高并发性能问题优化方案研究.pdf
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1、2023 年第 11 期166信息技术与信息化网络与信息安全高并发性能问题优化方案研究张 平1 李慧春2ZHANG Ping LI Huichun 摘要 随着互联网的飞速发展,越来越多的应用需要处理大量的请求,各大应用 App 和门户网站在开展促销秒杀和大型直播活动时其性能问题也面临了巨大的挑战。针对高并发问题如何进行性能优化,首先调研了高并发问题性能优化方案研究的背景和意义,然后列举了一些常见的导致此问题的关键点以及如何定位出高性能问题的工具和方法,最后分别从硬件环境、软件运行环境、软件程序三个方面提出了针对高性能问题的优化方案,对于网站开发人员无论是前期的架构设计还是后期问题的定位和解决均
2、有重要的参考价值。关键词 高并发;性能;优化;网站开发;互联网 doi:10.3969/j.issn.1672-9528.2023.11.0381.吉林开放大学 吉林长春 1300222.吉林大学 吉林长春 130022 基金项目 吉林省科技发展计划资助项目(项目编号:YDZJ202202CXJD038);2022年吉林省职业教育科研课题“人工智能时代职业教育个性化学习与多元评价研究”(课题编号:2022XHY171);吉林省职业教育与成人教育教学改革研究课题“人工智能技术驱动下的思政教育精准化教学的研究与实践”(课题编号:2023ZCY328)0 引言随着互联网的飞速发展,使用互联网应用产品
3、的用户数量直线上升,对各大应用 App 的操作熟练度也在不断提高,使得越来越多的应用场景下必须在同一时间处理大量的网络请求,并返回处理结果。这使得高并发性能问题成为许多应用面临的常见问题之一,此问题也在很大程度上影响着应用的性能和稳定性,甚至可能会导致应用崩溃或宕机。因此,针对高并发场景下的性能问题进行优化,以确保应用能够在高负载下稳定运行,是非常重要且必要的。对常用性能优化方案的研究也可以帮助开发人员更好地理解并做到事前预防和事后解决高并发性能问题。通过优化数据库模型、缓存机制、负载均衡等方面的技术手段,能够有效提高应用系统的性能和稳定性,从而给用户带来更好的使用体验,增强应用产品的竞争力。
4、同时,研究性能优化方案也可以更好地掌握系统的架构设计和开发技巧,提高开发人员的技能水平和竞争力。1 引起高并发性能问题的瓶颈影响系统性能的因素有很多,常见的会产生性能问题的关键点有以下几点。(1)网站连接数过多。(2)网页太大,页面内容布局混乱。(3)网页缺少缓存。(4)程序代码本身的问题。主要体现在 IO 的使用、对象的创建和销毁、逻辑的冗余、算法的编写等。(5)数据库性能不足,如数据库的参数配置不合理、数据库服务器的性能不足、数据库表结构设计不合理或者数据库架构不合理等。(6)网站带宽不足。(7)应用服务器性能不足,如 CPU、存储、内存、并发 TCP/IP 连接数。(8)Web 容器参数
5、配置问题。(9)访问量过大,但系统未做负载均衡。(10)对一些大的传输对象未进行压缩处理。2 高并发性能问题如何分析和定位对应用系统性能问题进行分析的流程梳理如图 1。分析定位具体问题所使用的工具和手段可以参考如下几个方面。(1)利用常见的性能测试工具如 Yslow、PageSpeed Insights、Pingdom 等来全面了解自己系统的性能。(2)查看服务器性能并形成监控展示页面。利用系统提供的性能工具监测服务器的 CPU、磁盘 I/O、网络 I/O、网络带宽、连接数、并发用户数等。2023 年第 11 期167信息技术与信息化网络与信息安全(3)运用压力测试工具 LoadRunner、
6、JMeter、WebLoad、QALoad 等来测试整个系统能够承受的并发连接数和并发用户数的极限。(4)运 用 链 路 追 踪 技 术 Apache Skywalking、Spring Cloud Sleuth+Zipkin 等分析并可视化服务链路上各个节点的处理状态和耗时,快速精准地定位出性能瓶颈。(5)使用 explain、profi ling、慢查询日志等分析定位有问题的 SQL 语句。图 1 应用系统性能问题分析流程3 常见高并发性能问题的优化方案高并发场景下会导致系统性能问题的关键点概括来说包括以下三个方面:系统所使用的服务器硬件环境、程序员开发的软件应用程序、软件运行时依托的环境
7、。下面针对这三个方面的性能问题如何进行优化展开说明。3.1 硬件环境性能问题优化硬件环境程序运行过程中用到的计算、存储和网络资源,对于服务器硬件环境的优化升级主要围绕着 CPU、内存、存储系统和网卡这四个方面。Linux 系统自身提供了一些对硬件服务器的 CPU、内存、磁盘 IO 等指标进行性能监控和分析的工具,比如日常工作中经常用到的监视进程和服务器整体性能的 top,监视 CPU 利用率、所有磁盘和文件系统统计信息的 iostat,查看进程信息的 ps,用于查看服务器的 CPU和内存使用率、IO 读写情况的 vmstat 等等,利用这些工具可以很好地监控和分析现有服务器的硬件资源使用情况,
8、进而有针对性地进行升级处理。对硬件环境进行升级优化时,分析查找性能瓶颈的思路可以参考图 2。图 2 分析查找性能瓶颈的思路 3.2 软件程序性能问题常用优化方案3.2.1 软件程序前端代码性能优化(1)资源合并,尽量减少 http 请求减少http请求的主要途径是对css、js以及图片进行合并,将多个资源文件合并成一个,这样优化处理后在访问页面时就能有效减少请求数。(2)应用浏览器缓存首先,使用文件级缓存 http 缓存,示例代码如下:其次,运用 cookie 存储少量在用户本地终端上的数据,通常会对一些敏感信息先经过加密处理再存储到 cookie。再次,运用 html5 的本地缓存 loca
9、lStorage 来存储数据,以加快下次页面打开时的渲染速度。注意 localStorage 有大小限制,且里面存放的数据只能供各自浏览器使用而不能跨浏览器共享。最后,启用 application cache 存放一些不变的静态资源,这样每次访问这些静态资源时就不需要再去请求服务器了。(3)启用压缩采用网上在线的压缩工具 jQuery MiniUI 自己压缩或者通过 webpack 等打包工具进行压缩处理。在服务器端将文件压缩后再传输给浏览器端,这样通信传输的数据量得以大大减少。为了提高压缩效率,应该尽可能地将引用的 js、css 内容进行合并。但是启用压缩需要在服务器端压缩然后到浏览器端解压
10、缩,因此会对两端均产生一定的压力,因而在通信带宽良好但服务器资源不足的情况下需要权衡考虑是否启用2023 年第 11 期168信息技术与信息化网络与信息安全压缩。(4)CSS 内容放在文件最上面的位置,js 内容放在文件最下面的位置(5)应用 CSS Sprites 将一个页面涉及到的零星图片都包含到一张大图中CSS Sprites 是一种 CSS 图像拼合技术,将访问网页时涉及的多个图片拼合成一张大图,结合CSS技术实现网页布局,从而有效地减少网页的 http 请求数来缩短访问页面时的响应时间。(6)动静资源文件分离,多域名分布式部署(7)应用懒加载懒加载,又称为延迟加载,是一种非常好的网页
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