ASP.NET服務(wù) 9個(gè)性能優(yōu)化技巧！
理理Asp.net性能相關(guān)的問題及注意事項(xiàng)。
以下這些內(nèi)容，全部是經(jīng)驗(yàn)之談。如果你有別的建議，也可以從后臺(tái)發(fā)給我。
服務(wù)器性能問題，通常在數(shù)據(jù)少的時(shí)候不會(huì)顯現(xiàn)，也無(wú)需太多關(guān)注。但一旦數(shù)據(jù)量大了，就會(huì)變成一個(gè)麻煩且必須處理的事。
通常，性能問題可能有許多不同的原因。內(nèi)存問題、緩慢的數(shù)據(jù)庫(kù)請(qǐng)求和太少的機(jī)器只是其中的一部分。手上的項(xiàng)目，每天10億級(jí)的數(shù)量量，在最近一個(gè)時(shí)間段，填了很多坑，也學(xué)到了不少東西。
今天這個(gè)文章，我會(huì)把這一段的體會(huì)，總結(jié)成幾大類問題。當(dāng)然，分類不一定很嚴(yán)謹(jǐn)，重要的是能給到大家一些建議，真到用時(shí)，能少刨一些坑，就夠了。另外，次序也不重要，我是想到哪些到哪的，并不是說(shuō)前邊的內(nèi)容就比后面的內(nèi)容更需要注意。
1. 數(shù)據(jù)庫(kù)調(diào)用
數(shù)據(jù)庫(kù)調(diào)用的性能，會(huì)嚴(yán)重影響系統(tǒng)整體的性能。大多數(shù)情況下，與數(shù)據(jù)庫(kù)快速交互是獲得良好性能的最重要的因素。
以下幾個(gè)點(diǎn)需要重點(diǎn)關(guān)注：
索引策略
索引對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)交互的影響不需要解釋。重要的是檢查，檢查每一個(gè)索引，和每一個(gè)查詢語(yǔ)句。很多時(shí)候，你以為的未必是你以為的。檢查查詢語(yǔ)句和條件對(duì)索引的使用，檢查索引的結(jié)構(gòu)。要確保每個(gè)查詢語(yǔ)句，能正確使用你所希望使用的索引。
表結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
表結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)最重要的，是對(duì)業(yè)務(wù)的理解。對(duì)數(shù)據(jù)之間的關(guān)系理解越深，表結(jié)構(gòu)越趨于合理。
同樣的工作，盡可能在數(shù)據(jù)庫(kù)上完成，避免在服務(wù)器中完成
這個(gè)話不太好理解，用代碼舉個(gè)例子：
// 好的方式
var girls = dbContext.Users.Where(user => user.gender == female);
var count = girls.Count();
// 不好的方式
var girls = dbContext.Users.Where(user => user.gender == female).ToList();
var count = girls.Count;
下邊這種方式，第一行以ToList()結(jié)束。當(dāng)實(shí)體執(zhí)行查詢時(shí)，會(huì)從數(shù)據(jù)庫(kù)中檢索并獲取全部數(shù)據(jù)，然后在服務(wù)器中進(jìn)行計(jì)數(shù)。而上面的方式，會(huì)在數(shù)據(jù)庫(kù)中直接計(jì)數(shù)。很顯而易見的，數(shù)據(jù)庫(kù)中執(zhí)行計(jì)數(shù)，網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)拇鷥r(jià)會(huì)更少。
盡可能讓數(shù)據(jù)庫(kù)離應(yīng)用服務(wù)器"近"點(diǎn)
數(shù)據(jù)庫(kù)到應(yīng)用服務(wù)器之間，無(wú)非是網(wǎng)絡(luò)。更"近"的網(wǎng)絡(luò)，會(huì)帶來(lái)更少的延時(shí)。這個(gè)"近"說(shuō)的是網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渖系慕皇俏恢煤途嚯x。對(duì)于多機(jī)房分布式的應(yīng)用，起碼的要求是讓一個(gè)或幾個(gè)完整的副本集與應(yīng)用服務(wù)處于同一個(gè)數(shù)據(jù)中心。
用數(shù)據(jù)庫(kù)希望的方式使用數(shù)據(jù)庫(kù)
數(shù)據(jù)庫(kù)有很多種，關(guān)系型、NoSQL、內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(kù)，等等。并不是所有的數(shù)據(jù)庫(kù)都一樣。有些適合Key-Value鍵值對(duì)，有些適合事務(wù)處理，有些適合存儲(chǔ)日志。
