Web网站架构的高并发实现

高性能的Web网站可以从Web前端、应用服务器、代码优化、存储的数据结构优化等4个方面考察。

Web前端性能优化

浏览器访问优化

减少http请求

http是无状态的应用层协议，意味着每次http请求都需要建立通信链路、进行数据传输，而在服务器端，每个http都需要启动独立的线程去处理。
减少http的主要手段是合并CSS、合并JavaScript、合并图片等，这样浏览器就只需要一次请求。

使用浏览器缓存

CSS、JavaScript、Logo等静态资源更新频率都比较低，而这些文件又几乎是每次http请求都需要的，如果将这些文件缓存在浏览器中，可以极好地改善性能。

CDN加速

CDN（Content Distribute Network，内容分发网络）是部署在网络运营商的机房，用户请求路由的第一跳就到达了CDN服务器，当CDN中存在浏览器请求的资源时，从CDN直接返回给浏览器，加速用户访问速度，减少数据中心负载压力。

反向代理

代理服务器通过配置缓存功能加速Web请求，当用户第一次访问静态内容的时候，静态内容就被缓存在反向代理服务器上，这样当其他用户访问该静态内容时，就可以直接从反向代理服务器返回，加速Web请求响应速度，减轻Web服务器负载压力。

此外，反向代理也可以实现负载均衡的功能，提高系统总体处理能力，进而改善网站高并发的性能。

负载均衡可以是在应用层（http）实现，也可以在网络层（修改数据报的目标IP地址）和数据链路层（修改目标服务器的mac地址）来实现。

应用服务器性能优化

分布式缓存

分布式缓存指缓存部署在多个服务器组成的集群中，例如不需要互相通信的Memcached分布式缓存。

消息队列

在不使用消息队列的情况下，用户的请求数据直接写入数据库，在高并发的情况下，会对数据库造成巨大的压力，同时也使响应延迟加剧。
在使用消息队列后，用户请求的数据发送给消息队列后立即返回，再由消息队列的消费者进程从消息队列中获取数据，异步写入数据库。

消息队列具有很好的削峰作用：将短时间高并发产生的事务消息存储在消息队列中，从而削平高峰期的并发事务。

代码层次优化

资源复用

系统运行时，要尽量减少那些开销很大的系统资源的创建和销毁，比如数据库连接、线程、复杂对象等。

从编程角度，资源复用主要有两种模式：单例和对象池。

存储性能优化

B+树和LSM树

数据库多采用两级索引的B+树，树的层次最多3层。因此可能需要多次磁盘访问才能更新一条记录。

目前许多NoSQL产品采用LSM树作为主要数据结构。LSM树可以看做是一个N阶合并树。数据写操作（插入、修改、删除）都在内存中进行，并且都会创建一个新纪录，这些数据在内存中仍然是一棵排序树。
当数据量超过设定的内存阈值后，会将这棵排序树和磁盘上最新的排序树合并。当这棵排序树的数据量也超过阈值后，和磁盘上下一级的排序树合并。

在读操作时，总是从内存中的排序树开始搜索，如果没有找到，就从磁盘上的排序树顺序查找。LSM树可以极大程度上减少磁盘的访问次数，加快访问速度。