PHPNginxMySQL高并发调优小试

项目要求实现一个免费抢券的功能，涉及到高并发的问题，研究了几天，记录下来，欢迎工友们扔砖头~~

整个项目是PHP+Nginx+Mysql的架构，由于PHP是阻塞的单线程模型，不支持多线程，因此也没有Java那么好用的同步机制，我想到的办法就是在数据库级别做相应的同步互斥的控制，Mysql的锁机制我放在了Mysql数据库锁机制这篇博文当中。通过查看Mysql官方文档，我想到了两种解决方案：一、使用LOCK TABLE 或START TRANSACTION 写SQL 语句； 二、使用CREATE PROCEDURE 直接在数据库中创建存储过程，接下来我就分别试了这两种方法。

一、 使用锁机制

SET autocommit=0;LOCK TABLE test;select count(*) from test where value=1;COMMIT;

这是 查询当天中奖的用户（为了示意简化了业务逻辑），然后我用PHP做一个判断：是否中奖用户超过了当天的限额，没超过则该用户中奖，那么此时要UPDATE 一下数据库，若两个用户同时读取中奖用户总数，其中一个update了数据库，另一个用户读到的自然是脏数据，这也就是为什么我没有释放刚才那张表的锁，按照业务逻辑，是要跳出mysql用程序判断一下，然后update数据库再释放锁。

update test(name,value) values('Tomcat',1);COMMIT;UNLOCK TABLE;

这种方法的缺点在于使用了两次数据库连接，中间插入了PHP判断，必定会造成性能上的损失，好处是数据库不必插入业务逻辑，松耦合。

二、 使用存储过程

DELIMITER //DROP PROCEDURE IF EXISTS proc;CREATE PROCEDURE proc(IN cnt INT,IN user VARCHAR(32))BEGIN	DECLARE num INT;	DECLARE success INT;	select count(*) INTO num from test where value=1;	IF num  
 稍微解释一下代码（熟悉的工友请pass）：1. 将mysql默认的分隔符分号重定义为// 避免mysql 只执行其中一句话；2. 创建存储过程传入参数cnt (中奖用户限额)， user (此次抢票的用户)； 3. 定义两个临时变量num (目前中奖用户数)， success（是否中奖）；4.查询当前中奖用户数目，未超额则插入用户状态1，反之0 ； 5. 返回中奖与否标志，恢复mysql的sql分隔符.  
  
在php中调用此存储过程： $db->query("call proc(100,'hehe')");
  
此方法的缺点是在数据库引入了业务逻辑，程序修改不易，优点是只使用一次数据库连接，表的锁定时间大大减少，并发效率很高。
  

 
  
三、 奇葩windows环境下的PHP
  
在我满怀欣喜的开始模拟高并发用户访问的时候，问题来了。。。
  
先贴 java 写的多线程并发访问程序（php不支持多线程。。）
  
  
import java.util.concurrent.CyclicBarrier;import com.test.run.ThreadTest;public class Test {	public static void main(String[] args) {		CyclicBarrier cb=new CyclicBarrier(100);	//fork 100个线程		ThreadTest[] ttarray=new ThreadTest[100];	//待这些线程fork完毕，同时发起http请求		for (int i = 0; i < ttarray.length; i++) {			ttarray[i]=new ThreadTest(cb);			ttarray[i].start();		}	}}import java.io.BufferedReader;import java.io.DataInputStream;import java.io.IOException;import java.io.InputStreamReader;import java.net.HttpURLConnection;import java.net.MalformedURLException;import java.net.URL;import java.util.concurrent.BrokenBarrierException;import java.util.concurrent.CyclicBarrier;public class ThreadTest extends Thread {		private  CyclicBarrier cb;		public ThreadTest(CyclicBarrier cb) {		super();		this.cb = cb;	}	@Override	public void run() {		String path="http://127.16.0.57/concurrent/index.php?user="+Thread.currentThread().getName();		try {			URL url=new URL(path);			HttpURLConnection huc=(HttpURLConnection) url.openConnection();			huc.setRequestMethod("GET");			huc.setDoInput(true);			huc.setDoOutput(true);			huc.setUseCaches(false);			huc.connect();			cb.await();	//必须写上await 方法等待其他线程创建完毕，再统一发送			System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t"+System.currentTimeMillis()+"\tbegin ");		//	long l1= ;			InputStreamReader isr =new InputStreamReader(huc.getInputStream(),"UTF-8");			BufferedReader bf=new BufferedReader(isr);			String str=bf.readLine();			while(str!=null)			{				System.out.println(str);				str=bf.readLine();			}			long l2= System.currentTimeMillis();			//System.out.println(l2-l1+"   "+Thread.currentThread().getName());			//System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t"+System.currentTimeMillis()+"   end");		} catch (MalformedURLException e) {			e.printStackTrace();		} catch (IOException e) {			e.printStackTrace();		} catch (InterruptedException e) {			// TODO Auto-generated catch block			e.printStackTrace();		} catch (BrokenBarrierException e) {			// TODO Auto-generated catch block			e.printStackTrace();		}	}}
  
  
  
满怀信心地跑程序，结果发现控制台1秒1秒地给我蹦出结果，也就是1个用户服务器需要大约1秒的处理时间，这简直是一坨翔！！ 没办法赶紧做测试查原因，测试方案及结果：
  
1. 单独测试所有线程的产生和发出请求是否符合要求。
  
结果：通过打印线程名和时间，发现线程随机地被fork出来，在几乎同一时间点开始run, run的顺序跟fork的顺序不一样，更显出其随机性，因此不是多线程的问题。
  
