PHP Nginx MySQL 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<cnt THEN insert into test(user,value) values(user,1); SET success=1; ELSE insert into test(user,value) values(user,0); SET success=0; END IF; SELECT success; END // DELIMITER ;
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);<span style="white-space:pre"> </span>//fork 100个线程
ThreadTest[] ttarray=new ThreadTest[100];<span style="white-space:pre"> </span>//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();<span style="white-space:pre"> </span>//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.net/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
- 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);
分享促进社会进步~~
参考文献：
window+nginx+php-cgi的php-cgi线程/子进程问题；
探讨nginx与php-fpm是不是以多进程多线程方式运行的
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