)絡(luò)丟包率非常非常地小（基本上是用在LAN里），如果網(wǎng)絡(luò)基本是可信的，這樣用大一點(diǎn)的buffer會(huì)有更好的網(wǎng)絡(luò)傳輸性能（來(lái)來(lái)回回太多太影響性能了）。

2、UDP調(diào)優(yōu)

說(shuō)到UDP的調(diào)優(yōu)， 就得說(shuō)MTU——最大傳輸單元（其實(shí)這對(duì)TCP也一樣，因?yàn)檫@是鏈路層上的東西）。所謂最大傳輸單元，你可以想像成是公路上的公交車(chē)，假設(shè)一個(gè)公交車(chē)可以最多坐70人，帶寬就像是公路的車(chē)道數(shù)一樣，如果一條路上最多可以容下100輛公交車(chē)，那意味著我最多可以運(yùn)送7000人，但是如果公交車(chē)坐不滿，比如平均每輛車(chē)只有20人，那么我只運(yùn)送了2000人，于是我公路資源（帶寬資源）就被浪費(fèi)了。 所以，我們對(duì)于一個(gè)UDP的包，我們要盡量地讓它大到MTU的最大尺寸再往網(wǎng)絡(luò)上傳，這樣可以最大化帶寬利用率。對(duì)于這個(gè)MTU，以太網(wǎng)是1500字節(jié)，光纖是4352字節(jié)，802.11無(wú)線網(wǎng)是7981。但是，當(dāng)我們用TCP/UDP發(fā)包的時(shí)候，我們的有效負(fù)載Payload要低于這個(gè)值，因?yàn)镮P協(xié)議會(huì)加上20個(gè)字節(jié)，UDP會(huì)加上8個(gè)字節(jié)（TCP加的更多），所以，一般來(lái)說(shuō)，你的一個(gè)UDP包的最大應(yīng)該是1500-8-20=1472，這是你的數(shù)據(jù)的大小。當(dāng)然，如果你用光纖的話， 這個(gè)值就可以更大一些。（順便說(shuō)一下，對(duì)于某些千光以態(tài)網(wǎng)網(wǎng)卡來(lái)說(shuō)，在網(wǎng)卡上，網(wǎng)卡硬件如果發(fā)現(xiàn)你的包的大小超過(guò)了MTU，其會(huì)幫你做fragment，到了目標(biāo)端又會(huì)幫你做重組，這就不需要你在程序中處理了）

用Socket編程的時(shí)候，你可以使用setsockopt() 設(shè)置 SO_SNDBUF/SO_RCVBUF 的大小，TTL和KeepAlive這些關(guān)鍵的設(shè)置，當(dāng)然，還有很多，具體可以查看一下Socket的手冊(cè)。

最后UDP還有一個(gè)最大的好處是multi-cast多播，這個(gè)技術(shù)對(duì)于你需要在內(nèi)網(wǎng)里通知多臺(tái)結(jié)點(diǎn)時(shí)非常方便和高效。而且，多播這種技術(shù)對(duì)于機(jī)會(huì)的水平擴(kuò)展（需要增加機(jī)器來(lái)偵聽(tīng)多播信息）也很有利。

3、網(wǎng)卡調(diào)優(yōu)

對(duì)于網(wǎng)卡，也是可以調(diào)優(yōu)的，這對(duì)于千兆以及網(wǎng)網(wǎng)卡非常必要，在Linux下，我們可以用ifconfig查看網(wǎng)上的統(tǒng)計(jì)信息，如果我們看到overrun上有數(shù)據(jù)，我們就可能需要調(diào)整一下txqueuelen的尺寸（一般默認(rèn)為1000），我們可以調(diào)大一些，如：ifconfig eth0 txqueuelen 5000。Linux下還有一個(gè)命令叫：ethtool可以用于設(shè)置網(wǎng)卡的緩沖區(qū)大小。在Windows下，我們可以在網(wǎng)卡適配器中的高級(jí)選項(xiàng)卡中調(diào)整相關(guān)的參數(shù)（如：Receive Buffers, Transmit Buffer等，不同的網(wǎng)卡有不同的參數(shù)）。把Buffer調(diào)大對(duì)于需要大數(shù)據(jù)量的網(wǎng)絡(luò)傳輸非常有效。

4、其它網(wǎng)絡(luò)性能

關(guān)于多路復(fù)用技術(shù)，也就是用一個(gè)線程來(lái)管理所有的TCP鏈接，有三個(gè)系統(tǒng)調(diào)用要重點(diǎn)注意：一個(gè)是select，這個(gè)系統(tǒng)調(diào)用只支持上限1024個(gè)鏈接，第二個(gè)是poll，其可以突破1024的限制，但是select和poll本質(zhì)上是使用的輪詢機(jī)制，輪詢機(jī)制在鏈接多的時(shí)候性能很差，因主是O(n)的算法，所以，epoll出現(xiàn)了，epoll是操作系統(tǒng)內(nèi)核支持的，僅當(dāng)在鏈接活躍時(shí)，操作系統(tǒng)才會(huì)callback，這是由操作系統(tǒng)通知觸發(fā)的，但其只有Linux Kernel 2.6以后才支持（準(zhǔn)確說(shuō)是2.5.44中引入的），當(dāng)然，如果所有的鏈接都是活躍的，過(guò)多的使用epoll_ctl可能會(huì)比輪詢的方式還影響性能，不過(guò)影響的不大。

