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如何解决网站性能下降的问题

2009-04-19    文章来源:互联网    浏览次数:

新的一年,你的老板或客户,是否曾和你抱怨公司的网站性能愈来愈差?网站大家都会写,自从有了 Visual Studio 之后,连你家楼下的正妹小喵和隔壁的王大婶都会写 ASP.NET。但同样的一个画面,背后的性能却可能是天差地远,更惶论多人同时上线的企业网站,而程序员的身价也因此有所差别。本帖提供一些改善网站性能的点子,从硬件、软件、程序技巧的层面都有,也欢迎大家分享自己的经验或秘技。

(1) 重新调整或重新设计 DB schema、索引 (index)

一个在线系统的性能不佳,主要原因都是来自于数据库规划及 SQL 语句层面,至于 .NET 程序撰写不良都还在其次。

先将数据库适度地做正规化,如:一个 Table 中,避免把常用的字段、很少用的字段,都塞在同一个表中,而影响数据扫描的速度。
应该将很少用的字段,另切割出来成为另一个表。

(2) 改写 SQL 语句,注意 index 是否在查询时有真的被用到

* 同样的功能,一个不良的「关联子查询」和良好的「独立子查询」,之间的 SQL 性能差距,是不到一秒钟和好几分钟以上的差距。

子查询有分「关联子查询 (correlated subquery)」、「独立子查询」,前者应尽可能少用。
以下两句 SQL 语句功能相同,都是要找出每位客户最近一笔订单的日期:

  1. Code  
  2. USE Northwind  
  3. go  
  4. SELECT CompanyName,   
  5.     (SELECT MAX(OrderDate)   
  6.      FROM Orders   
  7.      WHERE Customers.CustomerID = Orders.CustomerID) AS 最近一笔订单日期  
  8. FROM Customers  
  9. ORDER BY CompanyName  
  10.  
  11. USE Northwind  
  12. go  
  13. SELECT CompanyName, MAX(OrderDate) AS 最近一笔订单日期  
  14. FROM Customers  
  15. INNER JOIN Orders ON Customers.CustomerID = Orders.CustomerID  
  16. GROUP BY CompanyName  
  17. ORDER BY CompanyName 

 前者每次处理一笔记录时,都会执行一次内部查询 (关联子查询),有点类似双层循环 (loop),会导致性能大幅低落;有经验的 SQL 程序员,会改用后者 JOIN + GROUP BY 的做法,因为这样做,不会执行任何内部查询,会比前者更有效率。

当两个表的记录笔数越多时,在较极端的情况下,性能的差距,就会是不到一秒钟,和十几分钟的差别。

* 一些 SQL 关键词,只要一出现在 SQL 语句中,就可能造成表的「索引 (index)」完全失效或部分失效,变成要整个表去逐行逐列地扫描,
例如: NOT、NOT IN、!=、<>、OR ...等关键词,
还有「LIKE '%关键词'」的模糊查询,也会造成索引失效,但「LIKE '关键词%'」就不会造成索引失效。

(3) 使用 Native 的 DataProvider

放弃 OleDb,改用 ADO.NET Native 的 DataProvider,如: SqlClient、OracleClient。但若您公司坚持要用 Sybase 这种从 2003 年之后,就不曾更新 DB driver 的数据库,就只好继续用性能不佳的 OleDb 去联机了。

据版工我用 Visual Studio 内建的 stress test 工具,测试 OleDb 和 SqlClient 的性能差距,模拟 30 人同时上线,用浏览器撷取一万笔数据,两者的速度就差了一秒钟;且当数据库的数据越多,或越多人同时上线时,性能差距会更明显。

(4) 用程序或软件做缓存

用程序做缓存,如 ASP.NET 从 1.x 时代,就已内建的 Cache (缓存) 机制;或用一些第三方的辅助软件、Framework,这方面若有其它网友知道好用的软件,亦恳请留言告知。

(5) 用硬件做快取或缓冲、砸钱加装 AP Server

ITHome - 游戏基地网页效能提升的关键人物 (此连结连至台湾网页,若无法开启敬请见谅) :
http://www.ithome.com.tw/itadm/article.php?c=52558

种种缺失使得网站的使用人数锐减。面对网站一堆问题,陈xx也决定要将网站再次大幅度调整,将之前的网页程序,以及 SQL 查询语句全部重写,他们花了三个月的时间执行。

陈xx还在原本的网页服务器,与数据库服务器的架构中,加入一组应用程序服务器,作为网页服务器 cache 数据的来源。

改版之后的新网站,搜寻速度提升许多,先前每日的统计数据中,处理速度超过 3 秒的数据超过 50 万笔;而改版后,每星期超过 3 秒的查询不到 10 笔,而这少数反应速度不够快的查询,也多是内部作业执行大量批处理导致的。

