单机web与架构设计

转自http://blogs.studylinux.net/?p=3248

一：在很久很久很久。。。以前，那时候有一台电脑是件很奢侈的事情，尽管现在开起来配置很低，内存128M，打开一个纯文本文档要几分钟，下载一个图片可能要俩小时，网络还是拨号的56k，但这已经是很遥远的事情了，现在的PC在家庭、公司及个人非常普及，还有移动端(手机、ipad等)可以随时随地访问互联网(有上网设备、已经连接网络的前提下)，现在的中国网民接近十亿，如此大的访问量给服务提供商带来了很大很大很大。。。的压力，无论是从内容、性能、安全或稳定等任意方面考虑，都是比较复杂的事情，下面就看一下服务端的架构设计演变过程：

1.1：单机模式下遇到的问题：

apache和php 通信：模块

nginx和php 通信：fast-cgi或者socket，socket的速度比fast-cgi快，但是没有前者稳定，127.0.0.1是回环端口，nginx在本地要使用127.0.0.1，如果其本机的其他地址需要建立tcp连接，127.0.0.1是本机直接转发。

1.2：cgi和fast-cgi的区别：

CGI:
cgi在2000年或更早的时候用得比较多，以前web服务器一般只处理静态的请求，如果碰到一个动态请求怎么办呢？web服务器会根据这次请求的内容，然后会fork一个新进程来运行外部c程序（或perl脚本…），这个进程会把处理完的数据返回给web服务器，最后web服务器把内容发送给用户，刚才fork的进程也随之退出。如果下次用户还请求改动态脚本，那么web服务器又再次fork一个新进程，周而复始的进行。

Fast-CGI：
web服务器可以内置perl解释器或php解释器。也就是说这些解释器做成模块的方式，web服务器会在启动的时候就启动这些解释器。当有新的动态请求进来时，web服务器就是自己解析这些perl或php脚本，省得重新fork一个进程，效率提高了，fastcgi的方式是，web服务器收到一个请求时，他不会重新fork一个进程（因为这个进程在web服务器启动时就开启了，而且不会退出），web服务器直接把内容传递给这个进程（进程间通信，但fastcgi使用了别的方式，tcp方式通信），这个进程收到请求后进行处理，把结果返回给web服务器，最后自己接着等待下一个请求的到来，而不是退出，因此CGI就是所谓的短生存期应用程序，FastCGI就是所谓的长生存期应用程序，由于FastCGI程序并不需要不断的产生新进程，可以大大降低服务器的压力。并且产生较高的应用效率，自今，较为流行的Java语言Servlet技术在设计上是以参考FastCGI的技术运行所设计。

mysql和php默认是短连接，开启长连接使用，在php页面需要连接数据库的地方添加如下内容：

#默认为短连接连接数据库
new PDO(“mysql:host=localhost;dbname=db_demo”,”root”,””);
#若要使用数据库长连接，需要在最后加如下参数:
new PDO(“mysql:host=localhost;dbname=db_demo”,”root”,””,”array(PDO::ATTR_PERSISTENT => true) “);

1.3:单机服务使用apache+php的网站部署模式，下图中的数据库每日备份到本地保存

1.4：单机模式Nginx+Php的网站部署模式：

#实现动静分离，对静态文件进行压缩，可以将IE 1-6 不开启压缩，因为其对压缩的支持不是很好，另外需要按需求将图片、jss、json等数据分别开启压缩，另外可以在每个tomcat 上装一个nginx 对tomcat实现动静分离，这样就减轻了负载层实现动静分离的压力，另外可以只在nginx开启日志而tomcat 不再记录日志，因为nginx的日志记录性能比tomcat性能要好一些，而且负载也可以不记录日志。

php-fpm：是一个PHP FastCGI的管理器，在php 5.3.3版本之前的php 需要单独安装一个补丁包才能实现，PHP-FPM提供了更好的PHP 进程管理方式，可以有效控制内存和进程、并且可以平滑重载PHP配置，编译安装PHP的时候需要使用–enable-fpm参数开启。