另外，關(guān)于一些和DNS Lookup的系統(tǒng)調(diào)用要小心，比如：gethostbyaddr/gethostbyname，這個(gè)函數(shù)可能會(huì)相當(dāng)?shù)馁M(fèi)時(shí)，因?yàn)槠湟骄W(wǎng)絡(luò)上去找域名，因?yàn)镈NS的遞歸查詢，會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重超時(shí)，而又不能通過(guò)設(shè)置什么參數(shù)來(lái)設(shè)置time out，對(duì)此你可以通過(guò)配置hosts文件來(lái)加快速度，或是自己在內(nèi)存中管理對(duì)應(yīng)表，在程序啟動(dòng)時(shí)查好，而不要在運(yùn)行時(shí)每次都查。另外，在多線程下面，gethostbyname會(huì)一個(gè)更嚴(yán)重的問(wèn)題，就是如果有一個(gè)線程的gethostbyname發(fā)生阻塞，其它線程都會(huì)在gethostbyname處發(fā)生阻塞，這個(gè)比較變態(tài)，要小心。（可以試試GNU的gethostbyname_r()，這個(gè)的性能要好一些） 這種到網(wǎng)上找信息的東西很多，比如，如果你的Linux使用了NIS，或是NFS，某些用戶或文件相關(guān)的系統(tǒng)調(diào)用就很慢，所以要小心。

4.4系統(tǒng)調(diào)優(yōu)

1、I/O模型

前面說(shuō)到過(guò)select/poll/epoll這三個(gè)系統(tǒng)調(diào)用，我們都知道，Unix/Linux下把所有的設(shè)備都當(dāng)成文件來(lái)進(jìn)行I/O，所以，那三個(gè)操作更應(yīng)該算是I/O相關(guān)的系統(tǒng)調(diào)用。說(shuō)到  I/O模型，這對(duì)于我們的I/O性能相當(dāng)重要，我們知道，Unix/Linux經(jīng)典的I/O方式是：

第一種，同步阻塞式I/O。

第二種，同步無(wú)阻塞方式。其通過(guò)fctnl設(shè)置 O_NONBLOCK 來(lái)完成。

第三種，對(duì)于select/poll/epoll這三個(gè)是I/O不阻塞，但是在事件上阻塞，算是：I/O異步，事件同步的調(diào)用。

第四種，AIO方式。這種I/O 模型是一種處理與 I/O 并行的模型。I/O請(qǐng)求會(huì)立即返回，說(shuō)明請(qǐng)求已經(jīng)成功發(fā)起了。在后臺(tái)完成I/O操作時(shí)，向應(yīng)用程序發(fā)起通知，通知有兩種方式：一種是產(chǎn)生一個(gè)信號(hào)，另一種是執(zhí)行一個(gè)基于線程的回調(diào)函數(shù)來(lái)完成這次 I/O 處理過(guò)程。

第四種因?yàn)闆](méi)有任何的阻塞，無(wú)論是I/O上，還是事件通知上，所以，其可以讓你充分地利用CPU，比起第二種同步無(wú)阻塞好處就是，第二種要你一遍一遍地去輪詢。Nginx之所以高效，是其使用了epoll和AIO的方式來(lái)進(jìn)行I/O的。

再說(shuō)一下Windows下的I/O模型：

a）一個(gè)是WriteFile系統(tǒng)調(diào)用，這個(gè)系統(tǒng)調(diào)用可以是同步阻塞的，也可以是同步無(wú)阻塞的，關(guān)于看文件是不是以O(shè)verlapped打開(kāi)的。關(guān)于同步無(wú)阻塞，需要設(shè)置其最后一個(gè)參數(shù)Overlapped，微軟叫Overlapped I/O，你需要WaitForSingleObject才能知道有沒(méi)有寫(xiě)完成。這個(gè)系統(tǒng)調(diào)用的性能可想而知。

b）另一個(gè)叫WriteFileEx的系統(tǒng)調(diào)用，其可以實(shí)現(xiàn)異步I/O，并可以讓你傳入一個(gè)callback函數(shù)，等I/O結(jié)束后回調(diào)之，但是這個(gè)回調(diào)的過(guò)程Windows是把callback函數(shù)放到了APC（Asynchronous Procedure Calls）的隊(duì)列中，然后，只用當(dāng)應(yīng)用程序當(dāng)前線程成為可被通知狀態(tài)（Alterable）時(shí)，才會(huì)被回調(diào)。只有當(dāng)你的線程使用了這幾個(gè)函數(shù)時(shí)WaitForSingleObjectEx, WaitForMultipleObjectsEx, 

