PHP高併發高負載系統架構

1、高併發和高負載的約束條件

1. 硬件

2. 部署

3. 操做系統

4. Web 服務器

5. PHP

6. MySQL

7. 測試

2、解決之道——硬件篇

處理能力的提高：部署多顆CPU，選擇多核心、具有更高運算頻率、更大高速緩存的CPU；

處理能力的提高最直接的反應在於Web請求的處理效率和PHP程序的執行效率。

內存帶寬與容量：更大的內存帶寬和容量；

內存帶寬與容量的提高最直接的反應在於應對數據庫大量的數據交換。

磁盤搜索與I/O能力：選擇更高的轉速、更大的硬盤緩存、組件磁盤陣列（RAID）；

磁盤搜索與I/O能力的提高最直接反應在於數據庫大量的查詢和讀寫以及文件的讀寫。

網絡帶寬的提高可考慮的因素包括： 更大帶寬、多線路接入、獨享帶寬；

服務器在大負載的狀況下，對網絡帶寬的佔用是十分可觀的。

策略：硬件設施是應對大負載的基礎，硬件設施的投入可根據實際壓力和預算量力而行。

 

3、解決之道——部署篇

3.一、服務器分離

3二、數據庫集羣和庫表散列

3.三、鏡像

3.四、負載均衡

 

分類：

1)、DNS輪循

2）代理服務器負載均衡

3）地址轉換網關負載均衡

4）NAT負載均衡

5）反向代理負載均衡

6）混合型負載均衡

策略：根據硬件投入和業務需求，選擇合理的部署方案。

 

部署方案1：

適用範圍：靜態內容爲主體的網站和應用系統；對系統安全要求較高的網站和應用系統。

Main Server：主服務器

承載程序的主體運行壓力，處理網站或應用系統中的動態請求；

將靜態頁面推送至多個發佈服務器；

將附件文件推送至文件服務器；

安全要求較高，以靜態爲主的網站，可將服務器置於內網屏蔽外網的訪問。

 

DB Server：數據庫服務器

承載數據庫讀寫壓力；

只與主服務器進行數據量交換，屏蔽外網訪問。

 

File/Video Server：文件/視頻服務器

承載系統中佔用系統資源和帶寬資源較大的數據流；

做爲大附件的存儲和讀寫倉庫；

做爲視頻服務器將具有視頻自動處理能力。

 

發佈服務器組：

只負責靜態頁面的發佈，承載絕大多數的Web請求；

經過Nginx進行負載均衡部署。

 

部署方案2：

適用範圍：以動態交互內容爲主體的網站或應用系統；負載壓力較大，且預算比較充足的網站或應用系統；

 

Web服務器組：

Web服務無主從關係，屬平行冗餘設計；

經過前端負載均衡設備或Nginx反向代理實現負載均衡；

劃分專用文件服務器/視頻服務器有效分離輕/重總線；

每臺Web服務器可經過DEC可實現鏈接全部數據庫，同時劃分主從。

 

數據庫服務器組：

相對均衡的承載數據庫讀寫壓力；

經過數據庫物理文件的映射實現多數據庫的數據同步。

共享磁盤/磁盤陣列

將用於數據物理文件的統一讀寫

用於大型附件的存儲倉庫

經過自身物理磁盤的均衡和冗餘，確保總體系統的IO效率和數據安全；

 

方案特性：

經過前端負載均衡，合理分配Web壓力；

經過文件/視頻服務器與常規Web服務器的分離，合理分配輕重數據流；

 

經過數據庫服務器組，合理分配數據庫IO壓力；

每臺Web服務器一般只鏈接一臺數據庫服務器，經過DEC的心跳檢測，可在極短期內自動切換至冗餘數據庫服務器；

磁盤陣列的引入，大幅提高系統IO效率的同時，極大加強了數據安全性。

 

4、解決之道——環境篇

41、操做系統

操做系統的選擇，關注點在於

•是否適應於搭建SiteEngine所須要的環境程序？

•系統自己佔用的資源比；

•系統安全性；

•系統是否易於操做？

策略：咱們選擇FreeBSD，並且是最小化安裝之後的FreeBSD。

 

4.2、Web服務器

Web服務器很大一部分資源佔用來自於處理Web請求，一般狀況下這也就是Apache產生的壓力，Apache是世界使用排名第一的Web服務器軟件。它能夠運行在幾乎全部普遍使用的計算機平臺上。

 

在高併發鏈接的狀況下，Nginx是Apache服務器不錯的替代品。Nginx (「engine x」) 是俄羅斯人編寫的一款高性能的 HTTP 和反向代理服務器。在國內，已經有新浪、搜狐通行證、網易新聞、網易博客、金山逍遙網、金山愛詞霸、校內網、YUPOO相冊、豆瓣、迅雷看看等多家網站、 頻道使用 Nginx 服務器。