由于原本使用的 L4 Switch 较为老旧,负载量比较差,因此陈xx选择将它汰换新的设备,加强负载量;恰好那时正好准备将应用服务器的架构上线,就藉此机会将网络架构更新。陈xx说,这样的架构搭配负载较强的 L4 交换器,强化网站的处理性能,并凭借此抵御网络攻击。在此之后,网站依然会受到零星攻击,但都不会对造成太大影响。

(6) 用硬件做快取或缓冲、砸钱加装 AP Server

数字之墙 - 网站外销的个人实践(二)运营 (此连结连至台湾网页,若无法开启敬请见谅) :
http://epaper.pchome.com.tw/adm/brief_left.htm?s_code=0263

以下引用自原文

全盛时期,来自美国 blog 的流量每天达 80 万次。这个数字其实不高,对程序高手来说是小菜一碟,但笔者是半吊子工程师,知识有限也因此可能程序写得不好,频频被主机供货商发信警告,要求改善网站系统性能。最后,我决定开发 cache system。

cache system 缓存系统上线后,将数据库读写,从每天 80 万次降低到每天 16 万次。这期间也请高手朋友帮忙进行数据库结构优化,帮助很大。笔者在过程中学习到,一个良好的「缓存系统 (cache system)」对于提供 Widget 功能的网站来说非常重要。

…中间略…

能够做到随时搬迁整个网站到另一家主机供货商,除了程序本身的调整外,还要归功于网站管理软件的盛行。在此要推荐的一套称为 Plesk 的网站管理软件。有的主机供货商会直接帮你安装 Plesk ,免费或另外付费。 Plesk 的所有管理功能都是透过 Web 界面,方便到无以复加,大大降低对技术能力的要求。

除了 Plesk 以外,网站管理软件还有其它选择。还有 WHM 加上 cPanel 的组合,也是常见的网站管理解决方案。不过笔者还是比较偏好使用 Plesk,毕竟使用起来容易,也难怪他们的市场占有率一直是独大。只是,功力高的工程师可能会喜欢 WHM + cPanel,因为弹性比较大。不论选择哪一种,都可以帮助你节省许多时间。

 

(7) 加装实体机器做 Loading Balance (负载平衡)。一些 Server OS 亦内建此类设定功能。

(8) 程序技巧 - ADO.NET

能用 DataReader 就不要用 DataSet / DataTable,前者读取速度快又不耗内存;后者虽较有弹性,但速度较慢又会每个使用者消耗许多内存。若您连 DropDownList 控件的数据来源,都用 SqlDataSource 控件的默认值 - DataSet,则当页面里塞了一堆下拉选单时,性能当然会受影响。

但前提是程序员对 ADO.NET 要有一定程度的了解,若只会用 Visual Studio 透过图形界面,拖拉 TableAdapter、DataTable、.xsd 就免谈了。

若为 DataTable 建立 Primary Key,DataTable 会建立一个索引,追踪新增到 DataTable 中的数据是否符合此条件约束 (constraint)。ADO.NET 2.0 会使用 algorithm 的「红黑树算法 (Red-Black Tree,是一种「平衡树」算法) 去处理索引,让 DataTable 的数据量大时,较方便维护索引;但缺点是建立索引时会降低一些性能。

此外,数据库的访问和捞值,应该尽量在一次 DB connection 做完,一个 connection 可搭配多个 DbCommand 对象使用,不用每次都一个 DbConnection 配一个 DbCommand。

在此推荐一本不错的 ADO.NET 原文书:

Programming Microsoft ADO.NET 2.0 Core Reference:
http://www.amazon.com/Programming-Microsoft%C2%AE-ADO-NET-Core-Reference/dp/073562206X/ref=sr_1_1?ie=UTF8&s=books&qid=1230971264&sr=1-1

有探讨许多市面上书籍少见的深入内容,像 Oracle + ADO.NET 的各种应用、Connection Pooling 的特性、各种的数据库 Balk (批次) 作业应用。

(9) 程序技巧 - .NET 语法

* 避免一些书上教的,把 DataTable 或大量数据,直接塞进 Session 里,此举在真正要上线的系统必死无疑。Session 在多人同时上线时,内存的消耗是很可观的,因为 Session 是每个用户各存一份在服务器的内存里,而非像「缓存 (cache)」是所有的用户共享服务器的一块内存。在很多 ASP.NET 的需求中,可用 HiddenField 控件或  ViewState 取代 Session。

* 能用「泛型 (Generics)」就不要用旧版的写法,Generics 除了安全外,亦可避免 .NET 类型在 Boxing / Unboxing 转型时影响性能,例如:
能用 List<string> 就不要用旧的 ArrayList,能用 Dictionary<TKey,TValue> 就不要用 Hashtable 或跑双层的循环 (loop),因 ArrayList、Hashtable 的 element 属于 object 类,在存储或检索如 int 等「值类型 (Value Type)」时,会引发 Boxing / Unboxing。
在大多数的情况下,List、Dictionary 等泛型类,拥有较佳的效率,而且是类型安全的。