MsgWaitForMultipleObjectsEx, SignalObjectAndWait 和 SleepEx，線程才會(huì)成為Alterable狀態(tài)?？梢?jiàn)，這個(gè)模型，還是有wait，所以性能也不高。

c）然后是IOCP – IO Completion Port，IOCP會(huì)把I/O的結(jié)果放在一個(gè)隊(duì)列中，但是，偵聽(tīng)這個(gè)隊(duì)列的不是主線程，而是專(zhuān)門(mén)來(lái)干這個(gè)事的一個(gè)或多個(gè)線程去干（老的平臺(tái)要你自己創(chuàng)建線程，新的平臺(tái)是你可以創(chuàng)建一個(gè)線程池）。IOCP是一個(gè)線程池模型。這個(gè)和Linux下的AIO模型比較相似，但是實(shí)現(xiàn)方式和使用方式完全不一樣。

當(dāng)然，真正提高I/O性能方式是把和外設(shè)的I/O的次數(shù)降到最低，最好沒(méi)有，所以，對(duì)于讀來(lái)說(shuō)，內(nèi)存cache通常可以從質(zhì)上提升性能，因?yàn)閮?nèi)存比外設(shè)快太多了。對(duì)于寫(xiě)來(lái)說(shuō)，cache住要寫(xiě)的數(shù)據(jù)，少寫(xiě)幾次，但是cache帶來(lái)的問(wèn)題就是實(shí)時(shí)性的問(wèn)題，也就是latency會(huì)變大，我們需要在寫(xiě)的次數(shù)上和響應(yīng)上做權(quán)衡。

2、多核CPU調(diào)優(yōu)

關(guān)于CPU的多核技術(shù)， CPU0是很關(guān)鍵的，如果0號(hào)CPU被用得過(guò)多時(shí)，別的CPU性能也會(huì)下降，因?yàn)镃PU0作用是有調(diào)整功能的，所以，我們不能任由操作系統(tǒng)負(fù)載均衡，因?yàn)槲覀冏约焊私庾约旱某绦?，所以，我們可以手?dòng)的為其分配CPU核，而不會(huì)過(guò)多地占用CPU0，或是讓我們關(guān)鍵進(jìn)程和一堆別的進(jìn)程擠在一起。

對(duì)于Windows來(lái)說(shuō)，我們可以通過(guò)“任務(wù)管理器”中的“進(jìn)程”而中右鍵菜單中的“設(shè)置相關(guān)性……”（Set Affinity…）來(lái)設(shè)置并限制這個(gè)進(jìn)程能被運(yùn)行在哪些核上。

對(duì)于Linux來(lái)說(shuō)，可以使用taskset命令來(lái)設(shè)置（你可以通過(guò)安裝schedutils來(lái)安裝這個(gè)命令：apt-get install schedutils）

多核CPU還有一個(gè)技術(shù)叫NUMA技術(shù)（Non-Uniform Memory Access）。傳統(tǒng)的多核運(yùn)算是使用SMP(Symmetric Multi-Processor )模式，多個(gè)處理器共享一個(gè)集中的存儲(chǔ)器和I/O總線。于是就會(huì)出現(xiàn)一致存儲(chǔ)器訪問(wèn)的問(wèn)題，一致性通常意味著性能問(wèn)題。NUMA模式下，處理器被劃分成多個(gè)node， 每個(gè)node有自己的本地存儲(chǔ)器空間。在Linux下，對(duì)NUMA調(diào)優(yōu)的命令是：numactl 。如下面的命令：（指定命令“myprogram arg1 arg2”運(yùn)行在node 0 上，其內(nèi)存分配在node 0 和 1上）

numactl --cpubind=0 --membind=0,1 myprogram arg1 arg2

當(dāng)然，上面這個(gè)命令并不好，因?yàn)閮?nèi)存跨越了兩個(gè)node，這非常不好。最好的方式是只讓程序訪問(wèn)和自己運(yùn)行一樣的node，如：

$ numactl --membind 1 --cpunodebind 1 --localalloc myapplication

3、文件系統(tǒng)調(diào)優(yōu)

因?yàn)槲募到y(tǒng)也是有cache的，所以，為了讓文件系統(tǒng)有最大的性能：首要的事情就是分配足夠大的內(nèi)存，這個(gè)非常關(guān)鍵，在Linux下可以使用free命令來(lái)查看 free/used/buffers/cached，理想來(lái)說(shuō)，buffers和cached應(yīng)該有40%左右；然后是一個(gè)快速的硬盤(pán)控制器，SCSI會(huì)好很多；最快的是Intel SSD 固態(tài)硬盤(pán)，速度超快，但是寫(xiě)次數(shù)有限。

