在我們公司ChinaNetCloud，見 過多種不同類型的網(wǎng)站和系統(tǒng)，有好也有差。其中有些系統(tǒng)擁有良好的服務(wù)器/網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，并且進行了合理的調(diào)整和監(jiān)控 ；然而一般的系統(tǒng)都會有安全和性能上的 問題，不能良好運行，也無法變得更流行。

在中國， 開源的LAMP棧是最流行的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，它使用PHP開發(fā)，運行在Apache服務(wù)器上，以MySQL作為數(shù)據(jù)庫，所有這些都運行在Linux上。它是個可靠的平臺，運行良好，是現(xiàn)在全球最 流行的Internet系統(tǒng)架構(gòu)。然而，我們很難對其規(guī)模進行正確的擴展并保持安全性，因為每個應(yīng)用層都有其自身的問題、缺陷和最佳實踐。我們的工作就是 幫助企業(yè)用最低的操作成本來創(chuàng)建并運行高性能的、可伸縮的、安全的系統(tǒng)，因此對于這類問題我們有很豐富的經(jīng)驗。

當(dāng)前的實際情況是，很多網(wǎng)站都是由開發(fā)人員 快速而廉價地創(chuàng)建，通常沒有任何IT人員或者經(jīng)理，只是由程序員來管理系統(tǒng)。造成的結(jié)果是，雖然花費很低的成本網(wǎng)站就可以開始運行，但是當(dāng)擁有大量用戶、 需要擴展規(guī)模的時候，通常就會面臨真正的問題。畢竟，中國擁有三億八千萬的Internet用戶，如果其中的0.01%訪問這個站點，就很容易引發(fā)25 萬~50萬的頁面訪問量。這些問題在各個級別上都會產(chǎn)生，下面總結(jié)的規(guī)則是對最一般的問題進行概述，并且說明為什么這些規(guī)則如此重要，以及最好采用什么方 法來修正它們。遵循這些建議的站點會提高它的可伸縮性、安全性以及操作上的穩(wěn)定性。

使用合適的會話管理
第 一個想到的擴展系統(tǒng)的方法就是添加更多硬件。例如，使用兩臺服務(wù)器而不是一臺。這聽著合理，但會產(chǎn)生潛在問題：會話管理。這對Java程序來說是很嚴(yán)重的問題，在PHP中也會產(chǎn)生可延展性問題， 對于數(shù)據(jù)庫的負(fù)載尤其如此。

會話被定義為單獨的最終用戶登錄或者連接一 段時間，其中通常會包含多個TCP/IP的HTTP連接、幾個Web頁面，通常還包括幾十個甚至上百個頁面元素，如框架、菜單、Ajax更新等。所有這些 HTTP請求都需要知道用戶是誰，才能滿足安全的要求，并向用戶傳送適當(dāng)?shù)膬?nèi)容，因為這些都是會話的組成部分。通常每個會話都會包括相互關(guān)聯(lián)的會話數(shù)據(jù)， 如用戶名、用戶ID、歷史、購物車、統(tǒng)計資料等等信息。

問題在 于，在有兩臺Web服務(wù)器和多個 HTTP連接的情況下，用戶流量會在兩臺服務(wù)器之間分配和移動，服務(wù)器很難知道用戶是誰，并對所有數(shù)據(jù)進行跟蹤，因為每個頁面或者頁面的組成部分都可能來 自不同的服務(wù)器。在PHP中，通常是這樣解決的，在第一次連接或登錄的時候就創(chuàng)建一個會話ID并將其放在Cookie中，然后這個Cookie會和每個 HTTP請求一起發(fā)送。

這樣做帶來一個問題，接下來每段PHP腳本 都需要基于ID來查找會話數(shù)據(jù)。由于PHP無法在執(zhí)行過程之間保持狀態(tài)（這與Java不同），這個會話數(shù)據(jù)需要存儲在某個地方，通常是在數(shù)據(jù)庫中。但是， 如果復(fù)雜的頁面需要在每個頁面載入過程中對其進行十次查找（這是經(jīng)常要做的），那就意味著每個頁面都要執(zhí)行10次SQL查詢，這會導(dǎo)致數(shù)據(jù)庫上很大的負(fù) 載。

在前面所舉的中國 Internet用戶 0.01%的例子中，可能很容易在每秒內(nèi)僅僅為了管理會話就生成上百個查詢。解決方法是一直使用位于Cookie中的會話ID，并且使用像 Memcached之類的服務(wù)來緩存會話數(shù)據(jù)以獲得高性能。

還要注 意其中存在安全性的問題，因為黑客可 以偽造另一個用戶的會話ID，這是很容易找到或看到的，特別是在公用的Wi-Fi中。解決方法是對會話ID進行恰當(dāng)?shù)募用芑蛘吆灻⑵渑c時間區(qū)間、 IP地址以及其他關(guān)鍵信息 像瀏覽器或者其他細(xì)節(jié)相綁定。在Internet上有很多不錯的關(guān)于良好的會話管理的例子，你可以根據(jù)需要找到最適合的。

