基於Web應用的性能分析及優化案例

1、 基於動態內容爲主的網站優化案例

1．網站運行環境說明
硬件環境：1臺IBM x3850服務器, 單個雙核Xeon 3.0G CPU，2GB內存，3塊72GB SCSI磁盤。
操做系統：CentOS5.4。
網站架構：Web應用是基於LAMP架構，全部服務都在一臺服務器上部署。
2．性能問題現象及處理措施
   現象描述
網站在上午10點左右和下午3點左右訪問高峯時，網頁沒法打開，重啓服務後，網站能在一段時間內能正常服務，但過一會又變得響應緩慢，最後網頁完全沒法打開。
   檢查配置
首先檢查系統資源狀態，發現服務出現故障時系統負載極高，內存基本耗盡，接着檢查Apache配置文件httpd.conf，發現「MaxClients」選項值被設置爲2000，而且打開了Apache的KeepAlive特性。
   處理措施
根據上面的檢查，初步判斷是Apache的」MaxClients「選項配置不當引發的，由於系統內存僅有2GB大小，而「MaxClients」選項被配置爲2000，過多的用戶訪問進程耗盡了系統內存；而後，修改httpd.conf配置文件的「MaxClients」選項，將此值由2000降到1500；繼續觀察發現，網站仍是頻繁宕機，因而又將「MaxClients」選項值降到1024，觀察一段時間發現，網站服務宕機時間間隔加長了，不像之前那麼頻繁，可是系統負載仍是很高，網頁訪問速度極慢。
3．第一次分析優化
   既然是由系統資源耗盡致使的網站服務失去響應，那麼就深刻分析系統資源的使用狀況，經過uptime、vmstat、top、ps等命令的聯合使用，得出以下結論：
   結論描述
系統平均負載很高，經過uptime輸出的系統「load average」值都在10以上，而CPU資源也消耗嚴重，這是形成網站響應緩慢或長時間沒有響應的主要緣由，而致使系統資源消耗太高的主要依據是用戶進程消耗資源嚴重。
   緣由分析
經過top命令發現，每一個Apache子進程消耗將近6~8MB左右內存，這是不正常的。根據經驗，在正常狀況下每一個Apache子進程消耗的內存在1MB左右，結合Apache輸出日誌發現，網站首頁訪問頻率最高，也就是說首頁程序代碼可能存在問題。因而檢查首頁的PHP代碼，發現首頁的頁面很是大，圖片不少，而且由全動態的程序組成，這樣每次用戶訪問首頁都要屢次查詢數據庫，而查詢數據庫是個很是耗費CPU資源的過程，而且首頁PHP代碼也沒有相應的緩存機制，每一個用戶請求都要從新進行數據庫查詢操做，數據庫查詢負荷有多高可想而知。
   處理措施
修改首頁PHP代碼，縮減頁面大小，而且對訪問頻繁的操做增長緩存機制，儘可能減小程序對數據庫的訪問。
4．第二次分析優化
   經過前面簡單優化，系統服務宕機現象出現次數減小不少，可是在訪問高峯時網站偶爾還會沒法正常訪問。此次仍然從分析系統資源使用情況入手，發現系統內存資源消耗過大，而且磁盤I/O有等待問題,因而得出以下結論：
   緣由分析
內存消耗過大，確定是用戶訪問進程數過多致使的，在沒有優化PHP代碼以前，每一個Apache子進程消耗6~8MB內存，若是設置Apache的最大用戶數爲1024，那麼內存耗滿是必然的，當物理內存耗盡時，虛擬內存就會啓用，頻繁地使用虛擬內存，確定會出現磁盤I/O等待問題，最終致使CPU資源耗盡。
   處理措施
經過上面對PHP代碼的優化，每一個Apache子進程消耗的內存資源基本維持在1~2MB左右，所以修改Apache配置文件httpd.conf中的」MaxClients」選項值爲「600」，同時把Apache配置中的「KeepAlive」特性關閉，這樣Apache進程數大量減小，基本維持在500~600之間，雖然偶爾也會使用虛擬內存，可是Web服務正常了，服務宕機問題也不多出現了。
5．第三次分析優化
通過前兩次的優化，網站基本運行正常，可是在訪問高峯時偶爾還會出現站點沒法訪問得現象，繼續進行問題分析，經過命令查看系統資源，發現還是CPU資源耗盡致使的，可是與前兩次又有所不一樣：
   緣由分析
經過觀察後臺日誌，發現PHP程序有頻繁訪問數據庫的操做，大量的SQL語句中有where, order by等子句；同時，數據庫查詢過多，大部分都是複雜查詢，通常都須要遍歷全表，而大量的表沒有創建索引，這樣的程序代碼致使MySQL數據庫負荷太高，而MySQL數據庫和Apache部署在同一臺服務器上，這也是致使服務器消耗CPU資源太高的緣由。
   處理措施
優化程序中的SQL語句，增長where子句上的匹配條件，減小遍歷所有的查詢，同時在where和order by子句的字段上創建索引，而且增長程序緩存機制，經過此次優化，網站運行基本處於正常狀態，再也沒有出現宕機的現象。