接下來(lái)，我們就可以調(diào)優(yōu)文件系統(tǒng)配置了，對(duì)于Linux的Ext3/4來(lái)說(shuō)，幾乎在所有情況下都有所幫助的一個(gè)參數(shù)是關(guān)閉文件系統(tǒng)訪問(wèn)時(shí)間，在/etc/fstab下看看你的文件系統(tǒng)有沒(méi)有noatime參數(shù)（一般來(lái)說(shuō)應(yīng)該有），還有一個(gè)是dealloc，它可以讓系統(tǒng)在最后時(shí)刻決定寫(xiě)入文件發(fā)生時(shí)使用哪個(gè)塊，可優(yōu)化這個(gè)寫(xiě)入程序。還要注意一下三種日志模式：data=journal、data=ordered和data=writeback。默認(rèn)設(shè)置data=ordered提供性能和防護(hù)之間的最佳平衡。

當(dāng)然，對(duì)于這些來(lái)說(shuō)，ext4的默認(rèn)設(shè)置基本上是最佳優(yōu)化了。

這里介紹一個(gè)Linux下的查看I/O的命令—— iotop，可以讓你看到各進(jìn)程的磁盤(pán)讀寫(xiě)的負(fù)載情況。

4.5數(shù)據(jù)庫(kù)調(diào)優(yōu)

1、數(shù)據(jù)庫(kù)引擎調(diào)優(yōu)

數(shù)據(jù)庫(kù)的鎖的方式。這個(gè)非常地重要。并發(fā)情況下，鎖是非常影響性能的。各種隔離級(jí)別，行鎖，表鎖，頁(yè)鎖，讀寫(xiě)鎖，事務(wù)鎖，以及各種寫(xiě)優(yōu)先還是讀優(yōu)先機(jī)制。性能最高的是不要鎖，所以，分庫(kù)分表，冗余數(shù)據(jù)，減少一致性事務(wù)處理，可以有效地提高性能。NoSQL就是犧牲了一致性和事務(wù)處理，并冗余數(shù)據(jù)，從而達(dá)到了分布式和高性能。

數(shù)據(jù)庫(kù)的存儲(chǔ)機(jī)制。不但要搞清楚各種類(lèi)型字段是怎么存儲(chǔ)的，更重要的是數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式，是怎么分區(qū)的，是怎么管理的，比如Oracle的數(shù)據(jù)文件，表空間，段，等等。了解清楚這個(gè)機(jī)制可以減輕很多的I/O負(fù)載。比如：MySQL下使用show engines;可以看到各種存儲(chǔ)引擎的支持。不同的存儲(chǔ)引擎有不同的側(cè)重點(diǎn)，針對(duì)不同的業(yè)務(wù)或數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)會(huì)讓你有不同的性能。

數(shù)據(jù)庫(kù)的分布式策略。最簡(jiǎn)單的就是復(fù)制或鏡像，需要了解分布式的一致性算法，或是主主同步，主從同步。通過(guò)了解這種技術(shù)的機(jī)理可以做到數(shù)據(jù)庫(kù)級(jí)別的水平擴(kuò)展。

2、SQL語(yǔ)句優(yōu)化

關(guān)于SQL語(yǔ)句的優(yōu)化，首先也是要使用工具，比如：MySQL SQL Query Analyzer，Oracle SQL Performance Analyzer，或是微軟SQL Query Analyzer，基本上來(lái)說(shuō)，所有的RMDB都會(huì)有這樣的工具，來(lái)讓你查看你的應(yīng)用中的SQL的性能問(wèn)題。 還可以使用explain來(lái)看看SQL語(yǔ)句最終Execution Plan會(huì)是什么樣的。

還有一點(diǎn)很重要，數(shù)據(jù)庫(kù)的各種操作需要大量的內(nèi)存，所以服務(wù)器的內(nèi)存要夠，優(yōu)其應(yīng)對(duì)那些多表查詢的SQL語(yǔ)句，那是相當(dāng)?shù)暮膬?nèi)存。

下面簡(jiǎn)單說(shuō)幾個(gè)會(huì)有性能問(wèn)題的SQL：

1）全表檢索。比如：select * from user where lastname = “xxxx”，這樣的SQL語(yǔ)句基本上是全表查詢，線性復(fù)雜度O(n)，記錄數(shù)越多，性能也越差（如：100條記錄的查找要50ms，一百萬(wàn)條記錄需要5分鐘）。對(duì)于這種情況，我們可以有兩種方法提高性能：一種方法是分表，把記錄數(shù)降下來(lái)，另一種方法是建索引（為lastname建索引）。索引就像是key-value的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)一樣，key就是where后面的字段，value就是物理行號(hào)，對(duì)索引的搜索復(fù)雜度是基本上是O(log(n)) ——用B-Tree實(shí)現(xiàn)索引（如：100條記錄的查找要50ms，一百萬(wàn)條記錄需要100ms）。