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總是要考慮安全性
盡管編寫像防止SQL注入和登錄安全之類的 代碼涉及很多安全問題，但不幸的是，幾乎沒有人考慮過安全性，而那些考慮到的人也沒有對其進行很好地理解。而本文要關(guān)注的是操作性的系統(tǒng)安全。對于這類安 全，我們的焦點集中在三個安全領(lǐng)域：防火墻、運行的用戶以及文件訪問權(quán)限。

除了配置專門的硬件防火墻（像Cisco的 ASA）之外，所有服務(wù)器都還應(yīng)該運行像Iptables之類的防火墻，它會保護服務(wù)器免受其他威脅和攻擊。這些威脅和攻擊可能來自公共的 Internet、其他服務(wù)器或本地服務(wù)器，也包括使用VPN或者SSH通道的開發(fā)和操作人員。我們僅對指定的IP開放確實需要的端口。Iptables 可能會很復(fù)雜，但是有很多不錯的模板，我們通常可以使用它們來幫助客戶創(chuàng)建Iptables。例如，默認(rèn)的RedHat或者CentOS防火墻的配置說明 只有10行，顯然并不實用。我們最佳實踐的Iptables配置大概有5頁，這其中包含了Linux所能提供的最高級的安全防范。

所有公用的服務(wù)，都應(yīng)該運行在專門的用戶 下，如Apache。切記永遠(yuǎn)都不要使用Root用戶運行，因為這會讓任何闖入到Apache的用戶接管整個服務(wù)器。如果Apache只是運行在 Apache用戶下或者運行在Nobody下，那么闖入Apache就不是一件容易的事情了。

Web服務(wù)器運行或者服務(wù)的文件 （像.php和.html文件）對于Web服務(wù)器的用戶應(yīng)該是不可寫的。這意味著Apache或者Nginx用戶不應(yīng)該擁有Web目錄的寫權(quán)限。有很多方 法都可以做到這一點，而最簡單的就是將這些文件為其他用戶所有，然后讓Apache/Nginx等用戶歸屬于能夠使用640權(quán)限讀取文件的組中。這會防范 幾乎所有的黑客和針對頁面的攻擊。

此 外，永遠(yuǎn)不要使用Ftp來上傳文件，特別 是在公用的Wi-Fi環(huán)境中，因為在其中黑客很容易盜取用戶名和密碼。取而代之的是使用Sftp會更加安全。另外，每個雇員都應(yīng)該擁有自己的用戶ID和隨 機密碼。

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使用標(biāo)準(zhǔn)的路徑和安裝配置

一個令人討厭的部署問題是，開發(fā)者很少考慮 他們的軟件會被部署到生產(chǎn)Web服務(wù)器的什么位置，以及如何部署。我們看到過許多大型的系統(tǒng)將它們的PHP代碼部署在/home/xiaofeng或者 /web/code路徑下。事實上，這兩個路徑都是非常不標(biāo)準(zhǔn)的，并且會帶來操作和安全性的問題。當(dāng)這些系統(tǒng)從開發(fā)環(huán)境轉(zhuǎn)移到測試環(huán)境再到生產(chǎn)環(huán)境中時， 因為每個安裝配置都是非標(biāo)準(zhǔn)的，所以經(jīng)常會出現(xiàn)問題，這時就需要開發(fā)者調(diào)整才能夠正常工作。

你應(yīng)該總是使用標(biāo)準(zhǔn)的安裝包和二進制文件來 安裝像Apache之類的服務(wù)器。不要從源代碼編譯或者安裝Tarball，因為這會導(dǎo)致長期穩(wěn)定性和管理上的問題，另外在服務(wù)器上安裝多個不同的版本也 會造成混淆。

Web 站點應(yīng)該總是在指定的平臺和 Linux發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)路徑下進行測試和部署 ，像 RedHat 或者CentOS下的/var/www/html路徑。這有助于對系統(tǒng)進行有效的權(quán)限管 理、備份、配置、監(jiān)控以及其他操作。

Web 服務(wù)器的日志應(yīng)該存放在/var /logs或者/var/logs/app_name下，而不應(yīng)該位于主代碼區(qū)域。這樣做的原因不僅僅是因為這些標(biāo)準(zhǔn)的路徑很重要，更應(yīng)該關(guān)注的是，恰當(dāng) 地配置服務(wù)器會將/var配置為分離的文件系統(tǒng)。如果應(yīng)用程序突然寫入了大量日志并占用所有磁盤空間，由于我們做了以上的配置就不會導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰，或者其 他嚴(yán)重的問題。如果日志位于其他位置，就可能會產(chǎn)生問題。

