如何改善调优Web服务器性能

Web服务器在web页面处理中大致可分为三个步骤：第一步，web浏览器向一个特定的服务器发出Web页面请求;第二步，Web服务器接收到web页面请求后，寻找所请求的web页面，并将所请求的Web页面传送给Web浏览器;第三步，Web服务器接收到所请求的web页面，并将它显示出来。

影响web应用服务器性能的因素

　　Web服务器的性能就是指一个Web服务器响应用户请求的能力，服务器的性能对于一个Web系统来说至关重要。为了提高Web服务器的性能人们进行了许多尝试，也采用了许多技术和方法，但是这些技术和方法往往缺乏适用性。

　　通过对前人的研究分析可以发现，在web服务器的优化方而存在这种问题的原因主要有两个：一方面是服务器性能评测造成的，一方面是选用优化方案时考虑不全面造成的。

因此在具体的应用环境下优化Web服务器的性能需要另外考虑以下两个主要因素：网络特性和Web负载特点。

　　网络特性是指web服务器所在网络情况，是广域网还是局域网，是高速网络(传输速率在1OOMb/s以上的网络就叫做高速网络)还是低速网络，在不同的网络中相关的传输数据的类型、网络相应时间、吞吐量，利用率等网络特性不尽相同，所以要加以区分，具体情况具体分析。

　　而在Web负载特点方面，由于在对Web服务器进行评测时，一个非常关键的因素就是Web负载的选择。评测工具虽然有多种，但是它们都在选择负载上做足了功课。关于Web负载特点的研究主要目的就在于对Web服务器性能进行评测时，可以根据这些特点，选择模拟最真实的Web负载的评测工具以便获得最贴近事实的Web服务器性能评测数据，以便更好的对其进行分析和得出优化方案。

因此，如果限制高优先级处理阶段对CPU的占用率，或者限制处理高优先级的CPU个数，都可以减轻或者消除收包活锁现象。具体的可以采用以下的方法：

　　一、采用轮询机制。为了减少中断对系统性能的影响，在负载正常的情况下采用“下半处理” 的方法就非常有效，而在高负荷情况下，采用这个方法仍然会造成活锁现象，这时可以采用轮询机制。虽然这个方法在负载正常的情况下会造成资源的浪费和响应速度降低，但在网络数据频繁到达服务器时就要比中断驱动技术有效的多。

　　二、减少上下文切换。这种方法不管服务器在什么情况下对性能改善都很有效，这时可以采用引入核心级(kerne1—leve1)或硬件级数据流的方法来达到这个目的。核心级数据流是将数据从源通过系统总线进行转发而不需要使数据经过应用程序进程，这个过程中因为数据在内存中，因此需要CPU操作数据。

　　硬件级数据流则是将数据从源通过私有数据总线或是虽等DMA通过系统总线进行转发而不需要使数据经过应用程序进程，这个过程不需要CPU操作数据。这样在数据传输过程中不需要用户线程的介入，减少了数据被拷贝的次数，减少了上下文切换的开销。

　　三、减低中断的频率(主要是针对高负荷情况的方法)。这里主要有两种方法：批中断和暂时关闭中断。批中断可以在超载时有效的抑制活锁现象，但对服务器的性能没有什么根本性的改进;当系统出现接收活锁迹象时，可以采用暂时关闭中断的方法来缓和系统的负担，当系统缓存再次可用时可以再打开中断，但这种方法在接收缓存不够大的情况下会造成数据包丢失。

　　Web服务器性能是整个Web系统的关键环节，提高Web服务器的性能也是长久以来人们一直关注的课题。这里通过对Web服务器的工作原理和现有的优化方法和技术的分析，得出了对待Web服务器性能的提高也应该具体问题具体分析，要在具体的应用环境中，根据其特点来采取相应的优化措施。

