要实现消息互通就必须要让这些消息服务器本身能互通,想了两个方式,一种是消息服务器之间交叉链接,另一种是增加一个特殊的消息服务器,这个消息服务器不对外开放,只负责消息转发和推送。
下列测试不考虑防火墙等。仅测试可行性和效率。
消息服务器
转发服务器
公共缓存
软件环境
client1 可向 client2 或者其他 client 发送消息,并接收其他 client 发送的消息
Redis 中保存 client 连接的信息,给每个用户分配唯一的 key ,包括链接的哪台服务器,转发服务器定时检测消息服务器,如消息服务器挂掉,由转发服务器清理掉Redis已经挂掉的所有链接。
1 Client1 给 Client2 发送一条消息
2 Socket1 接收到消息,根据 key从Redis 取出 Client2 的连接信息,连接在本机,直接推送给 Client2 ,流程结束。
3如果连接不在本机,把消息推送到转发服务器,由转发服务器把该消息推送给连接所在消息服务器,消息服务器接收消息,推送给 Client2 。
服务器上创建一个serverphp,内容如下:
上只需把ip变更一下即可。1921680201变更为1921680202
在转发服务器上建立脚本proxyphp,内容如下:
注意开启顺序
1开启转发服务器php proxyphp
2分别开启socket服务器php serverphp
可以在转发服务器上看到两个消息服务器已经连接
3开始测试,分别打开两个telnet,连接两个消息服务器,发送消息测试:
登陆
基于强大的 swoole 扩展,让php高效的实现这些成为可能,目前消息服务器到转发服务器是长连接,转发服务器到消息服务器是短连接,存在性能瓶颈,也浪费了连接资源。下一步改造成长连接,消息服务器的client使用异步。
高并发量网站解决方案
一个小型的网站,可以使用最简单的html静态页面就实现了,配合一些达到美化效果,所有的页面均存放在一个目录下,这样的网站对系统架构、性能的要求都很简单。随着互联网业务的不断丰富,网站相关的技术经过这些年的发展,已经细分到很细的方方面面,尤其对于大型网站来说,所采用的技术更是涉及面非常广,从硬件到软件、编程语言、数据库、WebServer、防火墙等各个领域都有了很高的要求,已经不是原来简单的html静态网站所能比拟的。
大型网站,比如门户网站,在面对大量用户访问、高并发请求方面,基本的解决方案集中在这样几个环节:使用高性能的服务器、高性能的数据库、高效率的编程语言、还有高性能的Web容器。这几个解决思路在一定程度上意味着更大的投入。
1、HTML静态化
其实大家都知道,效率最高、消耗最小的就是纯静态化的html页面,所以我们尽可能使我们的网站上的页面采用静态页面来实现,这个最简单的方法其实也是最有效的方法。但是对于大量内容并且频繁更新的网站,我们无法全部手动去挨个实现,于是出现了我们常见的信息发布系统CMS,像我们常访问的各个门户站点的新闻频道,甚至他们的其他频道,都是通过信息发布系统来管理和实现的,信息发布系统可以实现最简单的信息录入自动生成静态页面,还能具备频道管理、权限管理、自动抓取等功能,对于一个大型网站来说,拥有一套高效、可管理的CMS是必不可少的。
除了门户和信息发布类型的网站,对于交互性要求很高的社区类型网站来说,尽可能的静态化也是提高性能的必要手段,将社区内的帖子、文章进行实时的静态化、有更新的时候再重新静态化也是大量使用的策略,像Mop的大杂烩就是使用了这样的策略,网易社区等也是如此。
同时,html静态化也是某些缓存策略使用的手段,对于系统中频繁使用数据库查询但是内容更新很小的应用,可以考虑使用html静态化来实现。比如论坛中论坛的公用设置信息,这些信息目前的主流论坛都可以进行后台管理并且存储在数据库中,这些信息其实大量被前台程序调用,但是更新频率很小,可以考虑将这部分内容进行后台更新的时候进行静态化,这样避免了大量的数据库访问请求。
2、服务器分离
大家知道,对于Web服务器来说,不管是Apache、IIS还是其他容器,是最消耗资源的,于是我们有必要将与页面进行分离,这是基本上大型网站都会采用的策略,他们都有独立的、甚至很多台的服务器。这样的架构可以降低提供页面访问请求的服务器系统压力,并且可以保证系统不会因为问题而崩溃。
