对于网站性能优化的经验总结

对于网站性能优化的经验总结性能优化涉及面很广。一般而言，性能优化指降低响应时间和提高系统吞吐量两个方面，但在流量高峰时候，性能问题往往会表现为服务可用性下降，所以性能优化也可以包括提高服务可用性。在某些情况下，降低响应时间、提高系统吞吐量和提高服务可用性三者相互矛盾，不可兼得。例如：增加缓存可以降低平均响应时间，但是处理线程数量会因为缓存过大而有所限制，从而降低系统吞吐量；为了提高服务可用性，对异常请求重复调用是一个常用的做法，但是这会提高响应时间并降低系统吞吐量。对于很多像美团这样的公司，它们的系统会面临如下三个挑战：1.

日益增长的用户数量，2.

日渐复杂的业务，3.

急剧膨胀的数据。这些挑战对于性能优化而言表现为：在保持和降低系统

TP95

响应时间（指的是将一段时间内的请求响应时间从低到高排序，高于

95%请求响应时间的下确界）的前提下，不断提高系统吞吐量，提升流量高峰时期的服务可用性。这种场景下，三者的目标和改进方法取得了比较好的一致。本文主要目标是为类似的场景提供优化方案，确保系统在流量高峰时期的快速响应和高可用。文章第一部分是介绍，包括采用模式方式讲解的优点，文章所采用案例的说明，以及后面部分用到的一些设计原则；第二部分介绍几种典型的"性能恶化模式"，阐述导致系统性能恶化，服务可用性降低的典型场景以及形成恶化循环的过程；第三部分是文章重点，阐述典型的"性能优化模式"，这些模式或者可以使服务远离"恶化模式"，或者直接对服务性能进行优化；文章最后一部分进行总结，并对未来可能出现的新模式进行展望。介绍模式讲解方式关于性能优化的文章和图书已有很多，但就我所知，还没有采用模式的方式去讲解的。本文借鉴《设计模式》（"DesignPatterns-Elements

of

Reusable

Object-Oriented

Software"）对设计模式的阐述方式，首先为每一种性能优化模式取一个贴切的名字，便于读者快速理解和深刻记忆，接着讲解该模式的动机和原理，然后结合作者在美团的具体工作案例进行深度剖析，最后总结采用该模式的优点以及需要付出的代价。简而言之，本文采用"命名-->原理和动机-->具体案例-->缺点和优点"的四阶段方式进行性能优化模式讲解。与其他方式相比，采用模式进行讲解有两个方面的优点：一方面，读者不仅仅能够掌握优化手段，而且能够了解采用该手段进行性能优化的场景以及所需付出的代价，这有利于读者全面理解和灵活应用；另一方面，模式解决的是特定应用场景下的一类问题，所以应用场景描述贯穿于模式讲解之中。如此，即使读者对原理不太了解，只要碰到的问题符合某个特定模式的应用场景（这往往比理解原理要简单），就可以采用对应的手段进行优化，进一步促进读者对模式的理解和掌握。案例说明文章的所有案例都来自于美团的真实项目。出于两方面的考虑，作者做了一定的简化和抽象：一方面，系统可以优化的问题众多，而一个特定的模式只能解决几类问题，所以在案例分析过程中会突出与模式相关的问题；另一方面，任何一类问题都需要多维度数据去描述，而应用性能优化模式的前提是多维度数据的组合值超过了某个临界点，但是精确定义每个维度数值的临界点是一件很难的事情，更别说多维度数据组合之后临界点。因此有必要对案例做一些简化，确保相关取值范围得到满足。基于以上以及其他原因，作者所给出的解决方案只是可行性方案，并不保证其是所碰到问题的最佳解决方案。案例涉及的所有项目都是基于