2）索引。對(duì)于索引字段，最好不要在字段上做計(jì)算、類(lèi)型轉(zhuǎn)換、函數(shù)、空值判斷、字段連接操作，這些操作都會(huì)破壞索引原本的性能。當(dāng)然，索引一般都出現(xiàn)在Where或是Order by字句中，所以對(duì)Where和Order by子句中的字段最好不要進(jìn)行計(jì)算操作，或是加上什么NOT之類(lèi)的，或是使用什么函數(shù)。

3）多表查詢。關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)最多的操作就是多表查詢，多表查詢主要有三個(gè)關(guān)鍵字，EXISTS，IN和JOIN。基本來(lái)說(shuō)，現(xiàn)代的數(shù)據(jù)引擎對(duì)SQL語(yǔ)句優(yōu)化得都挺好的，JOIN和IN/EXISTS在結(jié)果上有些不同，但性能基本上都差不多。有人說(shuō)，EXISTS的性能要好于IN，IN的性能要好于JOIN，個(gè)人覺(jué)得，這個(gè)還要看你的數(shù)據(jù)、schema和SQL語(yǔ)句的復(fù)雜度，對(duì)于一般的簡(jiǎn)單的情況來(lái)說(shuō)，都差不多，所以千萬(wàn)不要使用過(guò)多的嵌套，千萬(wàn)不要讓你的SQL太復(fù)雜，寧可使用幾個(gè)簡(jiǎn)單的SQL也不要使用一個(gè)巨大無(wú)比的嵌套N級(jí)的SQL。還有人說(shuō)，如果兩個(gè)表的數(shù)據(jù)量差不多，Exists的性能可能會(huì)高于In，In可能會(huì)高于Join，如果這兩個(gè)表一大一小，那么子查詢中，Exists用大表，In則用小表。

4）JOIN操作。有人說(shuō)，Join表的順序會(huì)影響性能，只要Join的結(jié)果集是一樣，性能和join的次序無(wú)關(guān)。因?yàn)楹笈_(tái)的數(shù)據(jù)庫(kù)引擎會(huì)幫我們優(yōu)化的。Join有三種實(shí)現(xiàn)算法，嵌套循環(huán)，排序歸并，和Hash式的Join。（MySQL只支持第一種）

嵌套循環(huán)，就好像是我們常見(jiàn)的多重嵌套循環(huán)。注意，前面的索引說(shuō)過(guò)，數(shù)據(jù)庫(kù)的索引查找算法用的是B-Tree，這是O(log(n))的算法，所以，整個(gè)算法復(fù)法度應(yīng)該是O(log(n)) * O(log(m)) 這樣的。

Hash式的Join，主要解決嵌套循環(huán)的O(log(n))的復(fù)雜，使用一個(gè)臨時(shí)的hash表來(lái)標(biāo)記。

排序歸并，意思是兩個(gè)表按照查詢字段排好序，然后再合并。當(dāng)然，索引字段一般是排好序的。

總之，具體要看什么樣的數(shù)據(jù)，什么樣的SQL語(yǔ)句，你才知道用哪種方法最好。

5）部分結(jié)果集。我們知道MySQL里的Limit關(guān)鍵字，Oracle里的rownum，SQL Server里的Top都是在限制前幾條的返回結(jié)果。這給了我們數(shù)據(jù)庫(kù)引擎很多可以調(diào)優(yōu)的空間。一般來(lái)說(shuō)，返回top n的記錄數(shù)據(jù)需要我們使用order by，注意在這里我們需要為order by的字段建立索引。有了被建索引的order by后，會(huì)讓我們的select語(yǔ)句的性能不會(huì)被記錄數(shù)的所影響。使用這個(gè)技術(shù)，一般來(lái)說(shuō)我們前臺(tái)會(huì)以分頁(yè)方式來(lái)顯現(xiàn)數(shù)據(jù)，MySQL用的是OFFSET，SQL Server用的是FETCH NEXT，這種Fetch的方式其實(shí)并不好是線性復(fù)雜度，所以，如果我們能夠知道order by字段的第二頁(yè)的起始值，我們就可以在where語(yǔ)句里直接使用>=的表達(dá)式來(lái)select，這種技術(shù)叫seek，而不是fetch，seek的性能比f(wàn)etch要高很多。

6）字符串。正如我前面所說(shuō)的，字符串操作對(duì)性能上有非常大的噩夢(mèng)，所以，能用數(shù)據(jù)的情況就用數(shù)字，比如：時(shí)間，工號(hào)，等。

7）全文檢索。千萬(wàn)不要用Like之類(lèi)的東西來(lái)做全文檢索，如果要玩全文檢索，可以嘗試使用Sphinx。

8）其它。

不要select *，而是明確指出各個(gè)字段，如果有多個(gè)表，一定要在字段名前加上表名，不要讓引擎去算。

不要用Having，因?yàn)槠湟闅v所有的記錄。性能差得不能再差。

盡可能地使用UNION ALL  取代  UNION。

索引過(guò)多，insert和delete就會(huì)越慢。而update如果update多數(shù)索引，也會(huì)慢，但是如果只update一個(gè)，則只會(huì)影響一個(gè)索引表。