在应用服务器和服务器上,可以进行不同的配置优化,比如apache在配置ContentType的时候可以尽量少支持、尽可能少的LoadModule,保证更高的系统消耗和执行效率。
3、数据库集群、库表散列
大型网站都有复杂的应用,这些应用必须使用数据库,那么在面对大量访问的时候,数据库的瓶颈很快就能显现出来,这时一台数据库将很快无法满足应用,于是我们需要使用数据库集群或者库表散列。
在数据库集群方面,很多数据库都有自己的解决方案,Oracle、Sybase等都有很好的方案,常用的MySQL提供的Master/Slave也是类似的方案,您使用了什么样的DB,就参考相应的解决方案来实施即可。
上面提到的数据库集群由于在架构、成本、扩张性方面都会受到所采用DB类型的限制,于是我们需要从应用程序的角度来考虑改善系统架构,库表散列是常用并且最有效的解决方案。
我们在应用程序中安装业务和应用或者功能模块将数据库进行分离,不同的模块对应不同的数据库或者表,再按照一定的策略对某个页面或者功能进行更小的数据库散列,比如用户表,按照用户ID进行表散列,这样就能够低成本的提升系统的性能并且有很好的扩展性。
sohu的论坛就是采用了这样的架构,将论坛的用户、设置、帖子等信息进行数据库分离,然后对帖子、用户按照板块和ID进行散列数据库和表,最终可以在配置文件中进行简单的配置便能让系统随时增加一台低成本的数据库进来补充系统性能。
4、缓存
缓存一词搞技术的都接触过,很多地方用到缓存。网站架构和网站开发中的缓存也是非常重要。这里先讲述最基本的两种缓存。高级和分布式的缓存在后面讲述。
架构方面的缓存,对Apache比较熟悉的人都能知道Apache提供了自己的缓存模块,也可以使用外加的Squid模块进行缓存,这两种方式均可以有效的提高Apache的访问响应能力。
网站程序开发方面的缓存,Linux上提供的Memory Cache是常用的缓存接口,可以在web开发中使用,比如用Java开发的时候就可以调用MemoryCache对一些数据进行缓存和通讯共享,一些大型社区使用了这样的架构。另外,在使用web语言开发的时候,各种语言基本都有自己的缓存模块和方法,PHP有Pear的Cache模块,Java就更多了,net不是很熟悉,相信也肯定有。
5、镜像
镜像是大型网站常采用的提高性能和数据安全性的方式,镜像的技术可以解决不同网络接入商和地域带来的用户访问速度差异,比如ChinaNet和EduNet之间的差异就促使了很多网站在教育网内搭建镜像站点,数据进行定时更新或者实时更新。在镜像的细节技术方面,这里不阐述太深,有很多专业的现成的解决架构和产品可选。也有廉价的通过软件实现的思路,比如Linux上的rsync等工具。
6、负载均衡
负载均衡将是大型网站解决高负荷访问和大量并发请求采用的高端解决办法。
负载均衡技术发展了多年,有很多专业的服务提供商和产品可以选择,我个人接触过一些解决方法,其中有两个架构可以给大家做参考。
(1)、硬件四层交换
第四层交换使用第三层和第四层信息包的报头信息,根据应用区间识别业务流,将整个区间段的业务流分配到合适的应用服务器进行处理。
第四层交换功能就像是虚IP,指向物理服务器。它传输的业务服从的协议多种多样,有>
在硬件四层交换产品领域,有一些知名的产品可以选择,比如Alteon、F5等,这些产品很昂贵,但是物有所值,能够提供非常优秀的性能和很灵活的管理能力。“Yahoo中国”当初接近2000台服务器,只使用了三、四台Alteon就搞定了。
(2)、软件四层交换
大家知道了硬件四层交换机的原理后,基于OSI模型来实现的软件四层交换也就应运而生,这样的解决方案实现的原理一致,不过性能稍差。但是满足一定量的压力还是游刃有余的,有人说软件实现方式其实更灵活,处理能力完全看你配置的熟悉能力。
软件四层交换我们可以使用Linux上常用的LVS来解决,LVS就是Linux Virtual Server,他提供了基于心跳线heartbeat的实时灾难应对解决方案,提高系统的强壮性,同时可供了灵活的虚拟VIP配置和管理功能,可以同时满足多种应用需求,这对于分布式的系统来说必不可少。
一个典型的使用负载均衡的策略就是,在软件或者硬件四层交换的基础上搭建squid集群,这种思路在很多大型网站包括搜索引擎上被采用,这样的架构低成本、高性能还有很强的扩张性,随时往架构里面增减节点都非常容易。