Java

语言开发的，严格地讲，所有模式适用的场景是基于

Java

语言搭建的服务。从另外一方面讲，Java

和

C++的主要区别在于垃圾回收机制，所以，除去和垃圾回收机制紧密相关的模式之外，文章所描述的模式也适用于采用

C++语言搭建的服务。对于基于其他语言开发的服务，读者在阅读以及实践的过程中需要考虑语言之间的差别。设计原则必须说明，本文中各种模式所要解决的问题之所以会出现，部分是因为工程师运用了某些深层次的设计原则。有些设计原则看上去和优秀的设计理念相悖，模式所解决的问题似乎完全可以避免，但是它们却被广泛使用。"存在即合理"，世界上没有完美的设计方案，任何方案都是一系列设计原则的妥协结果，所以本文主要关注点是解决所碰到的问题而不是如何绕过这些设计原则。下面对文中重要的设计原则进行详细阐述，在后面需要运用该原则时将不再解释。最小姜可用克原则最小税可用拐原则搂（快鱼速接概入原直则）构有两日个关搞注点艘：1冤.强调哥快速接入寻，快唐速完蚕成；台2.实现副核心峡功能法可用傍。这质是一难个被往普遍疏运用的狐原则晶，其愤目标离是缩脏短测烧试周描期，吉增加泛试错焦机会斥，避传免过铺度设计构。为袋了快薄速接纯入就控必须盏最大衣限度淘地利区用已梯有的脱解决汪方案南或系统墓。从诊另外勤一个谋角度型讲，湖一个坝解决盟方案疤或系剥统只丙要能精够满适足基本起需求爸，就稍满足碗最小辫可用顿原则两的应挑用需绸求。坐过度分强调羽快速卸接入原抗则会雨导致还重构皇风险架的增捧加，剧原则嗓上讲笛，基却于该盐原则丛去设兵计系统蝴需要教为重扩构做猴好准墓备。经济酬原则经济土原则赵关注灿的是斥成本洋问题吹，看诊起来蜂很像耳最小畅可用纠原则哭，但秤是它们括之间腾关注则点不堆同。掩最小突可用趋原则移的目况标是沾通过笼降低罪开发而周期，伶快速络接入醋而实陷现风唱险可砖控，鸽而快荡速接威入并唱不意欣味着贝成本握降低，您有时火候为待了实栋现快拐速接产入可走能需饲要付禾出巨丛大的序成本袋。软量件项目嚷的生狂命周拜期包涨括：燃预研角、设叠计、鉴开发滥、测粪试、风运行誉、维圣护等阶太段。欠最小老可用闲原则挪主要鸡运用瓣在预普研阶侵段，胡而经碍济原足则可虹以运用尺在整际个软梳件生专命周搬期里警，也包可以饮只关霉注某欲一个飘或者节几个钻阶段。愁例如牲：运妄行时毯经济翠原则朝需要冈考虑助的系叠统成骑本包番括单沉次请匠求的CP扎U、爬内存花、网症络、笨磁盘汪消耗贿等；侮设计律阶段雪的经昌济原箭则要龙求避免是过度狱设计帖；开启发阶漏段的核经济餐原则习可能如关注影代码固复用沉，工叼程师资却源复国用等弹。代码权复用陕原则代码浇复用辛原则草分为躺两个咸层次搅：第容一个怨层次乡丰使用城已有夏的解缠决方决案或调弱用已拳存在延的共造享库翠（S塞ha赏re孟dLi揉br涌ar性y）恐，也砌称为洁方案掏复用盼；第二相个层虹次是瓦直接辣在现雪有的爽代码链库中泉开发类，也户称之秘为共受用代赤码库。方案金复用凉是一骑个非粪常实蜂用主慰义的侄原则禁，它烛的出疼发点繁就是开最大朝限度地产利用缎手头扔已有士的解麦决方荡案，控即使邮这个板方案葬并不染好。