linux高並發是什麼意思

在linux中，高並發是系統運行過程中遇到的一種「短時間內遇到大量操作請求」的情況，主要發生在web系統集中大量存取收到大量請求；該情況的發生會導致系統在這段時間內執行大量操作，例如對資源的請求，資料庫的操作等。

本教學操作環境：linux7.3系統、Dell G3電腦。

一高並發概念

1.1 高並發概念

高並發（High Concurrency）是互聯網分散式系統架構設計中必須考慮的因素之一，它通常是指，透過設計保證系統能夠同時並行處理許多請求。

高並發（High Concurrency）是一種系統運行過程中遇到的一種「短時間內遇到大量操作請求」的情況，主要發生在web系統集中大量訪問收到大量請求（例如：12306的搶票狀況；天貓雙十一活動）。這種情況的發生會導致系統在這段時間內執行大量操作，例如對資源的請求，資料庫的操作等。

1.2 高併發相關指標

• 回應時間(Response Time)
  • 系統對請求做出回應的時間。例如係統處理一個HTTP請求需要200ms，這個200ms就是系統的回應時間
• 吞吐量(Throughput)
  • 單位時間內處理的請求數量
• 每秒查詢率QPS(Query Per Second)
  • 每秒回應請求數。在網路領域，這個指標和吞吐量區分的沒有這麼明顯
• 並髮用戶數(User Concurrence)
  • 同時承載正常使用系統功能的使用者數量。例如一個即時通訊系統，同時在線量一定程度上代表了系統的並髮用戶數

#1.3 高並發優化方面

• 單一進程最大開啟檔案數限制

• #核心TCP參數方面

• IO事件分配機制

二提升系統的並發能力

##2.1 垂直擴展

提昇單機處理能力
• • 增強單機硬體效能，例如：增加CPU核數如32核，升級更好的網卡如萬兆，升級更好的硬碟如SSD ，擴充硬碟容量如2T，擴充系統記憶體如128G

  • #提升單機架構效能，例如：使用Cache來減少IO次數，使用非同步增加單一服務吞吐量，使用無鎖資料結構來減少回應時間

#2.2 水平擴展

##增加伺服器數量，就能線性擴充系統效能

2.3 常見互聯網分層架構（1）客戶端層：典型調用方是瀏覽器browser或手機應用APP

（2）反向代理層：系統入口，反向代理

（3）網站應用程式層：實作核心應用邏輯，返回html或者json

（4）服務層：如果實現了服務化，就有這一層

（5）資料-快取層：快取加速存取儲存

（6 ）資料-資料庫層：資料庫固化資料儲存

2.4 水平擴展架構

反向代理層的水平擴充
當nginx成為瓶頸的時候，只要增加伺服器數量，新增nginx服務的部署，增加一個外網ip，就能擴充反向代理層的效能，做到理論上的無限高並發
透過「DNS輪詢」實現的：dns-server對於一個網域配置了多個解析ip，每次DNS解析請求來存取dns-server ，會輪詢返回這些ip
網站層的水平擴展

• 透過「nginx」實現的。透過修改nginx.conf，可以設定多個web後端
  當web後端成為瓶頸的時候，只要增加伺服器數量，新增web服務的部署，在nginx配置中配置上新的web後端，就能擴展站點層的效能，做到理論上的無限高並發

服務層的水平擴展

• #透過「服務連接池」實現的
  網站層透過RPC-client呼叫下游的服務層RPC-server時，RPC-client中的連接池會建立與下游服務多個連接，當服務成為瓶頸的時候，只要增加伺服器數量，新增服務部署，在RPC-client處建立新的下游服務連接，就能擴展服務層效能，做到理論上的無限高並發

資料層的水平擴展

• 資料層（緩存，資料庫）涉及資料的水平擴展，將原本儲存在一台伺服器上的資料（緩存，資料庫）水平拆分到不同伺服器上去，以達到擴充系統效能的目的。

  • 儲存一定範圍的資料

    • user0函式庫，儲存uid範圍1-1kw

    • user1函式庫，儲存uid範圍1kw-2kw

  • 依照哈希水平拆分

    • user0函式庫，儲存偶數uid資料

    • user1函式庫，儲存奇數uid資料

#三單一Linux伺服器提升並發
3.1 iptables相關

關閉iptables防火牆，阻止kernel載入iptables模組

單一進程最大開啟檔案數限制（預設單一進程最大開啟1024個檔案）

ulimit –n 65535

修改Linux系統對使用者的開啟檔案數的軟限制與硬限制

vim /etc/security/limits.conf
* soft nofile 65535   #'*'表示修改所有用户的限制
* hard nofile 65535

#用户完成系统登录后读取/etc/security/limits.conf文件
vim /etc/pam.d/login
sessionrequired /lib/security/pam_limits.so

#3.2 核心TCP參數##TIME_WAIT狀態

####### ###TCP連線中斷後，會以TIME_WAIT狀態保留一定的時間，然後才會釋放連接埠。當並發請求過多的時候，就會產生大量的TIME_WAIT狀態的連接，無法及時斷開的話，會佔用大量的端口資源和伺服器資源#########

#查看TIME_WAIT状态连接
netstat -n | grep tcp | grep TIME_WAIT |wc -l

# vim /etc/sysctl.conf
net.ipv4.tcp_syncookies= 1 #表示开启SYNCookies。当出现SYN等待队列溢出时，启用cookies来处理，可防范少量SYN攻击，默认为0，表示关闭；
net.ipv4.tcp_tw_reuse= 1 #表示开启重用。允许将TIME-WAITsockets重新用于新的TCP连接，默认为0，表示关闭；
net.ipv4.tcp_tw_recycle= 1 #表示开启TCP连接中TIME-WAITsockets的快速回收，默认为0，表示关闭；
net.ipv4.tcp_fin_timeout= 30  #修改系統默认的TIMEOUT 时间。

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