对于大型网站来说,前面提到的每个方法可能都会被同时使用到,这里介绍得比较浅显,具体实现过程中很多细节还需要大家慢慢熟悉和体会。有时一个很小的squid参数或者apache参数设置,对于系统性能的影响就会很大。
最新:CDN加速技术
CDN的全称是内容分发网络。其目的是通过在现有的Internet中增加一层新的网络架构,将网站的内容发布到最接近用户的网络“边缘”,使用户可以就近取得所需的内容,提高用户访问网站的响应速度。
CDN有别于镜像,因为它比镜像更智能,或者可以做这样一个比喻:CDN=更智能的镜像+缓存+流量导流。因而,CDN可以明显提高Internet网络中信息流动的效率。从技术上全面解决由于网络带宽小、用户访问量大、网点分布不均等问题,提高用户访问网站的响应速度。
CDN的类型特点
CDN的实现分为三类:镜像、高速缓存、专线。
镜像站点(Mirror Site),是最常见的,它让内容直接发布,适用于静态和准动态的数据同步。但是购买和维护新服务器的费用较高,还必须在各个地区设置镜像服务器,配备专业技术人员进行管理与维护。对于大型网站来说,更新所用的带宽成本也大大提高了。
高速缓存,成本较低,适用于静态内容。Internet的统计表明,超过80%的用户经常访问的是20%的网站的内容,在这个规律下,缓存服务器可以处理大部分客户的静态请求,而原始的服务器只需处理约20%左右的非缓存请求和动态请求,于是大大加快了客户请求的响应时间,并降低了原始服务器的负载。
CDN服务一般会在全国范围内的关键节点上放置缓存服务器。
专线,让用户直接访问数据源,可以实现数据的动态同步。
CDN的实例
举个例子来说,当某用户访问网站时,网站会利用全球负载均衡技术,将用户的访问指向到距离用户最近的正常工作的缓存服务器上,直接响应用户的请求。
当用户访问已经使用了CDN服务的网站时,其解析过程与传统解析方式的最大区别就在于网站的授权域名服务器不是以传统的轮询方式来响应本地DNS的解析请求,而是充分考虑用户发起请求的地点和当时网络的情况,来决定把用户的请求定向到离用户最近同时负载相对较轻的节点缓存服务器上。
通过用户定位算法和服务器健康检测算法综合后的数据,可以将用户的请求就近定向到分布在网络“边缘”的缓存服务器上,保证用户的访问能得到更及时可靠的响应。
由于大量的用户访问都由分布在网络边缘的CDN节点缓存服务器直接响应了,这就不仅提高了用户的访问质量,同时有效地降低了源服务器的负载压力。
不同类型的网站对于服务器资源的占用情况也不一样如果是普通的企业站或者文字为主的网站不需要做负载均衡,用一台四核至强处理器4G以上内存10M以上带宽的配置基本上就能满足
如果是较大规模或者是视频内容较多的网站,则会对服务器资源占用较高推荐用双至强八核处理器32G内存1T硬盘的配置来放数据库,然后再用几台普通四核配置的机器放网站前端来做负载均衡即可带宽需要根据你们的具体需求来决定2017年1月28日,正月初一,微信公布了用户在除夕当天收发微信红包的数量——142亿个,而其收发峰值也已达到76万每秒。百亿级别的红包,如何保障并发性能与资金安全?这给微信带来了超级挑战。面对挑战,微信红包在分析了业界“秒杀”系统解决方案的基础上,采用了 SET化、请求排队串行化、双维度分库表 等设计,形成了独特的高并发、资金安全系统解决方案。实践证明,该方案表现稳定,且实现了除夕夜系统零故障运行。概要:
一、业务 特点 :海量的并发要求;严格的安全级别
二、技术 难点 :并发请求抢锁;事务级 *** 作量级大;事务性要求严格
三、解决高并发问题 通常 使用的 方案 :
1使用内存 *** 作替代实时的DB事务 *** 作(优点:内存 *** 作替代磁盘 *** 作,提高了并发性能。)
2使用乐观锁替代悲观锁。应用于微信红包系统,则会存在下面三个问题:滚并返回失败;并发大失败,小成功。DB压力大。
四、微信 红包 系统的高并发解决 方案 :
1系统垂直SET化,分而治之。
2逻辑Server层将请求排队,解决DB并发问题。
3双维度库表设计,保障系统性能稳定
类似“秒杀”活动,群里发一个红包=“秒杀”商品上架;抢红包的动作=“秒杀”的查询库存;拆红包=“秒杀”