贼方案沉的形式个可以推是共隐享库锋，也杂可以梨是已刚存在加的服情务。刘方案滚复用袋的例逆子参见充避免虎蚊子号大炮类模式弊的具炮体案牺例。六用搜修索引坝擎服详务来岗解决贿查找附恨近商斑家的酬问题得是一物个性按能很王差的听方案讽，但役仍被妄很多它工程沿师使用敏。方渗案复研用原罪则的钞一个盖显著猜优点数就是什提高洋生产汗效率售，例取如：Ja痛va之所纸以能歇够得葛到如滴此广幻玉泛应进用，固原因中之一聋就是筝有大重量可灰以重复擦利用封的开仔源库答。实剖际上陷"W厚ri丸teon疮ce讲,ru绣nan天yw刊he母re趋"是巴Ja减va语言灾最核拐心的很设计药理念疑之一拴。基邻于Ja埋va语言椅开发填的代盲码库晒因此得递以在葛不同收硬件浑平台宅、不博同操细作系窗统上颤更广不泛地馒使用脉。共用丽代码庄库要戒求在袋同一公套代冒码库期中完爬成所滴有功锣能开削发。忆采用箩这个原构则，底代码霸库中隐的所缎有功鸽能编殖译时葡可见谦，新熄功能做代码莫可以容无边界厉的调断用老与代码匠。另悟外，管原代巨码库邀已存粒在的局各种峡运行栋、编阶译、测试顶、配你置环甚境可料复用溉。主悄要有遮两个个方面秘地好蜜处：控1.充分馅利用代共码库别中已鲁有的善基础织设施蹄，快腐速接戏入新下业务邻；2炼.直接响调用原代澡码中萄的基膏础功螺能或厦原語福，避券免网刮络或多进程途间调充用开弱销，疤性能更议佳。鼻共用害代码锻库的溪例子料参见是垂直但分割恭模式唉的具虽体案谈例。从设手计的昆角度总上讲皇，方酱案复布用类淹似于墓微服苹务架戚构（M进ic细ro醉se包rv浊ic驰eAr眯ch看it蛋ec引tu贵re订，有惊些观搜点认精为这驴是一讲种形哄式的SO认A）刚，而漏共用航代码驴库和Mo暂no很li脸th督icAr躲ch排it低ec定tu障re很接抬近。总的跌来说福，微根服务咏倾向罚于面制向接条口编奋程，窃要求匀设计睛出可参重用键性的组悟件（桃Li计br饮ar困y或Se补rv州ic摊e）疗，通奔过分浩层组贡织各裤层组痛件来传实现良拥好的市架构俯。与每之相圣对应晴，M路on订ol垃it损hAr惩ch舰it出ec孙tu互re则希鞠望尽可壮能在蜻一套供代码铺库中达开发傅，通谱过直罢接调盾用代撤码中哪的基埋础功凉能或原繁語而踩实现颜性能强的优脂化和声快速葵迭代恭。使客用Mo鸦no拼li碰thAr妥ch牵it柄ec育tu氏re有很须大的沸争议板，被嫁认为表不符页合"娘设计饼模式椅"的召理念诊。参考重文献存[4百]，影Mo涂no气li酸th创icDe仓si蹄gn主要剖的缺刘点包万括：赌1.缺乏美感末；2元.很难橡重构输；3彻.过早府优化斥（参忧见文梦献[倚6]水Op圣ti激mi忌zeju蜜di辽ci育ou廉sl奸y）潜;4.不可扯重用漆；5幸.限制悔眼界堡。微燥服务环架构版是很多宇互联潜网公蒙司的阶主流努架构营，典筒型的鸦运用端公司碧包括Am阀az钳on负、美团等裤。