TcpTimedWaitDelay ：确定 TCP/IP 可释放已关闭连接并重用其资源前，必须经过的时间。关闭和释放之间的此时间间隔通称 TIME_WAIT 状态或两倍最大段生命周期（2MSL）状态。此时间期间，重新打开到客户机和服务器的连接的成本少于建立新连接。减少此条目的值允许 TCP/IP 更快地释放已关闭的连接，为新连接提供更多资源。如果运行的应用程序需要快速释放和创建新连接，而且由于 TIME_WAIT 中存在很多连接，导致低吞吐量，则调整此参数。

MaxUserPort ：确定在应用程序从系统请求可用用户端口时，TCP/IP 可指定的最高端口号。 如何查看或设置： 使用 regedit 命令访问 HKEY_LOCAL_MACHINE/SYSTEM/CurrentControlSet/ Services/TCPIP/Parameters 注册表子键并创建名为 MaxUserPort 的新 REG_DWORD 值。 停止并重新启动系统。 缺省值：无 建议值：至少十进制 32768。 注：现在 Windows NT 或 Windows 2000 操作系统上调整 WebSphere Application Server 时，同时使用这两个参数。

将以下代码，保存为reg文件，在服务器上双击导入注册表即可。

一、前端优化

网站性能优化是一个很综合的话题，涉及到服务器的配置和网站前后端程序等各个方面，我只是从实际经历出发，分享一下自己所尝试过的网站性能优化方法。之所以在标题上挂一个web20，是因为本文更偏重于中小网站的性能优化，我所使用的系统也是典型web20的LAMP架构。

首先讲讲前端的优化，用户访问网页的等待时间，有80%是发生在浏览器前端，特别是页面和页面中各种元素（、CSS、Javascript、 flash…）的下载之上。因此在很多情况下，相对于把大量的时间花在艰苦而繁杂的程序改进上，前端的优化往往能起到事半功倍的作用。雅虎最近将内部使用的性能测试工具yslow向第三方公开，并发布了著名的网站性能优化的十三条规则，建议你下载并安装yslow，并作为测评网站优化效果的工具。下面我挑其中特别有价值的具体说明一下优化的方法：

对于第一次访问您网站，尚未在浏览器cache中缓存您网站内容的用户，我们可以做的事情包括：

1）减少一个页面访问所产生的http连接次数

对于第一次访问你网站的用户，页面所产生的http连接次数是影响性能的一个关键瓶颈。

对策：

- 尽量简洁的页面设计，最大程度减少的使用，通过放弃一些不必要的页面特效来减少javascript的使用。

- 使用一些优化技巧，比如利用的背景位移减少的个数；image map技术；使用Inline images将css捆绑到网页中。

- 尽量合并js和css文件，减少独立文件个数。

2) 使用gzip压缩网页内容

使用gzip来压缩网页中的静态内容，能够显著减少用户访问网页时的等待时间（据说可达到60%）。主流的web服务器都支持或提供gzip压缩，如果使用apache服务器，只需要在配置文件中开启 mod_gzip（apache1x）或mod_deflate(apache2x)即可。凡是静态的页面，使用gzip压缩都能够显著提高服务器效率并减少带宽支出，注意内容本身已经是压缩格式了，务必不要再进行压缩。

3）将CSS放在页面顶端，JS文件放在页面底端

CSS的引用要放在html的头部header中，JS文件引用尽量放在页面底端标签的后面，主要的思路是让核心的页面内容尽早显示出来。不过要注意，一些大量使用js的页面，可能有一些js文件放在底端会引起一些难以预料的问题，根据实际情况适当运用即可。

4）使JS文件内容最小化

具体来说就是使用一些javascript压缩工具对js脚本进行压缩，去除其中的空白字符、注释，最小化变量名等。在使用gzip压缩的基础上，对js内容的压缩能够将性能再提高5%。