同一时间有10万个群里的用户同时在发红包,那就相当于同一时间有10万个“秒杀”活动发布出去。10万个微信群里的用户同时抢红包,将产生海量的并发请求。
微信红包是微信支付的一个商户,提供资金流转服务。
用户发红包=购买一笔“钱”(在微信红包这个商户上),并且收货地址是微信群。当用户支付成功后,红包“发货”到微信群里,群里的用户拆开红包后,微信红包提供了将“钱”转入折红包用户微信零钱的服务。
资金交易业务比普通商品“秒杀”活动有更高的安全级别要求。普通的商品“秒杀”商品由商户提供,库存是商户预设的,“秒杀”时可以允许存在“超卖”、“少卖”的情况。但是对于微信红包,100元不可以被拆出101元;领取99元时,剩下的1元在24小时过期后要精确地退还给发红包用户,不能多也不能少。
在介绍微信红包系统的技术难点之前,先介绍下简单的、典型的商品“秒杀”系统的架构设计,如下图所示。
该系统由接入层、逻辑服务层、存储层与缓存构成。Proxy处理请求接入,Server承载主要的业务逻辑,Cache用于缓存库存数量、DB则用于数据持久化。
一个“秒杀”活动,对应DB中的一条库存记录。当用户进行商品“秒杀”时,系统的主要逻辑在于DB中库存的 *** 作上。一般来说,对DB的 *** 作流程有以下三步:
a 锁库存
b 插入“秒杀”记录
c 更新库存
a锁库存是为了 避免 并发请求时出现“ 超卖 ”情况。同时要求这 三步 *** 作 需要在 一个事务 中完成(难点:并发请求抢锁)。
第一个事务完成提交之前这个锁一直被第一个请求占用,后面的所有请求需要 排队等待 。同时参与“秒杀”的用户越多,并发进DB的请求越多,请求 排队越严重 。
红包系统的设计上, 除了并发请求抢锁之外,还有以下两个突出难点 :
首先,事务级 *** 作量级大 。上文介绍微信红包业务特点时提到,普遍情况下同时会有数以万计的微信群在发红包。这个业务特点映射到微信红包系统设计上,就是有数以万计的“并发请求抢锁”同时在进行。这使 得DB的压力 比普通单个商品“库存”被锁要大很多倍。
其次,事务性要求严格 。微信红包系统本质上是一个资金交易系统,相比普通商品“秒杀”系统有更高的事务级别要求。
普通商品“秒杀”活动系统,解决高并发问题的方案,大体有以下几种:
如图2所示,将“实时扣库存”的行为上移到 内存Cache中 *** 作 ,内存Cache *** 作成功直接给Server返回成功,然后 异步落DB持久化 。
优点:提高了并发性能。
缺点: 在内存 *** 作 成功 但 DB持久化失败 ,或者内存 Cache故障 的情况下,DB持久化会 丢数据 ,不适合微信红包这种资金交易系统。
商品“秒杀”系统中,乐观锁的具体应用方法,是在DB的“库存”记录中维护一个版本号。在更新“库存”的 *** 作进行前,先去DB获取当前版本号。在更新库存的事务提交时,检查该版本号是否已被其他事务修改。如果版本没被修改,则提交事务,且版本号加1;如果版本号已经被其他事务修改,则回滚事务,并给上层报错。
这个方案解决了“并发请求抢锁”的问题,可以提高DB的并发处理能力。
应用于微信红包系统,则会存在下面三个问题 :
1在并发抢到相同版本号的拆红包请求中, 只有一个能拆红包成功 , 其他的请求 将事务回滚并返回失败,给用户 报错 ,用户体验完全不可接受。
2将会导致 第一时间 同时拆红包的用户有一部分直接 返回失败 ,反而那些“ 手慢 ”的用户,有可能因为 并发减小 后拆红包 成功 ,这会带来用户体验上的负面影响。
3会带来 大数量 的 无效 更新 请求 、事务 回滚 ,给 DB 造成不必要的额外 压力 。
微信红包用户发一个红包时,微信红包系统生成一个ID作为这个红包的唯一标识。接下来这个红包的所有发红包、抢红包、拆红包、查询红包详情等 *** 作,都根据这个ID关联。
红包系统根据这个红包ID,按一定的规则(如按ID尾号取模等),垂直上下切分。切分后,一个垂直链条上的逻辑Server服务器、DB统称为一个SET。
各个SET之间相互独立,互相解耦。并且同一个红包ID的所有请求,包括发红包、抢红包、拆红包、查详情详情等,垂直stick到同一个SET内处理,高度内聚。通过这样的方式,系统将所有红包请求这个巨大的洪流分散为多股小流,互不影响,分而治之,如下图所示。
