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國(guó)內(nèi)外個(gè)人免費(fèi)云服務(wù)器推薦 liunx服務(wù)器搭建與管理

文章插圖
這篇文章，我們循序漸進(jìn)，從內(nèi)存、磁盤I/O、網(wǎng)絡(luò)I/O、CPU、緩存、架構(gòu)、算法等多層次遞進(jìn)，串聯(lián)起高性能開發(fā)十大必須掌握的核心技術(shù) 。
– I/O優(yōu)化：零拷貝技術(shù)– I/O優(yōu)化：多路復(fù)用技術(shù)– 線程池技術(shù)– 無鎖編程技術(shù)– 進(jìn)程間通信技術(shù)– RPC && 序列化技術(shù)– 數(shù)據(jù)庫索引技術(shù)– 緩存技術(shù) && 布隆過濾器– 全文搜索技術(shù)– 負(fù)載均衡技術(shù)準(zhǔn)備好了嗎，坐穩(wěn)了，發(fā)車！
首先，我們從最簡(jiǎn)單的模型開始。
老板告訴你，開發(fā)一個(gè)靜態(tài)web服務(wù)器，把磁盤文件（網(wǎng)頁、圖片）通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)出去，怎么做？
你花了兩天時(shí)間，擼了一個(gè)1.0版本：
主線程進(jìn)入一個(gè)循環(huán)，等待連接來一個(gè)連接就啟動(dòng)一個(gè)工作線程來處理工作線程中，等待對(duì)方請(qǐng)求，然后從磁盤讀文件、往套接口發(fā)送數(shù)據(jù)，完事兒上線一天，老板發(fā)現(xiàn)太慢了，大一點(diǎn)的圖片加載都有卡頓感。讓你優(yōu)化，這個(gè)時(shí)候，你需要：
I/O優(yōu)化：零拷貝技術(shù)上面的工作線程，從磁盤讀文件、再通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)從磁盤到網(wǎng)絡(luò)，兜兜轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)需要拷貝四次，其中CPU親自搬運(yùn)都需要兩次。
零拷貝技術(shù)，解放CPU，文件數(shù)據(jù)直接從內(nèi)核發(fā)送出去，無需再拷貝到應(yīng)用程序緩沖區(qū)，白白浪費(fèi)資源。
Linux API：
ssize_t sendfile(int out_fd,int in_fd,off_t *offset,size_t count);函數(shù)名字已經(jīng)把函數(shù)的功能解釋的很明顯了：發(fā)送文件。指定要發(fā)送的文件描述符和網(wǎng)絡(luò)套接字描述符，一個(gè)函數(shù)搞定！
用上了零拷貝技術(shù)后開發(fā)了2.0版本，圖片加載速度明顯有了提升。不過老板發(fā)現(xiàn)同時(shí)訪問的人變多了以后，又變慢了，又讓你繼續(xù)優(yōu)化。這個(gè)時(shí)候，你需要：
I/O優(yōu)化：多路復(fù)用技術(shù)前面的版本中，每個(gè)線程都要阻塞在recv等待對(duì)方的請(qǐng)求，這來訪問的人多了，線程開的就多了，大量線程都在阻塞，系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)速度也隨之下降。
這個(gè)時(shí)候，你需要多路復(fù)用技術(shù)，使用select模型，將所有等待（accept、recv）都放在主線程里，工作線程不需要再等待。
過了一段時(shí)間之后，網(wǎng)站訪問的人越來越多了，就連select也開始有點(diǎn)應(yīng)接不暇，老板繼續(xù)讓你優(yōu)化性能。
這個(gè)時(shí)候，你需要升級(jí)多路復(fù)用模型為epoll 。
select有三弊，epoll有三優(yōu) 。
select底層采用數(shù)組來管理套接字描述符，同時(shí)管理的數(shù)量有上限，一般不超過幾千個(gè)，epoll使用樹和鏈表來管理，同時(shí)管理數(shù)量可以很大。select不會(huì)告訴你到底哪個(gè)套接字來了消息，你需要一個(gè)個(gè)去詢問。epoll直接告訴你誰來了消息，不用輪詢。select進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)用時(shí)還需要把套接字列表在用戶空間和內(nèi)核空間來回拷貝，循環(huán)中調(diào)用select時(shí)簡(jiǎn)直浪費(fèi) 。epoll統(tǒng)一在內(nèi)核管理套接字描述符，無需來回拷貝。用上了epoll多路復(fù)用技術(shù)，開發(fā)了3.0版本，你的網(wǎng)站能同時(shí)處理很多用戶請(qǐng)求了。
但是貪心的老板還不滿足，不舍得升級(jí)硬件服務(wù)器，卻讓你進(jìn)一步提高服務(wù)器的吞吐量。你研究后發(fā)現(xiàn)，之前的方案中，工作線程總是用到才創(chuàng)建，用完就關(guān)閉，大量請(qǐng)求來的時(shí)候，線程不斷創(chuàng)建、關(guān)閉、創(chuàng)建、關(guān)閉，開銷挺大的。這個(gè)時(shí)候，你需要：
線程池技術(shù)我們可以在程序一開始啟動(dòng)后就批量啟動(dòng)一波工作線程，而不是在有請(qǐng)求來的時(shí)候才去創(chuàng)建，使用一個(gè)公共的任務(wù)隊(duì)列，請(qǐng)求來臨時(shí)，向隊(duì)列中投遞任務(wù)，各個(gè)工作線程統(tǒng)一從隊(duì)列中不斷取出任務(wù)來處理，這就是線程池技術(shù) 。
多線程技術(shù)的使用一定程度提升了服務(wù)器的并發(fā)能力，但同時(shí)，多個(gè)線程之間為了數(shù)據(jù)同步，常常需要使用互斥體、信號(hào)、條件變量等手段來同步多個(gè)線程。這些重量級(jí)的同步手段往往會(huì)導(dǎo)致線程在用戶態(tài)/內(nèi)核態(tài)多次切換，系統(tǒng)調(diào)用，線程切換都是不小的開銷。

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