中小型網站架構分析及優化
先看網站架構圖：
以上網站架構廣泛運用中大型網站中，本文從架構每一層分析所用主流技術和解決手段，有助于初入網站運維朋友們，進一步對網站架構認識，從而自己形成一套架構概念。
第一層：CDN
國內網絡分布主要南電信北聯通，造成跨地區訪問延遲大問題，對于有一定訪問量網站來說，增加CDN（內容分發網絡）層可有效改善此現象，也是網站加 速的最好選擇。CDN把網站頁面緩存到全國分布的節點上，用戶訪問時從最近的機房獲取數據，這樣大大減少網絡訪問的路徑。如果想自己搭建CDN，不建議這 么做，因為什么呢？其實說白了，就是什么事別往運維上攔。CDN架構部署不復雜，影響效果的因素卻很多，后期管理維護也比較復雜，想達到預期的效果確非易 事，這是一個費力不討好的活，最后老板還是感覺是你能力不足。建議找專做CDN的公司，費用也不貴，有抗流量攻擊能力，效果也很好，運維也少很多事，何樂 而不為呢！
第二層：反向代理（網頁緩存）
如果CDN沒有緩存要請求的數據則向這層發起請求，在代理服務器配置緩存功能（本地），代理服務器就查找本地緩存是否有CDN請求的數據，如果有就直接返回給CDN，如果沒有則請求后端負載均衡器然后轉發給WEB服務器返回數據給代理服務器，代理服務器再將結果給CDN。代理服務器一般緩存不經常變動的靜態頁面，如image、js、css、html等，主流的緩存軟件有Squid、Varnish、Nginx。
第三層：負載均衡
訪問量較大的網站都會用到負載均衡，因為這是解決單臺服務器性能瓶頸的最好辦法。反向代理將請求轉發給負載均衡器，負載均衡器根據算法（輪訓、負載 情況選擇后端等）交給后端WEB服務處理，WEB服務處理完成后直接返回數據給反向代理服務器。負載均衡合理分配請求給后端多臺WEB服務器，減輕單臺服 務器并發負載，并保證服務可用性。主流的負載均衡軟件有LVS、HAProxy、Nginx。
第四層：WEB服務
WEB服務是處理用戶請求的，WEB服務處理效率，直接影響到訪問速度，為避免這層因素造成訪問慢，應對其進行調優，讓WEB服務發揮到最佳狀態。常見的WEB服務有Apache和Nginx。
Apache優化：
1).mod_deflate壓縮模塊
查看是否加載：
# apachectl M |grep deflate
如果沒有安裝使用apxs編譯進去：
# /usr/local/apache/bin/apxs c I A apache源碼目錄/modules/mod_deflate.c
deflate配置參數：
- DeflateCompressionLevel6 #壓縮等級（1-9），數值越大效率越高，消耗CPU也就越高
- SetOutputFilterDEFLATE #啟用壓縮
- AddOutputFilterByTypeDEFLATE text/html text/plain text/xml #壓縮類型
- AddOutputFilterByTypeDEFLATE css js html htm xml php
2).mod_expires緩存模塊
查看是否加載：
# apachectl M |grep expires
如果沒有安裝使用apxs編譯進去：
# /usr/local/apache/bin/apxs c I A apache源碼目錄/modules/mod_expires.c
再在httpd.conf啟用模塊：LoadModule expires_module modules/mod_expires.so
緩存機制有三種用法：全局、目錄和虛擬主機
全局配置，在配置文件末尾添加：
ExpiresActiveon #啟用有效期控制，會自動清除已過期的緩存，然后從服務器獲取新的
ExpiresDefault "accessplus 1 days" #默認任意格式的文檔都是1天后過期
ExpiresByTypetext/html "access plus 12 months"
ExpiresByTypeimage/jpg "access plus 12 months" #jpg格式圖片緩存12月
3).工作模式選擇及優化
apache有兩種常見工作模式，worker和prefork，默認是worker，是混合型的MPM（多路處理模塊），支持多進程和多線程，由 線程來處理請求，所以可以處理更多請求，提高并發能力，系統資源開銷也小于基于進程的MPM，由于線程使用進程內存空間，進程崩潰會導致其下線程崩潰。而 prefork是非線程型MPM，進程占用系統資源也比worker多，由于進程處理連接，在工作效率上也比worker更穩定。可通過apache2 l查看當前工作模式，在編譯時使用—with-mpm參數指定工作模式。根據自己業務需求選擇不同工作模式，再適當增加工作模式相關參數，可提高處理能 力。