5性能調(diào)優(yōu)（業(yè)務(wù)和設(shè)計(jì)層面）

無(wú)論你怎么設(shè)計(jì)，你的系統(tǒng)一定要能容易地水平擴(kuò)展。也就是說(shuō)，你的整個(gè)數(shù)據(jù)流中，所有的環(huán)節(jié)都要能夠水平擴(kuò)展。

5.1前端性能優(yōu)化技術(shù)

5.1.1前端負(fù)載均衡

通過(guò)DNS的負(fù)載均衡器（一般在路由器上根據(jù)路由的負(fù)載重定向）可以把用戶的訪問(wèn)均勻地分散在多個(gè)Web服務(wù)器上。這樣可以減少Web服務(wù)器的請(qǐng)求負(fù)載。因?yàn)閔ttp的請(qǐng)求都是短作業(yè)，所以，可以通過(guò)很簡(jiǎn)單的負(fù)載均衡器來(lái)完成這一功能。最好是有CDN網(wǎng)絡(luò)讓用戶連接與其最近的服務(wù)器（CDN通常伴隨著分布式存儲(chǔ)）。對(duì)前端頁(yè)面也有些優(yōu)化要求：

• 減少前端鏈接數(shù)
• 減少網(wǎng)頁(yè)大小增加帶寬
• 前端頁(yè)面靜態(tài)化

5.1.2優(yōu)化查詢

很多人查詢都是在查一樣的，完全可以用反向代理合并這些并發(fā)的相同的查詢。這樣的技術(shù)主要用查詢結(jié)果緩存來(lái)實(shí)現(xiàn)，第一次查詢走數(shù)據(jù)庫(kù)獲得數(shù)據(jù)，并把數(shù)據(jù)放到緩存，后面的查詢統(tǒng)統(tǒng)直接訪問(wèn)高速緩存。為每個(gè)查詢作Hash，使用NoSQL的技術(shù)可以完成這個(gè)優(yōu)化。（這個(gè)技術(shù)也可以用做靜態(tài)頁(yè)面）

5.1.3緩存的問(wèn)題

緩存可以用來(lái)緩存動(dòng)態(tài)頁(yè)面，也可以用來(lái)緩存查詢的數(shù)據(jù)。緩存通常有那么幾個(gè)問(wèn)題：

1）緩存的更新。也叫緩存和數(shù)據(jù)庫(kù)的同步。有這么幾種方法，一是緩存time out，讓緩存失效，重查，二是，由后端通知更新，一量后端發(fā)生變化，通知前端更新。前者實(shí)現(xiàn)起來(lái)比較簡(jiǎn)單，但實(shí)時(shí)性不高，后者實(shí)現(xiàn)起來(lái)比較復(fù)雜 ，但實(shí)時(shí)性高。

2）緩存的換頁(yè)。內(nèi)存可能不夠，所以，需要把一些不活躍的數(shù)據(jù)換出內(nèi)存，這個(gè)和操作系統(tǒng)的內(nèi)存換頁(yè)和交換內(nèi)存很相似。FIFO、LRU、LFU都是比較經(jīng)典的換頁(yè)算法。

3）緩存的重建和持久化。緩存在內(nèi)存，系統(tǒng)總要維護(hù)，所以，緩存就會(huì)丟失，如果緩存沒(méi)了，就需要重建，如果數(shù)據(jù)量很大，緩存重建的過(guò)程會(huì)很慢，這會(huì)影響生產(chǎn)環(huán)境，所以，緩存的持久化也是需要考慮的。

諸多強(qiáng)大的NoSQL都很好支持了上述三大緩存的問(wèn)題。

5.2后端性能優(yōu)化技術(shù)

前面討論了前端性能的優(yōu)化技術(shù)，于是前端可能就不是瓶頸問(wèn)題了。那么性能問(wèn)題就會(huì)到后端數(shù)據(jù)上來(lái)了。下面說(shuō)幾個(gè)后端常見(jiàn)的性能優(yōu)化技術(shù)。

5.2.1數(shù)據(jù)冗余

關(guān)于數(shù)據(jù)冗余，也就是說(shuō)，把我們的數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)冗余處理，也就是減少表連接這樣的開(kāi)銷(xiāo)比較大的操作，但這樣會(huì)犧牲數(shù)據(jù)的一致性。風(fēng)險(xiǎn)比較大。很多人把NoSQL用做數(shù)據(jù)，快是快了，因?yàn)閿?shù)據(jù)冗余了，但這對(duì)數(shù)據(jù)一致性有大的風(fēng)險(xiǎn)。這需要根據(jù)不同的業(yè)務(wù)進(jìn)行分析和處理。（注意：用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)很容易移植到NoSQL上，但是反過(guò)來(lái)從NoSQL到關(guān)系型就難了）

