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百度等搜索引擎以每秒10次至1000次的水平的持续抓取，这给我们的服务器造成极大的困扰。每天早上经常出现后台打不开，网站无法访问，等502、504、500错误。
我在几个月的时间内，经过以下6个步骤，目前从平均执行时间2秒降到了0.03秒左右。
1. 优化SQL
最开始，每个页面的执行时间长度1-2秒，首先想到的是优化SQL语句，增加索引，这些都是常规，此时的抓取频率在10次以，造成的后果是服务器过载，频繁出现504错误，经常对SQL语句的优化，基本解决这些问题。
经过这次调整，执行时间降到了0.5秒左右。
2. 启用缓存（Redis）
时间不长，大约也就是几个星期，服务器再次频繁出现过载，网站频繁出现500、504错误，经过查看，爬虫提高了频率，达到每秒20次或者更多，经过分析，发现瓶颈在数据读取上，每个页面要执行上百个SQL语句，这时，减少SQL语句执行的数量成为关键，经常分析，发现页面上有一些内容是重复的，有些是全局性重复，有些是局部性重复，例如目录列表、标签列表，找不到相关仪器时给出的推荐仪器列表等，根据相关的参数，我们启用了REDIS缓存，有效的降低了每一个页面平均执行的SQL语句数量。
经过这次调整，页面平均执行时间降到了0.1秒左右。
3. 使用新的数据库（Postgresql）
同样，好景不长，几个星期后，再次出现问题，爬虫抓取频率经常达到100次/秒以上，这次，SQL已经没有多少优化空间，能缓存的也都缓存了，经过分析，我们发现有些语句在MYSQL上的执行时间过长，例如递归性质的读取数据以及多表关联时的数据读取时间都比较长， 而且MYSQL是锁表性质的读（Myisam），造成在频率读取时，与其他程序竞争系统资源，造成MYSQL死锁，无法接受新的请求。
我发现Postgresql可以解决这个问题，读表时不锁表，且递归读取性能非常好，还有分词搜索功能（为模糊搜索作准备），我将这些页面上可能用到的数据，从Mysql数据表同步到Postgresql数据库，将数据连接改为从Postgresql 数据库读取，经过这个优化，Mysql不再出现锁死的情况，虽然速度没有多少提升，但是至少可以防止整个服务器过载，影响其他页面的访问。
经过这次调整，执行时间降到了0.09秒。
4. 优化服务器配置（NGINX）
然而，我知道，好景一定不会太长，果然，一段时间后，问题再次到来，爬虫的抓取频率达到了200次/秒~1000次/秒，服务器再次出现大规模过载。
到这里，有两个方案，一个是增加服务器，一个是限制抓取，增加服务器成本过高，而且增加一台显示解决不了问题，一次性增加10台（5台Webserver，5台数据库），有可能能解决这个问题，但显然，爬虫还会再次提高频率。
后来，我决定通过限制抓取频率来解决这个问题，使用Nginx的Limit_conn 模块，将爬虫连接频率降到50次/秒以下，每秒超过30次的请求，返回503错误。
经过这次调整，执行时间没有下降，但是一定程度上解决了过载的问题。
5. 增加Socket连接数（LINUX）
虽然，前面提到了“一定程度”上解决了过载的问题，但是显然问题还是不停的出现，具体来看有两种表现：
1） 一种是访问无法访问或者访问时间很长（达30秒以上），或者是504错误，而此时，数据库的负载并不高，WebServer的负载也不高；
2） 另一种情况下，百度得到的503错误随着他自身抓取频率的提高而提高，这显示也不利于搜索引擎优化。
经过分析，我发现WebServer虽然负载不高，但是PHP错误日志里提示无法分配端口给Mysql，我运行了一下netstat -an ，发现TCP连接数达到上万，问了一下度娘，原来一个服务器能同时维持的TCP连接数是有限的，需要加大TCP连接限制，经过一番研究，将该服务器的TCP连接端口范围改为1024~65535，也就是达到64000多个（默认这个范围只有不到2万个），期间也使用了诸如加大文件描述符数据、TCP连接重用、长连接等等方式的调整。
经过这次调整，服务器又安静了一段时间。
6. 再次优化程序
更大的考验来了，这次，60000个端口也不够了，难道我们只能通过增加服务器的数量来解决？显示服务器的负载并不高，只是端口不够用而已。
那么问题来了，为啥端口不够用呢？每秒执行的次数也就1000次，按说1000个端口不就够了吗？为啥现在会出现这么多的端口占用呢？
分析了TCP连接后，发现，有大量的数据库连接处于TIME_WAIT状态，也就是WebSERVER关闭了数据库连接，等待系统回收，然而，这个回收时间需要120秒，显示这样很快就积累到一个非常大的数字了。
如何快速回收端口？没戏，找了半天，Linux只能设置Fin_Wait时间，不能设置Time_wait时间，所以没有用，转回来，是什么原因造成1000次页面执行需要这么多的商品呢？
经过再次检查程序，
原来，我们的程序中有很多的“new db()“ ，特别是在一些循环、函数内容有这个New DB(),也就是每次循环或者每次调用函数都New一个新的数据库连接，看来这就是问题所以了。
这次，解决的办法是，一个页面执行，尽量使用一个全局的数据库连接，在页面开始前生成这个全局连接变量，在函数里，使用 global $db 来调用。
所以，现在很多的函数，开头前，都有这样一句内容：
Function foo(){
Global $dbproxy;
If(empty($dbproxy)){
$dbproxy
= new mydb_proxy(‘read’);
}
……
}
这次，连接降到了3000个左右了，世界安静了好几天了……
期间，通过将标签内容也缓存起来，提升了0.02秒的速度，在进行最后一步前，执行平均速度是0.08秒左右，最后修改了程序，使用全局数据库连接后，平均执行时间降到了0.038秒（并且有大量的页面执行时间在0.01秒左右，也就是说，当系统只运行这类页面时，时间已经降到0.01秒了）。全局数据库连接有以下几个好处：
1） 减少了内存占用（每一个新连接都需要占用一定的内存）；
2） 减少了TCP连接时间，每一个新的数据库连接生成时，都需要建立TCP连接，这个累积起来时间也非常可观；
3） 减少了端口占用，第一个TCP连接都需要占用一个新的商品，即使马上关闭，也需要等待2分钟系统回收。
仅仅依靠启用数据库的长连接方式是不能解决问题的，这个已经尝试过，而使用全局数据库连接变量，效果显著，按PHP手册的说明，如果同时也启用了长连接，似乎也会有一些效果。
总结：程序逻辑、编写方式，对于性能影响实在过大！ |
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发表于 2017-08-31 20:24