配置參數說明：
- StartServers 8 #默認啟動8個httpd進程
- MinSpareServers 5 #最小的空閑進程數
- MaxSpareServers 20 #最大的空閑進程數，如果大于這個值，apache會自動kill一些進程
- ServerLimit 256 #服務器允許進程數的上限
- MaxClients 256 #同時最多發起多少個訪問，超過則進入隊列等待
- MaxRequestsPerChild 4000 #每個進程啟動的最大線程
Nginx優化：
1).gzip壓縮模塊
- http {
- ……
- gzip on;
- gzip_min_length 1k; #允許壓縮的頁面最小字節數，默認是0，多大都壓縮，小于1k的可能適得其反
- gzip_buffers 4 16k; #gzip申請內存的大小，按數據大小的4倍去申請內存
- gzip_http_version 1.0; #識別http協議版本
- gzip_comp_level 2; #壓縮級別，1壓縮比最小，處理速度最快，9壓縮比最大，處理速度最慢
- gzip_types text/plainapplication/x-javascripttext/css application/xml image/jpg; #壓縮數據類型
- gzip_vary on; #根據客戶端的http頭來判斷，是否需要壓縮
- }
2).expires緩存模塊
- server {
- location ~ .*.(gif|jpg|png|bmp|swf)$ #緩存數據后綴類型
- {
- expires 30d; #使用expires緩存模塊，緩存到客戶端30天
- }
- location ~ .*.( jsp|js|css)?$
- {
- expires 1d;
- }
- }
3).fastcgi優化
nginx不支持直接調用或者解析動態程序（php），必須通過fastcgi（通用網關接口）來啟動php-fpm進程來解析php腳本。也就是 說用戶請求先到nginx，nginx再將動態解析交給fastcgi，fastcgi啟動php-fpm解析php腳本。所以我們有必要對 fastcgi和php-fpm進行適當的參數優化。
- http {
- ……
- fastcgi_cache_path/usr/local/nginx/fastcgi_cache levels=1:2 keys_zone=TEST:10m inactive=5m;
- # FastCGI緩存指定一個文件路徑、目錄結構等級、關鍵字區域存儲時間和非活動刪除時間
- fastcgi_connect_timeout 300; #指定連接到后端FastCGI的超時時間
- fastcgi_send_timeout 300; #指定向FastCGI傳送請求的超時時間
- fastcgi_read_timeout 300; #指定接收FastCGI應答的超時時間
- fastcgi_buffer_size 64k; #指定讀取FastCGI應答第一部分需要多大的緩沖區
- fastcgi_buffers 4 64k; #指定本地需要用多少盒多大的緩沖區來緩沖FastCGI的應答請求
- fastcgi_busy_buffers_size 128k;
- fastcgi_temp_file_write_size 128k; #表示在寫入緩存文件時使用多大的數據塊，默認值是fastcgi_buffers的兩倍
- fastcgi_cache TEST; #開啟fastcgi_cache緩存并指定一個TEST名稱
- fastcgi_cache_valid 200 302 1h; #指定200、302應答代碼的緩存1小時
- fastcgi_cache_valid 301 1d; #將301應答代碼緩存1天
- fastcgi_cache_valid any 1m; #將其他應答均緩存1分鐘
- {
- php-fpm.conf配置參數：
- pm =dynamic #兩種控制子進程方式（static和dynamic）
- pm.max_children= 5 #同一時間存活的最大子進程數
- pm.start_servers= 2 #啟動時創建的進程數
- pm.min_spare_servers= 1 #最小php-fpm進程數