这个方案解决了同时存在海量事务级 *** 作的问题,将海量化为小量。
红包系统是资金交易系统,DB *** 作的事务性无法避免,所以会存在“并发抢锁”问题。但是如果到达DB的事务 *** 作(也即拆红包行为)不是并发的,而是串行的,就不会存在“并发抢锁”的问题了。
按这个思路,为了使拆红包的事务 *** 作串行地进入DB,只需要将请求在 Server层以FIFO ( 先进先出 )的方式排队,就可以达到这个效果。从而问题就集中到Server的FIFO队列设计上。
微信红包系统设计了分布式的、轻巧的、灵活的FIFO队列方案。其具体实现如下:
首先,将同一个红包ID的所有请求stick到同一台Server。
上面SET化方案已经介绍,同个红包ID的所有请求,按红包ID stick到同个SET中。不过在同个SET中,会存在多台Server服务器同时连接同一台DB(基于容灾、性能考虑,需要多台Server互备、均衡压力)。
为了使同一个红包ID的所有请求,stick到同一台Server服务器上,在SET化的设计之外,微信红包系统添加了一层基于红包ID hash值的分流,如下图所示。
其次,设计单机请求排队方案。
将stick到同一台Server上的所有请求在被接收进程接收后,按红包ID进行排队。然后 串行地进入worker进程 (执行业务逻辑)进行处理,从而达到 排队 的效果,如下图所示。
最后,增加memcached控制并发。
为了 防止 Server中的请求队列过载导致队列被降级,从而所有请求 拥进DB ,系统增加了与Server服务器同机部署的 memcached ,用于控制拆同一个红包的 请求并发数 。
具体来说,利用memcached的 CAS原子累增 *** 作 ,控制同时进入 DB执行拆红包事务的请求数 ,超过预先设定数值则 直接拒绝服务 。用于 DB负载升高时的降级 体验。
通过以上三个措施,系统有效地 控制了DB的“并发抢锁” 情况。
红包系统的分库表规则,初期是根据 红包ID的hash值 分为多库多表。随着红包数据量逐渐增大,单表数据量也逐渐增加。而DB的性能与单表数据量有一定相关性。当单表数据量达到一定程度时,DB性能会有大幅度下降,影响系统性能稳定性。采用 冷热分离 ,将历史冷数据与当前热数据分开存储,可以解决这个问题。
系统在以 红包ID维度 分库表的基础上,增加了以 循环天分表的维度 ,形成了 双维度分库表 的特色。
具体来说,就是分库表规则像db_xxt_y_dd设计,其中,xx/y是红包ID的 hash值后三位 ,dd的取值范围在01~31,代表一个月天数最多 31 天。
通过这种双维度分库表方式,解决了DB单表数据量膨胀导致性能下降的问题,保障了系统性能的稳定性。同时,在热冷分离的问题上,又使得数据搬迁变得简单而优雅。
综上所述,微信红包系统在解决高并发问题上的设计,主要采用了SET化分治、请求排队、双维度分库表等方案,使得单组DB的并发性能 提升了8倍 左右,取得了很好的效果。
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使用高性能的服务器、高性能的数据库、高效率的编程语言、还有高性能的Web容器,(对架构分层+负载均衡+集群)这几个解决思路在一定程度上意味着更大的投入。
1、高并发:在同一个时间点,有大量的客户来访问我们的网站,如果访问量过大,就可能造成网站瘫痪。
2、高流量:当网站大后,有大量的,视频,这样就会对流量要求高,需要更多更大的带宽。
3、大存储:可能对数据保存和查询出现问题。
解决方案:
1、提高硬件能力、增加系统服务器。(当服务器增加到某个程度的时候系统所能提供的并发访问量几乎不变,所以不能根本解决问题)
2、本地缓存:本地可以使用JDK自带的Map、Guava Cache分布式缓存:Redis、Memcache本地缓存不适用于提高系统并发量,一般是用处用在程序中。
Spiring把已经初始过的变量放在一个Map中,下次再要使用这个变量的时候,先判断Map中有没有,这也就是系统中常见的单例模式的实现。
欢迎分享,转载请注明来源:内存溢出
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