当然上述前提,是系统要用 .NET 开发,还在靠 ASP 或非 OOP 语言硬撑的旧系统就免谈了。

(10) 程序技巧 - 数据库「事务 (Transaction)」

您是否知道 SQL Server 的默认「事务隔离等级 (Isolation Level)」,是「ReadCommitted」,当您在写 ADO.NET 用了 SqlTransaction 时,默认是当某个人在修改某一笔记录时,其它所有读取这一笔记录的人,都会被「锁定 (lock)」住,造成其它全部用户的浏览器都在等待中,无法做其它工作。

而 Oracle 事务的特性,是绝不会有类似无法读取的情形,至少会用类似 SQL Server 2005 新增的「快照隔离 (Snapshot Isolation)」,让用户至少能先读取到未 Commit 或 Rollback 的记录,而不用呆坐在浏览器前面傻等。

不过 SQL Server 2005 的「快照隔离」默认未启用。用 SQL Server 开发的系统,若怕用户被锁定的问题,可视 project 需求,改用最宽松的「ReadUncommitted」事务隔离等级,其特性为不会造成任何锁定,但可能会造成 Dirty Read。SQL Server 有下列七种「事务隔离等级」,有兴趣的网友可去查询 ADO.NET 书籍或 MSDN Library:

Chaos
ReadCommitted  // SQL Server 默认值
ReadUncommitted // 最宽松,会有 Dirty Read
RepeatableRead
Serializable    // 最严,会有大量的锁定
Snapshot
Unspecified

(11) ASP.NET 分页

GridView + SqlDataSource 的默认行为,就是每次换页或排序时,不管数据库有几笔记录都全部重捞一次;当数据库有一百万笔数据,就在每个用户换页时,都一百万笔全部重捞出来,此举消耗了大量的 Web server/ AP server 内存、数据库系统资源、网络频宽,结果网站性能可想而知。

很多企业内的小型网站,为了省钱,随便外包给低价抢标的工作室,或没经验的学生和 SOHO 族,可能因此埋下了恐怖的后遗症。最可怕的是这些未爆弹,在开发期间和系统刚上线、数据量还很少时,都感觉不出来,有如癌症一样,会在将来忽然爆发。

 (12) ASP.NET AJAX 的 UpdatePanel 控件不是万能的

以下引用自 MSDN Magazine:

不论好坏,UpdatePanel 控件都是 ASP.NET AJAX 社区所喜爱的。我说“好”,是因为 UpdatePanel 使部分页面呈现变得相当简单,而说“坏”,是因为它的简便和易用性是以效率和令人啼笑皆非的带宽为代价的。

UpdatePanel 可以为一般的网页带来 AJAX 神奇的好处,但是它不能提供我们与 AJAX 正常关联的高效性。例如,您是否知道,当 UpdatePanel 控件对服务器执行异步 AJAX 回调以更新其内容时,这个请求包含了常规 ASP.NET 回发所包含的一切,其中还包括 ViewState 呢?具有太多 ViewState 的页面会降低性能,并且具有太多 ViewState 的页面在 ASP.NET 应用程序中都太常见。

如果您准备使用 UpdatePanel 控件,您需要清楚您在准备干什么。在许多情况下,从性能的角度而言,应用程序最好是不使用 UpdatePanel,而是使用对 WebMethods 或页面方法的异步调用。

…中間略…

当您使用 UpdatePanel 在一个页面上执行无闪烁更新时,您可能会认为您在进行高效构建。毕竟,UpdatePanel 使用的是 AJAX,不是吗?不幸的是,如果您在 UpdatePanel 更新时检验一下网络中的通信,您会发现您根本就没有保存什么东西,至少是在发送的时候没有保存。通常在回发期间传送到服务器的 ViewState 数据(与其他数据)也会在 UpdatePanel 回调期间传送。事实上,来自 UpdatePanel 的异步 XML-HTTP 请求中所增长的数据,几乎与在标准 ASP .NET 回发中增长的数据相同。下面是有关 ASP.NET AJAX 不可告人的秘密:UpdatePanel 虽易于使用,但是通信效率不高。

几乎没有什么办法可让您提高 UpdatePanel 的效率,但是您可以放弃使用 UpdatePanel,并转而使用 ASP.NET AJAX 的其他功能来更新页面内容,它不仅同样流畅,而且更加高效。它只需要多一点点力气,但是最后的结果往往让人觉得是值得付出的,因为您可以大大降低在客户端与服务器之间传输的数据量。

(13) Design Patterns

虽然「设计模式」不是为解决性能问题而诞生的,但可适度防止没经验的新人做出蠢事。多学一些 .NET 技术敌营注重的系统架构、OOAD、Design Patterns 和相关的 Framework,对提升自己的身价和薪资也有帮助。
 

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