5.2.2數(shù)據(jù)鏡像

幾乎所有主流的數(shù)據(jù)庫(kù)都支持鏡像，也就是replication。數(shù)據(jù)庫(kù)的鏡像帶來(lái)的好處就是可以做負(fù)載均衡。把一臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)的負(fù)載均分到多臺(tái)上，同時(shí)又保證了數(shù)據(jù)一致性（如Oracle的SCN）。最重要的是，這樣還可以有高可用性，一臺(tái)廢了，還有另一臺(tái)在服務(wù)。

數(shù)據(jù)鏡像的數(shù)據(jù)一致性可能是個(gè)復(fù)雜的問(wèn)題，所以我們要在單條數(shù)據(jù)上進(jìn)行數(shù)據(jù)分區(qū)，也就是說(shuō)，把一個(gè)暢銷(xiāo)商品的庫(kù)存均分到不同的服務(wù)器上，如，一個(gè)暢銷(xiāo)商品有1萬(wàn)的庫(kù)存，我們可以設(shè)置10臺(tái)服務(wù)器，每臺(tái)服務(wù)器上有1000個(gè)庫(kù)存，這就好像B2C的倉(cāng)庫(kù)一樣。

5.2.3數(shù)據(jù)分區(qū)

數(shù)據(jù)鏡像不能解決的一個(gè)問(wèn)題就是數(shù)據(jù)表里的記錄太多，導(dǎo)致數(shù)據(jù)庫(kù)操作太慢。所以，把數(shù)據(jù)分區(qū)。數(shù)據(jù)分區(qū)有很多種做法，一般來(lái)說(shuō)有下面這幾種：

1）把數(shù)據(jù)把某種邏輯來(lái)分類(lèi)。比如火車(chē)訂票系統(tǒng)可按各種車(chē)型分，可以按始發(fā)站分，可以按目的地分……，反正就是把一張表拆成多張有一樣的字段但是不同種類(lèi)的表，這樣，這些表就可以存在不同的機(jī)器上以達(dá)到分擔(dān)負(fù)載的目的。

2）把數(shù)據(jù)按字段分。比如把一些不經(jīng)常改的數(shù)據(jù)放在一個(gè)表里，經(jīng)常改的數(shù)據(jù)放在另外多個(gè)表里。把一張表變?yōu)?對(duì)1的關(guān)系，這樣，你可以減少表的字段個(gè)數(shù)，同樣可以提升一定的性能。另外，字段多會(huì)造成一條記錄的存儲(chǔ)會(huì)被放到不同的頁(yè)表里，這對(duì)于讀寫(xiě)性能都有問(wèn)題。但這樣一來(lái)會(huì)有很多復(fù)雜的控制。

3）平均分表。因?yàn)榈谝环N方法是并不一定平均分均，可能某個(gè)種類(lèi)的數(shù)據(jù)還是很多。所以，也有采用平均分配的方式，通過(guò)主鍵ID的范圍來(lái)分表。

4）同一數(shù)據(jù)分區(qū)。也就是把同一商品的庫(kù)存值分到不同的服務(wù)器上，比如有10000個(gè)庫(kù)存，可以分到10臺(tái)服務(wù)器上，一臺(tái)上有1000個(gè)庫(kù)存。然后負(fù)載均衡。

這三種分區(qū)都有好有壞。最常用的還是第一種。數(shù)據(jù)一旦分區(qū)，你就需要有一個(gè)或是多個(gè)調(diào)度來(lái)讓你的前端程序知道去哪里找數(shù)據(jù)。

5.2.4后端系統(tǒng)負(fù)載均衡

前面說(shuō)了數(shù)據(jù)分區(qū)，數(shù)據(jù)分區(qū)可以在一定程度上減輕負(fù)載，但是無(wú)法減輕熱銷(xiāo)商品的負(fù)載。這就需要使用數(shù)據(jù)鏡像來(lái)減輕負(fù)載。使用數(shù)據(jù)鏡像，必然要使用負(fù)載均衡，在后端，我們可能很難使用像路由器上的負(fù)載均衡器，因?yàn)槟鞘蔷饬髁康模驗(yàn)榱髁坎⒉淮矸?wù)器的繁忙程度。因此，我們需要一個(gè)任務(wù)分配系統(tǒng)，其還能監(jiān)控各個(gè)服務(wù)器的負(fù)載情況。

任務(wù)分配服務(wù)器有一些難點(diǎn)：

負(fù)載情況比較復(fù)雜。什么叫忙？是CPU高？還是磁盤(pán)I/O高？還是內(nèi)存使用高？還是并發(fā)高？還是內(nèi)存換頁(yè)率高？你可能需要全部都要考慮。這些信息要發(fā)送給那個(gè)任務(wù)分配器上，由任務(wù)分配器挑選一臺(tái)負(fù)載最輕的服務(wù)器來(lái)處理。