總是使用日志

在Web系統(tǒng)中做多少日志都不為過。所有系 統(tǒng)都應(yīng)該將重要的數(shù)據(jù)寫入到日志中，不管是它們自己的日志還是系統(tǒng)的Syslog。Cron的Job以及其他Shell腳本或者C語言的程序，對日志都有 相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)以及簡單的函數(shù)。在Shell腳本中，只需要使用 Logger命令就可以實現(xiàn)日志的寫入。在腳本啟動/停止、重要的腳本執(zhí)行以及實時數(shù)據(jù)產(chǎn)生的 情況下都要執(zhí)行寫入日志操作。這樣出現(xiàn)問題的時候，查看主要的系統(tǒng)日志就可以很容易地看到發(fā)生了什么。

大型系統(tǒng)經(jīng)常會使用專門的工具如 Local5來記錄日志，并配置Syslog或者Syslog-ng來將其存放在單獨的文件中，這樣會更容易使用。需要注意的是，Syslog工具和 Logger（以及任何Syslog調(diào)用）默認(rèn)優(yōu)先使用user.notice，如有必要，你可以對其進行調(diào)整。

一個好的系統(tǒng)會對程序進行配置，用來打開或 者關(guān)閉日志，并可以選擇在每模塊或者功能的級別上應(yīng)用不同級別的日志。這使得我們可以記錄非常詳細(xì)和強大的日志，用來分析和調(diào)試在生產(chǎn)操作中所發(fā)生的問 題。

使用良好的數(shù)據(jù)庫設(shè)計和SQL

在任何系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)庫通常是最大的性能瓶 頸。而影響數(shù)據(jù)庫性能的最大兩個問題是數(shù)據(jù)庫設(shè)計和SQL代碼質(zhì)量。很多系統(tǒng)都擁有良好的或者至少是可用的數(shù)據(jù)庫設(shè)計，但由于沒有經(jīng)過適當(dāng)?shù)男阅軠y 試，SQL代碼質(zhì)量通常都會很差。這樣的SQL代碼在開發(fā)環(huán)境中可能運行很快，因為其中只有小數(shù)據(jù)集和最小的負(fù)載。但是當(dāng)成千上萬的用戶同時讀取數(shù)據(jù)庫中 上百萬條記錄的時候，它就很可能會崩潰。

不幸的 是，這些問題一開始并不明顯，直到系 統(tǒng)增大、突然開始崩潰的時候才會顯現(xiàn)出來。在增大的過程中，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)看起來運行得很快（因為數(shù)據(jù)都位于內(nèi)存中，而且很少有并發(fā)的查詢），并且對用戶的響 應(yīng)也很快，但實際上它的內(nèi)部運行效率很低。這并不重要，我們關(guān)注的是在系統(tǒng)增大并遇到性能問題之前找到這些問題并加以解決。

關(guān)于這個問題有很多不錯的書和站點進行了解 析，其中的關(guān)鍵工具包括慢查詢?nèi)罩尽NNODB狀態(tài)系統(tǒng)，以及描述當(dāng)前性能的MySQL統(tǒng)計信息。我們見到過很多系統(tǒng)每秒會讀取500,000條數(shù)據(jù)， 這是出現(xiàn)SQL問題的明顯預(yù)兆，但公司往往對其一無所知直到服務(wù)器開始崩潰。

MySQL系統(tǒng)應(yīng)該對所有數(shù)據(jù)使用 INNODB存儲引擎，因為INNODB與之前的MyISAM相比，運行得更快、更穩(wěn)定，并且管理性能和備份工作也更加容易和快捷。在主配置文件 中，INNODB應(yīng)該被設(shè)置為默認(rèn)的數(shù)據(jù)庫引擎，并且系統(tǒng)應(yīng)該不時地進行檢查，看是否意外創(chuàng)建了MyISAM的表。

總要擁有良好的DB配置和備份

很多公司都沒有良好的備份機制，也不知道如 何恰當(dāng)?shù)赝瓿蛇@項工作。MySQL的Dump是不夠的，因為最好的備份方法是使用LVM快照和INNODB對系統(tǒng)進行熱備份，從而得到超快的速度和超高的 可靠性。

另外，在將所有備份文件從服務(wù)器上轉(zhuǎn)移出來 之前要進行壓縮和加密。另外還要確保擁有設(shè)計合理的MySQL配置。MySQL默認(rèn)安裝使用說明中只有5~10行關(guān)于配置的說明，這根本不適合開發(fā)使用。 而我們提供給客戶的最佳實踐文檔足足有10頁那么長。文檔中大約有100種有用的關(guān)于安全、性能和穩(wěn)定性問題的設(shè)定，包括防止數(shù)據(jù)敗壞，其中很多設(shè)定都是 非常重要的。