6．第四次優化分析
經過前面三次優化之後，網站在程序代碼、操做系統、Apache等方面的優化空間愈來愈小，要避免出現服務氣宕機現象，而且保證網站穩定、高效、快速地運行，能夠從網站結構上進行優化，也就是將Web和數據庫分離部署，能夠增長一臺專用的數據庫服務器，單獨部署MySQL數據庫。隨着訪問量的增長，若是前端沒法知足訪問請求，還能夠增長多臺Web服務器，Web服務器之間進行負載均衡部署，解決前端性能瓶頸；若是在數據庫端還存在讀寫壓力，還能夠繼續增長一臺MySQL服務器，將MySQL進行讀寫分離部署，這樣一套高性能、高可靠的網站系統就構建起來了。

2、  基於動態、靜態內容結合的網站優化案例

1．網站運行環境說明
硬件環境：兩臺IBM x3850服務器, 單個雙核Xeon 3.0G CPU，4GB內存，3塊72GB SCSI磁盤。
操做系統：CentOS5.4。
網站架構：Web應用是基於J2EE架構的電子商務應用，Web端應用服務器是Tomcat，採用MySQL數據庫，Web和數據庫獨立部署在兩臺服務器上。

2．性能問題現象以及處理措施
   現象描述
網站訪問高峯時，網頁沒法打開，重啓Java服務後，網站能夠正常運行一段時間，但過一會又變得響應緩慢，最後網頁完全沒法打開。
   檢查配置
首先檢查系統資源狀態，發現服務出現故障時系統負載極高，CPU滿負荷運行，Java進程佔用了系統99%的CPU資源，但內存資源佔用不大；接着檢查應用服務器信息，發現只有一個Tomcat在運行Java程序；接着查看Tomcat配置文件server.xml，發現server.xml文件中的參數都是默認配置，沒有進行任何優化。
   處理措施
server.xml文件的默認參數須要根據應用的特性進行適當的修改，例如能夠修改「connectionTimeout「、「maxKeepAliveRequests」、「maxProcessors」等幾個Tmcat配置文件的參數，適當加大這幾個參數值。修改參數值後，繼續觀察發現，網站服務宕機時間間隔加長了，不像之前那麼頻繁，可是Java進程消耗CPU資源仍是很嚴重，網頁訪問速度極慢。

3．第一次分析優化
既然Java進程消耗CPU資源嚴重，那麼須要查看究竟是什麼致使Java消耗資源嚴重，經過lsof、netstat命令發現有大量的Java請求等待信息，而後查看Tomcat日誌，發現大量報錯信息、日誌提示和數據庫鏈接超時，最終沒法鏈接到數據庫，同時，訪問網站靜態資源，也沒法訪問，因而得出以下結論：
   緣由分析
Tomcat自己就是一個Java容器，是使用鏈接/線程模型處理業務請求的，主要用於處理Jsp、servlet等動態應用，雖然它也能看成HTTP服務器，可是處理靜態資源的效率很低，遠遠比不上Apache或Nginx。從前面觀察到的現象分析，能夠初步判斷是Tomcat沒法及時響應客戶端的請求，進而致使請求隊列愈來愈多，直到Tomcat完全崩潰。對於一個正常的訪問請求來講，服務器接收到請求後，會把請求交給Tomcat去處理，Tomcat接着執行編譯、訪問數據庫等操做，而後把信息返回給客戶端，客戶端接收到信息後，Tomcat就關閉這個請求連接，這樣一個完整的訪問過程就結束了。而在高併發訪問狀態下，不少的請求瞬間都交給Tomcat處理，這樣Tomcat尚未完成第一個請求，第二個請求就來了，接着是第三個，等等，這樣越積越多，Tomcat最終失去響應， Java進程就會處於僵死狀態，資源沒法釋放，這就是根本緣由。
   處理措施
要優化Tomcat性能，須要從結構上進行重構，首先，加入Apache支持，由Apache處理靜態資源，由Tomcat處理動態請求，Apache服務器和Tomcat服務器之間使用Mod_JK模塊進行通訊。使用Mod_JK模塊的好處是：它能夠定義詳細的資源處理規則，根據動態、靜態網站的特色，將靜態資源文件所有交給Apache處理，而動態請求經過Mod_JK模塊傳給Tomcat去處理，經過Apache+JK+Tomcat的整合，能夠大幅度提升Tomcat應用的性能。

4．第二次分析優化
通過前面的優化措施，Java資源偶爾會增高，可是一段時間後又會自動下降，這屬於正常狀態，而在高併發訪問狀況下，Java進程有時還會出現資源上升沒法降低的狀況，經過查看Tomcat日誌，綜合分析得出以下結論：
要得到更高、更穩定的性能，單一的Tomcat應用服務器有時會沒法知足需求，所以要結合Mod_JK模塊運行基於Tomcat的負載均衡系統，這樣前端由Apache負責用戶請求的調度，後端又多個Tomcat負責動態應用的解析操做，經過將負載均分配給多個Tomcat服務器，網站的總體性能會有一個質的提高。