任務(wù)分配服務(wù)器上需要對(duì)任務(wù)隊(duì)列，不能丟任務(wù)，所以還需要持久化。并且可以以批量的方式把任務(wù)分配給計(jì)算服務(wù)器。

任務(wù)分配服務(wù)器死了怎么辦？這里需要一些如Live-Standby或是failover等高可用性的技術(shù)。我們還需要注意那些持久化了的任務(wù)的隊(duì)列如何轉(zhuǎn)移到別的服務(wù)器上的問(wèn)題。

有很多系統(tǒng)都用靜態(tài)的方式來(lái)分配，有的用hash，有的就簡(jiǎn)單地輪流分析。這些都不夠好，一個(gè)是不能完美地負(fù)載均衡，另一個(gè)靜態(tài)的方法的致命缺陷是，如果有一臺(tái)計(jì)算服務(wù)器死機(jī)了，或是我們需要加入新的服務(wù)器，對(duì)于我們的分配器來(lái)說(shuō)，都需要知道的。另外，還要重算哈希（一致性hash可以部分解決這個(gè)問(wèn)題）。

還有一種方法是使用搶占式的方式進(jìn)行負(fù)載均衡，由下游的計(jì)算服務(wù)器去任務(wù)服務(wù)器上拿任務(wù)。讓這些計(jì)算服務(wù)器自己決定自己是否要任務(wù)。這樣的好處是可以簡(jiǎn)化系統(tǒng)的復(fù)雜度，而且還可以任意實(shí)時(shí)地減少或增加計(jì)算服務(wù)器。但是唯一不好的就是，如果有一些任務(wù)只能在某種服務(wù)器上處理，這可能會(huì)引入一些復(fù)雜度。不過(guò)總體來(lái)說(shuō)，這種方法可能是比較好的負(fù)載均衡。

5.2.5異步、 throttle 和 批量處理

異步、throttle（節(jié)流閥） 和批量處理都需要對(duì)并發(fā)請(qǐng)求數(shù)做隊(duì)列處理的。

異步在業(yè)務(wù)上一般來(lái)說(shuō)就是收集請(qǐng)求，然后延時(shí)處理。在技術(shù)上就是可以把各個(gè)處理程序做成并行的，也就可以水平擴(kuò)展了。但是異步的技術(shù)問(wèn)題大概有這些，a）被調(diào)用方的結(jié)果返回，會(huì)涉及進(jìn)程線程間通信的問(wèn)題。b）如果程序需要回滾，回滾會(huì)有點(diǎn)復(fù)雜。c）異步通常都會(huì)伴隨多線程多進(jìn)程，并發(fā)的控制也相對(duì)麻煩一些。d）很多異步系統(tǒng)都用消息機(jī)制，消息的丟失和亂序也會(huì)是比較復(fù)雜的問(wèn)題。

throttle 技術(shù)其實(shí)并不提升性能，這個(gè)技術(shù)主要是防止系統(tǒng)被超過(guò)自己不能處理的流量給搞垮了，這其實(shí)是個(gè)保護(hù)機(jī)制。使用throttle技術(shù)一般來(lái)說(shuō)是對(duì)于一些自己無(wú)法控制的系統(tǒng)，比如，和你網(wǎng)站對(duì)接的銀行系統(tǒng)。

批量處理的技術(shù)，是把一堆基本相同的請(qǐng)求批量處理。比如，大家同時(shí)購(gòu)買(mǎi)同一個(gè)商品，沒(méi)有必要你買(mǎi)一個(gè)我就寫(xiě)一次數(shù)據(jù)庫(kù)，完全可以收集到一定數(shù)量的請(qǐng)求，一次操作。批量處理的問(wèn)題是流量低，所以，批量處理的系統(tǒng)一般都會(huì)設(shè)置上兩個(gè)閥值，一個(gè)是作業(yè)量，另一個(gè)是timeout，只要有一個(gè)條件滿足，就會(huì)開(kāi)始提交處理。

所以，只要是異步，一般都會(huì)有throttle機(jī)制，一般都會(huì)有隊(duì)列來(lái)排隊(duì)，有隊(duì)列，就會(huì)有持久化，而系統(tǒng)一般都會(huì)使用批量的方式來(lái)處理。

但是從業(yè)務(wù)和用戶需求上來(lái)說(shuō)可能還有一些值得我們?nèi)ド钊胨伎嫉牡胤剑?）隊(duì)列的DoS攻擊。2）對(duì)列的一致性3）隊(duì)列的等待時(shí)間。

說(shuō)明：本文部分內(nèi)容來(lái)自酷 殼 – CoolShell.cn 《性能調(diào)優(yōu)攻略》、《由12306.cn談?wù)劸W(wǎng)站性能技術(shù)》,結(jié)合自己有限的性能測(cè)試經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行了部分補(bǔ)充、節(jié)選和整理。希望對(duì)這方面感興趣的朋友更好的系統(tǒng)性了解性能測(cè)試。