使用讀/寫數(shù)據(jù)庫分離

隨著系統(tǒng)變得越來越龐大，特別是當(dāng)它們擁有 很差的SQL時，一臺數(shù)據(jù)庫服務(wù)器通常不足以處理負(fù)載。但是多個數(shù)據(jù)庫意味著重復(fù)，除非你對數(shù)據(jù)進行了分離。更一般地，這意味著建立主/從副本系統(tǒng)，其中 程序會對主庫編寫所有的Update、Insert和Delete變更語句，而所有Select的數(shù)據(jù)都讀取自從數(shù)據(jù)庫（或者多個從數(shù)據(jù)庫）。

盡管概念上很簡單，但是想要合理、精確地實 現(xiàn)并不容易，這可能需要大量的代碼工作。因此，即便在開始時使用同一臺數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，也要盡早計劃在PHP中使用分離的DB連接來進行讀寫操作。如果正確 地完成該項工作，那么系統(tǒng)就可以擴展到2臺、3臺甚至12臺服務(wù)器，并具備高可用性和穩(wěn)定性。

使用類似Memcached之類的數(shù)據(jù)庫緩存

即便有了好的數(shù)據(jù)庫設(shè)計、SQL和讀寫分 離，大型的系統(tǒng)仍然需要更快的性能，特別是對會話狀態(tài)、好友列表以及BBS文字之類的東西。為了達(dá)到這個目的，我們可以使用像MemCached之類的數(shù) 據(jù)緩存，它是一個高性能的簡單數(shù)據(jù)緩存，已經(jīng)被所有最大型的站點使用。但是要小心的是，不要100%依賴于一臺Memcache服務(wù)器來提高性能，因為如 果那臺服務(wù)器崩潰了，就會破壞整個系統(tǒng)的性能。在這種情況下，應(yīng)該使用2~3臺Memcache服務(wù)器形成簇集架構(gòu)，并且有選擇地包含一個緩存準(zhǔn)備過程， 如果緩存服務(wù)器重啟，需要重新載入數(shù)據(jù)，它能夠快速地載入緩存。

構(gòu)建測試和開發(fā)環(huán)境

很多公司只有開發(fā)者的桌面系統(tǒng)和他們的生產(chǎn) 服務(wù)器。當(dāng)系統(tǒng)變得越來越大、越來越復(fù)雜時，測試和管理代碼就會導(dǎo)致嚴(yán)重的問題。最佳的實踐是擁有兩個測試系統(tǒng)，一個用于開發(fā)者的代碼和功能的整合測試， 另一個要與生產(chǎn)環(huán)境完全一致，從而更容易向生產(chǎn)環(huán)境平滑地過渡。幸運的是，現(xiàn)在使用云計算（或者私有云）可以輕松達(dá)到這一點。一個5~10臺服務(wù)器的生產(chǎn) 環(huán)境，可以很容易地在辦公室或者IDC中使用一臺服務(wù)器來復(fù)制，從而用于測試，而這臺服務(wù)器我們可以用于多個客戶的項目。

使 用版本控制

最后，要對一切使用版本控制，包括測試和生 產(chǎn)環(huán)境的部署。很多開發(fā)者都使用SVN或者類似的方法。在理想狀態(tài)下，這些方法可以被用于所有代碼、腳本、HTML、圖片、配置、文檔和測試。版本控制應(yīng) 該是代碼轉(zhuǎn)移到測試環(huán)境的必經(jīng)之路，而不是簡單地復(fù)制或者使用tar文件，因為這二者都是不可靠的。開發(fā)者應(yīng)該將所有一切都簽入，打上標(biāo)簽，然后將它們簽 出到測試系統(tǒng)。如果所有都沒問題，那么它們會將該版本簽出到生產(chǎn)環(huán)境。

總結(jié)

不管 是在開發(fā)還是在運營過程中，創(chuàng)建可靠的 高性能Web系統(tǒng)都有很多應(yīng)該注意的事項。本文試圖從可操作性和可靠性的角度討論最重要的幾點。當(dāng)你構(gòu)建和管理站點的時候，請不要忘了這些重要的問題。遵 循這些規(guī)則會有助于確保系統(tǒng)長久、良好地運行。

作者簡介：

Steve Mushero，ChinaNetCloud 公司聯(lián)合創(chuàng)始人、CEO兼CTO，擁有全球20多年的技術(shù)管理經(jīng)驗。曾擔(dān)任土豆網(wǎng)、Intermind和 Advanced Management Systems等多家企業(yè)CTO

譯者簡介：

侯伯薇，生于鳳城，學(xué)在春城，做過國內(nèi)和對 日項目，現(xiàn)在大連某保險公司工作。樂于鉆研技術(shù)，同時注重業(yè)務(wù)知識，勤于思考，愿意與人交流和分享。

大型高性能網(wǎng)站的十項規(guī)則