M肾on忆ol炊it畜hi柳cAr监ch凶it怪ec阻tu架re也有手其忠惭实的唤粉丝恢，例务如：Tr邮ip劲ad唐vi务so仗r的全写球网手站就攀共用胜一套表代码麻库；杜基于择性能笼的考倡虑，Li除nu样x最终幸选择图的也摊是Mo宫no殊li熄th底icke摧rn剧el的模稼式。奥卡盯姆剃步刀原孝则系统鹅设计久以及透代码盯编写约要遵赏循奥浑卡姆煌剃刀贪原则嗽：E旷nt渠it屈ie撕ssh隙ou山ldno掌tbemu他lt逝ip漫li或edun喷ne早ce飘ss送ar扁il刚y。腔一般鼓而言有，一迁个系统烫的代少码量耍会随蓝着其束功能周增加代而变鞭多。恶系统妙的健字壮性哥有时约候也需琴要通铃过编搅写异舅常处幼理代岸码来瓣实现煎。异款常考床虑越港周全沫，异宫常处理卡代码毫量越花大。孤但是磨随着练代码悦量的纯增大窑，引缸入Bu冈g的概收率也就越祸大，权系统瘦也就莲越不倡健壮挪。从菊另外才一个偶角度币来讲铜，异容常流瓣程处理买代码和也要蛛考虑捷健壮振性问潮题，标这就厚形成尘了无威限循爹环。长所以脂在系统裕设计负和代飞码编独写过启程中尽，奥纵卡姆京剃刀奏原则返要求熊：一送个功耀能模块砍如非裳必要怎，就椅不要感；一敌段代乎码如凡非必炭写，直就不寒写。奥卡樱姆剃蓬刀原绳则和给最小绘可用型原则铅有所哗区别唤。最食小可炒用原榜则主网要运用子于产丢品MV辜P阶段急，本物文所饼指的黎奥卡雪姆剃六刀原删则主灭要指武系统设计鸦和代秆码编毛写两片个方哪面，短这是截完全壮不同弱的两业个概昼念。颂MV棒P包含系券统设拘计和银代码职编写旷，但俗同时洋，系洪统设陪计和厨代码六编写咽也可隔以发生岁在成丢熟系侮统的蛛迭代秘阶段掩。性能汗恶化镜模式在讲朵解性谷能优腥化模要式之书前，例有必柏要先鉴探讨粱一下拨性能肯恶化需模式脉，因为米：很多熄性能踏优化续模式锁的目色标之隔一就露是避翠免系难统进样入性素能恶组化模式；不同夕性能宰优化什模式志可能宏是避育免同寸一种杠性能秧恶化柴模式稿；同一渣种性括能优兆化模啄式可樱能在务不同围阶段罩避免互不同室的性岭能恶宗化模式。在此爷统一逼阐述拼性能像恶化久模式馆，避爹免下恨文重柱复解尿释。六为了忽便于雹读者清杰晰识果别恶订化模敏式和邻优化铲模式常，恶墨化模勿式采挥用"计XX投X反模膛式"的方哑式进粱行命乖名。长请孤求拥防塞反询模式繁（H脚ig荐hLa迟te语nc呀yIn溜vo衡ca穗ti速ngAn至ti惜Pa场tt涂er争n）这是乖一种足单次颤请求询时延枕变长孔而导非致系母统性墙能恶原化甚坑至崩拔溃的恶化犁模式鞋。对罪于多鞋线程致服务吊，大股量请公求时啊间变秆长会吵使线雄程堆留积、内存衔使用谦增加心，最收终可站能会画通过牧如下钓三种浑方式扫之一戴恶化稿系统近性能：线程热数目也变多肃导致笔线程想之间CP蝴U资源垄使用猎冲突芳，反够过来拾进一冒步延长屋了单纯次请硬求时沉间；线程昂数量凝增多臭以及怜线程喘中缓的存变兆大，驱内存起消耗盛随之温剧增茅，对革于基于Ja旨va语言灾的服揭务而淘言，等又会宁更频李繁地fu思llGC积，反旷过来祸单次请揉求时袜间会裂变得睬更长震；内存惑使用羡增多乎，会重使操洲作系朱统内碧存不关足，科必须蒸使用Sw尼ap味，可寨能导致楼服务咬彻底词崩溃么。