CGI：CGI工作原理：每当客户请求CGI的时候，WEB服务器就请求操作系统生成一个新的CGI解释器进程来处理用户的请求，新的CGI解释器要重新读取并加载php.ini配置文件并进行环境初始化，当CGI满足要求后，WEB服务器就杀死这个进程，然后在等新的请求进来重复上一个步骤的操作，所以，CGI解释器的反复加载是CGI性能低下的主要原因。

Fast-CGI：CGI的全称是公共网关接口，是多进程的工作方式，是HTTP服务器与机器上的其他进程交谈的一种口，CGI可以使用任何一种语言编写，只要这种语言具有标准输入、输出和环境变量，fastcgi是一个常住型的CGI，对php.ini文件的读取加载只需要在启动进程的时候加载一次即可，FastCGI技术目前支持语言有 PHP、C/C++、Java、Perl、Tcl、Python、SmallTalk、Ruby、Aardio等。相关模块在Apache,IIS, Lighttpd,Nginx等流行的服务器上也是可用的，Nginx 0.8.46+PHP 5.2.14(FastCGI)服务器在3万并发连接下，开启的10个Nginx进程消耗150M内存（15M*10=150M），开启的64个php-cgi进程消耗1280M内存（20M*64=1280M），加上系统自身消耗的内存，总共消耗不到2GB内存。如果服务器内存较小，完全可以只开启25个php-cgi进程，这样php-cgi消耗的总内存数才500M。

1.5：实现MySQL读写分离：

在从MySQL服务器一定要设置set global read_only=on/off，避免从库可以写数据而导致引起的主从不同步，mysql主从同步本身无法直接限速，但是可以通过防火墙对IP进行限速，MySQL binlog保留三到五天，每天对数据库进行全库的备份，因此MySQL binlog日志就不需要备份了。

1.6：实现组件分离：

1.6.1：将图片、视频等业务进行分离，从顶级域名进行分离，是为了防止cookie的提交，因为图片和视频是不需要cookie的，而cookie是针对顶级域名的作用域生效的，即使是访问图片浏览器也会提交cookie从而增加带宽占用，因此要根据域名做顶级资源的分离，另外浏览器多进程并发访问服务器资源，多进程访问可以大幅提升服务器资源响应速度从而提升用户体验，浏览器访问效果如下：

1.6.2：浏览器访问web流程：

1.先进行DNS 域名解析，2.下载web页面的html页面，3：逐行读取html文件并下载资源文件，浏览器访问web页面是流式的，即边下载边渲染显示，4：遇到有下载的请求会单独开一个进程下载，之前的进程仍然读取原html文件，5：遇到下载js文件浏览器会阻塞，等待js文件下载完成解析成功之后再向后读取html文件，6：css文件要访问html的头部，因为css是进行页面布局的

1.6.3：优化方式：

1.静态资源和动态资源分离，并使用各自独立的顶级域名，这样可以防止不必要的cookie提交 2.使用多个不同的静态资源域名，加快浏览器的并发下载 3.把css写在html文件的前面并把js文件写在js文件的后端 4.开启gzip压缩

1.6.4：DNS预获取：

是html 5支持的新功能，前端优化的一部分，一般来说，在前端优化中与 DNS 有关的有两点：一个是减少DNS的请求次数，另一个就是进行DNS预获取，DNS 作为互联网的基础协议，其解析的速度似乎很容易被网站优化人员忽视。现在大多数新浏览器已经针对DNS解析进行了优化，典型的一次DNS解析需要耗费 20-120 毫秒，减少DNS解析时间和次数是个很好的优化方式。DNS Prefetching 是让具有此属性的域名不需要用户点击链接就在后台解析，而域名解析和内容载入是串行的网络操作，所以这个方式能减少用户的等待时间，提升用户体验。

1.6.5：组件分离的架构：