 

Nginx的優點：

高併發鏈接：官方測試可以支撐5萬併發鏈接，在實際生產環境中跑到2～3萬併發鏈接數。

內存消耗少：在3萬併發鏈接下，開啓的10個Nginx 進程才消耗150M內存（15M*10=150M）。

內置的健康檢查功能：若是 Nginx Proxy 後端的某臺 Web 服務器宕機了，不會影響前端訪問。

策略：相對於老牌的Apache，咱們選擇Lighttpd和Nginx這些具備更小的資源佔用率和更高的負載能力的web服務器。

 

4.三、Mysql

MySQL自己具有了很強的負載能力，MySQL優化是一項很複雜的工做，由於這最終須要對系統優化的很好理解。數據庫工做就是大量的、短時的查詢 和讀寫，除了程序開發時須要注意創建索引、提升查詢效率等軟件開發技巧以外，從硬件設施的角度影響MySQL執行效率最主要來自於磁盤搜索、磁盤IO水 平、CPU週期、內存帶寬。

 

根據服務器上的硬件和軟件條件進行MySQl優化。MySQL優化的核心在於系統資源的分配，這不等於無限制的給MySQL分配更多的資源。

在MySQL配置文件中最值得關注的參數：

l         改變索引緩衝區長度(key_buffer)

l         改變表長(read_buffer_size)

l         設定打開表的數目的最大值(table_cache)

l         對緩長查詢設定一個時間限制(long_query_time)

 

若是條件容許 ，通常MySQL服務器安裝在Linux操做系統中，而不是安裝在FreeBSD中。

 

策略： MySQL優化須要根據業務系統的數據庫讀寫特性和服務器硬件配置，制定不一樣的優化方案，而且能夠根據須要部署MySQL的主從結構。

 

4.4、PHP

一、加載儘量少的模塊；

二、安裝加速器（都是經過緩存php代碼預編譯的結果和數據庫結果來提升php代碼的執行速度）

 

eAccelerator

eAccelerator是一個自由開放源碼php加速器，優化和動態內容緩存，提升了性能php腳本的緩存性能，使得PHP腳本在編譯的狀態下，對服務器的開銷幾乎徹底消除。

 

Apc

Alternative PHP Cache（APC）是 PHP 的一個免費公開的優化代碼緩存。它用來提供免費，公開而且強健的架構來緩存和優化 PHP 的中間代碼。

 

memcache

memcache是由Danga Interactive開發的，高性能的，分佈式的內存對象緩存系統，用於在動態應用中減小數據庫負載，提高訪問速度。主要機制是經過在內存裏維護一個統 一的巨大的hash表，Memcache可以用來存儲各類格式的數據，包括圖像、視頻、文件以及數據庫檢索的結果等

策略： 爲PHP安裝加速器。

 

4.5、代理服務器（緩存服務器）

Squid Cache（簡稱爲Squid）是一個流行的自由軟件（GNU通用公共許可證）的代理服務器和Web緩存服務器。Squid有普遍的用途，從做爲網頁服務 器的前置cache服務器緩存相關請求來提升Web服務器的速度，到爲一組人共享網絡資源而緩存萬維網，域名系統和其餘網絡搜索，到經過過濾流量幫助網絡 安全，到局域網經過代理上網。Squid主要設計用於在Unix一類系統運行。

 

策略：安裝Squid 反向代理服務器，可以大幅度提升服務器效率。

 

5、解決之道——SiteEngine篇

SiteEngine（網站引擎）是指針對應用系統程序的架構設計的一套程序化語言框架。目前最主流的是基於多層架構，分級處理，模塊化設計的框架，支持mvc動態頁面展現，核心程序分層處理，增長靜態化引擎，藉助ajax 異步高效處理請求。

 

6、解決之道——測試篇

 

6.一、測試方法

6.二、測試用例

6.三、壓力測試

壓力測試是一種基本的質量保證行爲，它是每一個重要軟件測試工做的一部分。壓力測試的基本思路很簡單：不是在常規條件下運行手動或自動測試，而是在計 算機數量較少或系統資源匱乏的條件下運行測試。一般要進行壓力測試的資源包括內部內存、CPU 可用性、磁盤空間和網絡帶寬等。通常用併發來作壓力測試。

 

壓力測試工具：webbench，ApacheBench等

 

6.四、漏洞測試

在咱們的系統中漏洞主要包括：sql注入漏洞，xss跨站腳本攻擊等。安全方面還包括系統軟件，如操做系統漏洞，mysql、apache等的漏洞，通常能夠經過升級來解決。