5）尽量减少外部脚本的使用，减少DNS查询时间

不要在网页中引用太多的外部脚本，首先，一次dns的解析过程会消耗20-120毫秒的时间；其次，如果在页面中引用太多的外部文件（如各种广告、联盟等代码），可能会因为外部文件的响应速度而将你的网站拖得很慢。如果不得不用，那么就尽量将这些脚本放在页脚吧。不过有一点需要提及，就是浏览器一般只能并行处理同一域名下的两个请求，而对于不同子的域名则不受此限制，因此适当将本站静态内容（css,js）放在其他的子域名下（如 staticxxxcom）会有利于提高浏览器并行下载网页内容的能力。

对于您网站的经常性访问用户，主要的优化思路就是最大限度利用用户浏览器的cache来减少服务器的开销。

1）在header中添加过期时间(Expires Header)

在header中给静态内容添加一个较长的过期时间，这样可以使用户今后访问只读取缓存中的文件，而不会与服务器产生任何的交互。不过这样做也存在一些问题，当、CSS和js文件更新时，用户如果不刷新浏览器，就无法获得此更新。这样，我们在对、css和js文件修改时，必须要进行重命名，才能保证用户访问到最新的内容。这可能会给开发造成不小的麻烦，因为这些文件可能被站点中的许多文件所引用。flickr提出的解决办法是通过url rewrite使不同版本号的URL事实上指向同一个文件，这是一个聪明的办法，因为url级别的操作效率是很高的，可以给开发过程提供不少便利。

要理解为什么这样做，必须要了解浏览器访问url时的工作机制：

a 第一次访问url时，用户从服务器段获取页面内容，并把相关的文件（images,css,js…）放在高速缓存中，也会把文件头中的expired time,last modified, ETags等相关信息也一同保留下来。

b 用户重复访问url时，浏览器首先看高速缓存中是否有本站同名的文件，如果有，则检查文件的过期时间；如果尚未过期，则直接从缓存中读取文件，不再访问服务器。

c 如果缓存中文件的过期时间不存在或已超出，则浏览器会访问服务器获取文件的头信息，检查last modifed和ETags等信息，如果发现本地缓存中的文件在上次访问后没被修改，则使用本地缓存中的文件；如果修改过，则从服务器上获取最新版本。

我的经验，如果可能，尽量遵循此原则给静态文件添加过期时间，这样可以大幅度减少用户对服务器资源的重复访问。

2）将css和js文件放在独立外部文件中引用

将css和js文件放在独立文件中，这样它们会被单独缓存起来，在访问其他页面时可以从浏览器的高速缓存中直接读取。一些网站的首页可能是例外的，这些首页的自身浏览可能并不大，但却是用户访问网站的第一印象以及导向到其他页面的起点，也可能这些页面本身使用了大量的ajax局部刷新及技术，这时可以将 css和js文件直接写在页面中。

3）去掉重复的脚本

在IE中，包含重复的js脚本会导致浏览器的缓存不被使用，仔细检查一下你的程序，去掉重复引用的脚本应该不是一件很难的事情。

4）避免重定向的发生

除了在header中人为的重定向之外，网页重定向常在不经意间发生，被重定向的内容将不会使用浏览器的缓存。比如用户在访问，服务器会通过301转向到/，在后面加了一个“/”。如果服务器的配置不好，这也会给服务器带来额外的负担。通过配置apache的 alias或使用mod_rewrite模块等方法，可以避免不必要的重定向。

还有一些，比如使用CDN分发机制、避免CSS表达式等、避免使用ETags等，因为不太常用，这里就不再赘述了。

做完了上述的优化，可以试着用yslow测试一下网页的性能评分，一般都可以达到70分以上了。

当然，除了浏览器前端和静态内容的优化之外，还有针对程序脚本、服务器、数据库、负载的优化，这些更深层次的优化方法对技术有更高的要求。本文的后半部分将重点探讨后端的优化。