- pm.max_spare_servers= 3 #最大php-fpm進程數
4).proxy_cache本地緩存模塊
- http {
- ……
- proxy_temp_path /usr/local/nginx/proxy_cache/temp; #緩存臨時目錄
- proxy_cache_path /usr/local/nginx/proxy_cache/cache levels=1:2 keys_zone=one:10m inactive=1d max_size=1g;
- #緩存文件實際目錄，levels定義層級目錄，1:2說明1是一級目錄，2是二級目錄，keys_zone存儲元數據，并分配10M內存空間。inctive表示1天沒有被訪問的緩存就刪除，默認10分鐘。max_size是最大分配磁盤空間
- server {
- listen 80;
- server_name 192.168.1.10;
- location / {
- proxy_cache one; #調用緩存區
- #proxy_cache_valid 200 304 12h; #可根據HTTP狀態碼設置不同的緩存時間
- proxy_cache_valid any 10m; #緩存有效期為10分鐘
- }
- #清除URL緩存，允許來自哪個網段的IP可以清除緩存（需要安裝第三方模塊"ngx_cache_purge"）,清除URL緩存方法：訪問http://192.168.1.10/purge/文件名
- location ~ /purge(/.*){
- allow 127.0.0.1;
- allow 192.168.1.0/24;
- deny all;
- proxy_cache_purge cache_one$host$1$is_args$args;
- }
- }
小結：
啟用壓縮模塊可以節省一部分帶寬，會增加WEB端CPU處理，但在上圖網站架構中，WEB端啟用壓縮模塊并沒有起到作用，因為傳輸到上層走的是局域 網。對于直接面向用戶的架構還是要啟用的。WEB也不用啟用expires模塊，因為有了反向代理服務器和CDN，所以到不了用戶瀏覽器，開啟起不到作 用。
如果反向代理使用nginx做代理，可開啟expires模塊，將靜態文件緩存到用戶瀏覽器，瀏覽器發起請求時，先判斷本地緩存是否有請求的數據，如果有再判斷是否過期，如果不過期就直接瀏覽緩存數據，哪怕服務器資源已經改變，所以要根據業務情況合理設置過期時間。
5. 利用PHP緩存器提高代碼執行效率
php程序在沒有使用緩存器情況下，每次請求php頁面，php都會對此頁面進行代碼編譯，這就意味著重復的編譯工作會增加服務器負載。有了緩存器 就會把每次編譯后的數據緩存到共享內存中，下次訪問直接使用緩沖區已編譯好的代碼，從而避免重復的編譯過程，以加快其執行效率。因此PHP網站使用緩存器 是完全有必要的！主流的PHP緩存器有：eAccelerator、XCache
第五層：動靜分離
動靜分離，顧名思義，是將動態頁面和靜態頁面分離到不同服務器上處理，比如使用web是nginx，可以讓fastcgi部署到單獨一臺服務器，專 門解析php動態頁面，靜態頁面默認由nginx處理，并做好緩存策略。再比如一個商城網站，會有大量的圖片，可以考慮增加文件服務器組，將請求圖片和上 傳圖片的都交給文件服務器處理。文件服務器主流使用NFS，存在單點故障，可以DRBD+HeartBeat+NFS部署高可用，如果單臺壓力過大，考慮 使用分布式文件系統，如GlusterFS、MooseFS等。
《DRBD + Heratbeat + NFS 高可用文件共享存儲》：http://blog.jobbole.com/94718/
第六層：數據庫緩存
利用緩存技術，把熱數據緩存到內存中，如果請求的數據在緩存中，就直接返回，否則去數據庫中取，并更新把拿的數據更新到緩存系統，提高讀性能，降低 數據庫壓力。緩存實現有本地緩存和分布式緩存，本地緩存是將數據緩存到本地服務器內存中或者文件中。分布式緩存是將數據緩存到內存中，是分布式的，可以緩 存海量數據，擴展性好。主流的分布式緩存系統有Memcached和Redis，Memcached性能穩定，速度很快，QPS可達8w左右。如果想數據 持久化就選擇用Redis，性能不低于Memcached。
第七層：數據庫
這層在整個網站架構中起著主導型作用，直接決定用戶體驗，相對架構優化也比較復雜，具體請參考博文：《運維角度淺談 MySQL 數據庫優化》
核心思路：減少請求層，盡可能讓前端層返回用戶請求的數據，減少后端服務器訪問頻率，最重要是數據庫層。