2. 分别使用锁机制和存储过程的方式访问数据库，比较二者差异。 
  
结果：锁机制第一个用户耗时1078 ms, 第二个2146ms, 第三个3199ms ;存储过程 1023ms, 2084ms; 3115ms; 不相伯仲，这说明一个问题：PHP似乎是串行地处理这些请求的，就算这些线程几乎是同时到达服务器的。
  
3. 直接使用PHP向mysql 中插入一条数据，是否插入就需要1s；
  
结果：插入一条数据时间真TM是1s左右！！！这PHP跟mysql连接也忒慢了！
  
4. 使用linux 服务器测试，是否是系统影响
  
结果：插入数据30ms左右，100并发在300ms左右搞定！！！
  

 
  
从第三个方案想到第四个花了老长时间了，根本没想到居然是系统的原因，google上说这TM是 PHP 的bug
  
“The problem is that the PHP_FCGI_CHILDREN environment variable is ignored under windows, therefore php-cgidoes not spawn children, and when PHP_FCGI_MAX_REQUESTS is reached the process terminates.So, php with fast-cgi will **never** work on Windows.”From  https://bugs.php.com/bug.php?id=49859
  
我只想说WTF, windows看来真不适合做服务器，或许php的缔造者压根不想使用windows。在windows下，php-cgi是默认在监听9000端口，只有唯一一个进程在服务于用户，纵使nginx多么的高并发，转发给php-cgi的时候只能串行执行了。有一个非常机智的哥们直接fork了好几个php-cgi进程来处理请求，膜拜一下：
  
  
http {#window 不能派生子进程,只能人工配 PHP_FCGI_CHILDREN 在window不起作用的upstream fastcgi_backend {server 127.0.0.1:9000;server 127.0.0.1:9001;server 127.0.0.1:9002;server 127.0.0.1:9003;}server {listen       80;server_name  q.qq;access_log ./../log/q.qq.access.txt;root d:/web/www;location ~ \.php$ {fastcgi_pass   fastcgi_backend;}}
  
 他在nginx 的配置文件中使用upstream 建立4个进程来处理请求，然后将php请求转发到这个类似与负载均衡器的东西上，就可以一下提高并发的处理能力了。  
  
回想了一下我在Linux下启动Php 的方式：命令行输入 spawn-fcgi -a 127.0.0.1 -p 9000 -C10-u www-data -f /usr/bin/php-cgi ，spawn出10个子进程来处理9000端口的并发的请求，因此100个请求的时间几乎是单线程的10倍，因此快乐不少~~
  
在查资料优化的过程中，也学到了一些调优的小技巧：
  
  
Nginx 配置调优：
  
  
worker_processes  4;//开启4个工作进程，数目不多于CPU的核数。Nginx是非阻塞IO & IO复用模型，适合高并发
 
 events {
       worker_connections  1024;//提高每个工作进程最多可接受请求的连接数
     multi_accept on;//开启接受多请求
 }
 
  
关于上文提到的nginx upstream 可以通过ip_hash, 将不同的IP请求转发到相应的服务器做负载均衡，
  
#定义负载均衡设备的Ip及设备状态
  
 upstream resinserver{
 ip_hash;
 server 127.0.0.1:8000 down;
 server 127.0.0.1:8080 weight=2;
 server 127.0.0.1:6801;
 server 127.0.0.1:6802 backup;
 } 
  
 在需要使用负载均衡的server中增加均衡器地址 proxy_pass http://resinserver/;
  
 
 每个设备的状态设置为:
 1.down 表示单前的server暂时不参与负载
 2.weight 代表负载权重，默认为1。weight越大，负载的权重就越大。
 3.max_fails ：允许请求失败的次数默认为1.当超过最大次数时，返回proxy_next_upstream 模块定义的错误
 4.fail_timeout:max_fails次失败后，暂停的时间。
 5.backup： 其它所有的非backup机器down或者忙的时候，请求backup机器。所以这台机器压力会最轻。
  
 nginx支持同时设置多组的负载均衡，用来给不用的server来使用。
  
 client_body_in_file_only 设置为On 可以讲client post过来的数据记录到文件中用来做debug
 client_body_temp_path 设置记录文件的目录 可以设置最多3层目录
 location 对URL进行匹配.可以进行重定向或者进行新的代理 负载均衡
  
 
 
  
  
PHP-fpm 调优：开启process.max = 128
  
  
  
关于Mysql调优可以参考这两篇文章：
  
  
  
 LAMP 系统性能调优，第 3 部分: MySQL 服务器调优
 论MySQL的监控和调优
  
  
plus: 对于PHP中无法存储全局变量在服务器中，类似于Java的application变量，我采用了一种共享内存的方法暂时解决这个问题，总感觉哪里不好，欢迎工友们多多指教~~
  
  
//读取共享内存中的变量，输入内存ID，访问模式READ/WRITE,权限，块大小
  
function readMemory($systemid,$mode,$permissions,$size){		$shmid = shmop_open($systemid, $mode, $permissions, $size);		$size = shmop_size($shmid);	$res = shmop_read($shmid,0,$size);	shmop_close($shmid);	//close shared memory is a must in case of dead lock		return $res;}//写入变量，function writeMemory($systemid, $mode, $permissions, $size,$content){	$shmid = shmop_open($systemid, $mode, $permissions, $size);	shmop_write($shmid, $content, 0);	shmop_close($shmid);}
  
writeMemory(1024, 'c', 0755, 1024,$content);
  
readMemory(1024, 'a', 0755, 1024);
  
  
  
  

 
  
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参考文献：
  
nginx upstream的分配方式；
  
window+nginx+php-cgi的php-cgi线程/子进程问题；
 
  
PHP内核探索；
  
探讨nginx与php-fpm是不是以多进程多线程方式运行的