二、后端优化

上次写完web20网站前端优化篇之后，一直想写写后端优化的方法，今天终于有时间将思路整理了出来。

前端优化可以避免我们造成无谓的服务器和带宽资源浪费，但随着网站访问量的增加，仅靠前端优化已经不能解决所有问题了，后端软件处理并行请求的能力、程序运 行的效率、硬件性能以及系统的可扩展性，将成为影响网站性能和稳定的关键瓶颈所在。优化系统和程序的性能可以从以下的方面来入手：

1）apache、mysql等软件的配置的优化

尽管apache和mysql等软件在安装后使用的默认设置足以使你的网站运行起来，但是通过调整mysql和apache的一些系统参数，还是可以追求更高的效率和稳定性。这个领域中有很多专业的文章和论坛（比如： ），要想掌握也需要进行深入的研究和实践，这里就不重点讨论了。

2）应用程序环境加速

这里仅以我最常应用的php开发环境为例，有一些工具软件可以通过优化PHP运行环境来达到提速的目的，其基本原理大致是将PHP代码预编译并缓存起来，而不需要改变任何代码，所以比较简单，可以将php的运行效率提升50%以上。比较常用的php加速工具有：APC( http: //peclphpnet/package-infophppackage=APC)、Turck MMCache（ ）、php accelebrator()，还有收费的Zend Performance Suite

3）将静态内容和动态内容分开处理

apache是一个功能完善但比较庞大的web server，它的资源占用基本上和同时运行的进程数呈正比，对服务器内存的消耗比较大，处理并行任务的效率也一般。在一些情况下，我们可以用比较轻量级的web server来host静态的、样式表和javascript文件，这样可以大大提升静态文件的处理速度，还可以减少对内存占用。我使用的web server是来自俄罗斯的nginx，其他选择方案还包括lighttpd和thttpd等。

4）基于反向代理的前端访问负载均衡

当一台前端服务器不足以应付用户访问时，通过前端机实现web访问的负载均衡是最快速可行的方案。通过apache的mod_proxy可以实现基于反向代理的负载均衡，这里推荐使用nginx做代理服务器，处理速度较apache更快一些。

5）应用缓存技术提高数据库效能，文件缓存和分布式缓存

数据库访问处理并发访问的能力是很多网站应用的关键瓶颈，在想到使用主从结构和多farm的方式构建服务器集群之前，首先应该确保充分使用了数据库查询的缓存。一些数据库类型（如mysql的innoDB）自身内置对缓存的支持，此外，还可以利用程序方法将常用的查询通过文件或内存缓存起来。比如通过 php中的ob_start和文件读写函数可以很方便的实现文件形式的缓存，而如果你拥有多台服务器，可以通过memcache技术通过分布式共享内存来对数据库查询进行缓存，不仅效率高而且扩展性好，memcache技术在livejournal和Craigslistorg等知名网站应用中都得到了检验。

6）服务器运行状态的检测，找到影响性能的瓶颈所在

系统优化没有一劳永逸的方法，需要通过检测服务器的运行状态来及时发现影响性能的瓶颈，以及可能存在的潜在问题，因为网站的性能，永远取决于木桶中的短板。可以编写一些脚本来检测web服务的运行，也有一些开源的软件也提供了很好的功能

7）良好的扩展架构是稳定和性能的基础

一些技巧和窍门可以帮你度过眼前的难关，但要想使网站具备应付大规模访问的能力，则需要从系统架构上进行彻底的规划，好在很多前人无私的把他们架构

网站的经验分享给我们，使我们可以少走甚多弯路。我最近读到的两篇有启发的文章：

- 从LiveJournal后台发展看大规模网站性能优化方法

- Myspace的六次重构

最后不得不提到程序编码和数据库结构对性能的影响，一系列糟糕的循环语句，一个不合理的查询语句、一张设计不佳的数据表或索引表，都足以会使应用程序运行的速度成倍的降低。培养全局思考的能力，养成良好的编程习惯，并对数据库运行机制有所了解，是提高编程质量的基础。