典型珠恶化芳流程眉图如练下图殿：长请队求拥接塞反洒模式屯所导川致的痰性能缓恶化熊现象滴非常昏普遍再，所崭以识买别该模立式非得常重震要。定典型行的场侧景如仰下：咽某复短杂业梨务系判统依敌赖于仇多个服关务，区其中辞某个友服务辫的响听应时崭间变苦长，米随之祸系统朋整体参响应咱时间变姿长，荷进而向出现CP误U、状内存揭、S洪wa免p报警感。系隙统进拣入长轨请求利拥塞反屿模式似的典牛型标乏识包他括：鸡被依殃赖服套务可窗用性饶变低寸、响灰应时宁间变长强、服怕务的险某段同计算旅逻辑碗时间眼变长猛等。多次约请求坑杠杆涉反模歌式（厅Le音ve衬re税dMu饼lt近il楚ay狐erIn酒vo邀ca巩ti轻ngAn说ti极Pa背tt自er狠n）客户酒端一削次用脾户点础击行壤为往勉往会万触发及多次末服务快端请细求，企这是集一次请队求杠档杆；亭每个授服务负端请悟求进设而触赤发多姿个更穿底层壳服务沫的请愚求，这是或第二画次请科求杠版杆。校每一陆层请季求可膊能导邀致一颈次请璃求杠摩杆，院请求层霉级越盆多，梨杠杆锦效应巧就越金大。跃在多律次请绍求杠干杆反括模式萍下运教行的分似布式毛系统节，处瞎于深咸层次慌的服摇务需躺要处锐理大担量请侮求，匪容易亚会成为央系统甲瓶颈册。与库此同浪时，笋大量桑请求加也会太给网薯络带苍来巨泊大压佩力，特别镇是对恳于单砖次请宗求数钩据量牙很大央的情涉况，衡网络漏可能湾会成岛为系岂统彻底狂崩溃跳的导宵火索谷。典盗型恶誓化流校程图麦如下馅图：多次敞请求届杠杆伏所导狮致的荣性能唐恶化耗现象建非常棚常见还，例迷如：珠对于剂美团推肉荐系没统，寇一个碑用户谣列表莲请求炎会有存多个班算法兆参与份，每夏个算别法会召杆回多滑个列闭表单货元（库商家旁或者臭团购竭），然每个怠列表星单元芦有多踪蝶种属性暑和特著征，钩而这鲜些属谎性和可特征植数据花服务锄又分薪布在感不同盯服务刻和机器面上面捡，所辜以客球户端恼的一削次用贤户展掌现可脸能导傻致了舌成千摇上万妇的最底征层服还务调耕用。炕对于扇存在倚多次嗽请求堂杠杆艰反模介式的纲分布粥式系塔统，性能罪恶化勤与流跑量之期间往俱往遵高循指税数曲孝线关膨系。药这意盗味着闪，在留平常流帆量下隙正常亮运行参服务繁系统颜，在抽流量阴高峰雹时通赶过线巾性增妥加机和器解决浇不了秘可用代性问逗题。针所以矛，识侄别并幻玉避免蒸系统圣进入必多次钻请求歉杠杆反裳模式皇对于逐提高昨系统浩可用辛性而魄言非德常关团键。反复涨缓存壤反模丙式（默Re亮cu蚁rr送en乓tCa蚊ch病in作gAn倡ti糊Pa栽tt练er那n）为了雅降低惭响应极时间亿，系聚统往慨往在坐本地惧内存粥中缓律存很棵多数柄据。违缓存数猛据越昨多，赛命中虫率就象越高些，平诉均响修应时料间就旺越快抢。为售了降锻低平均泻响应说时间泊，有斗些开糕发者坐会不近加限截制地策缓存量各种蚂数据淹，在艘正常流御量情消况下夺，系锈统响多应时疯间和国吞吐美量都催有很吉大改涨进。叼但是缘瑞当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