在開發(fā)中，不要拘泥于數(shù)據(jù)庫(kù)類型，而應(yīng)該根據(jù)業(yè)務(wù)類型和數(shù)據(jù)庫(kù)特性進(jìn)行使用。比方說(shuō)，MongoDB，本身是基于文檔的數(shù)據(jù)庫(kù)，結(jié)構(gòu)上很不適合JOIN操作。但它非常適合存儲(chǔ)包含大量業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的文檔。所以，使用時(shí)要避免使用JOIN操作的業(yè)務(wù)。當(dāng)然，這只是個(gè)例子。事實(shí)上MongoDB對(duì)于類似JOIN的內(nèi)容，有更好的處理模式，這個(gè)大家可以自行了解。
保證數(shù)據(jù)庫(kù)有足夠的硬件資源
服務(wù)器的伸縮一般提的比較高，但其實(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的伸縮性也需要非常重視。數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，要關(guān)注到存儲(chǔ)空間、內(nèi)存、網(wǎng)絡(luò)和CPU。經(jīng)驗(yàn)中，接近極限時(shí)，服務(wù)器未必會(huì)有明確的警報(bào)給你；而等到有警報(bào)出現(xiàn)時(shí)，恐怕已經(jīng)到達(dá)極限并發(fā)生了故障，就非常難于處理了。
所以，當(dāng)發(fā)現(xiàn)某些任務(wù)開始變慢，就意味著需要全面檢查了。
承認(rèn)某些低效查詢的存在
不是所有的查詢都可以做到高效。尤其查詢是基于某些實(shí)體框架，例如EF或Hibernate。在技術(shù)和時(shí)間可能的情況下，少用數(shù)據(jù)框架是個(gè)好習(xí)慣。
使用連接池，而不是單個(gè)連接
如果每個(gè)查詢都需要重新建立連接，那是非?？膳碌模瑥男阅艿綉?yīng)用的可靠性。使用數(shù)據(jù)庫(kù)，第一件事就是學(xué)會(huì)如何使用連接池。
小心使用存儲(chǔ)過(guò)程
當(dāng)有需要花費(fèi)大量時(shí)間的復(fù)雜查詢需要處理時(shí)，存儲(chǔ)過(guò)程是個(gè)解決方案。但一定要小心，一定要小心，一定要小心，重要的事情說(shuō)三遍。
在我的團(tuán)隊(duì)中，存儲(chǔ)過(guò)程是被禁止使用的。相對(duì)來(lái)說(shuō)，這兒安全的要求超過(guò)性能。
不過(guò)，在這個(gè)文章中，尤其在討論數(shù)據(jù)庫(kù)操作的性能時(shí)，咱還是不能忘了存儲(chǔ)過(guò)程。
數(shù)據(jù)庫(kù)分片策略
分布式數(shù)據(jù)庫(kù)性能的核心在于分片。分片就一個(gè)原則：讓業(yè)務(wù)的每一個(gè)查詢操作，對(duì)應(yīng)盡可能少的分片。
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上面寫的，其實(shí)是一些原則。實(shí)際上，最難的部分是確定這些問題。所以，需要對(duì)各種工具都熟悉。通常，數(shù)據(jù)庫(kù)本身也能提供相關(guān)內(nèi)容，例如慢查詢、擴(kuò)展問題、網(wǎng)絡(luò)瓶頸等。對(duì)于數(shù)據(jù)庫(kù)，不要僅限于使用，一定深度的了解會(huì)對(duì)成長(zhǎng)有相當(dāng)?shù)膸椭?/p>
2. 內(nèi)存壓力
對(duì)于某些高吞吐量的應(yīng)用，服務(wù)器的內(nèi)存壓力是最常見的問題。
當(dāng)吞吐量非常大的時(shí)候，垃圾回收(GC)會(huì)跟不上內(nèi)存的分配和釋放。而且這種壓力的體現(xiàn)，是服務(wù)器在垃圾回收上花費(fèi)的時(shí)間更多，而執(zhí)行代碼的時(shí)間更少。
這種狀態(tài)在多種情況下都可能發(fā)生。最常見的情況是內(nèi)存容量耗盡。當(dāng)您達(dá)到內(nèi)存極限時(shí)，垃圾回收器將出現(xiàn)恐慌，并啟動(dòng)更頻繁的整體垃圾回收，而這種模式的回收代價(jià)非常大。但問題是，為什么會(huì)發(fā)生這種情況？為什么你內(nèi)存使用接近極限了？原因通常是錯(cuò)誤或不太好的緩存管理或內(nèi)存泄漏。通過(guò)捕獲內(nèi)存快照并檢查是什么占用了所有字節(jié)，可以很容易地用內(nèi)存分析器發(fā)現(xiàn)這一點(diǎn)。
重要的是首先要意識(shí)到你有內(nèi)存問題。最簡(jiǎn)單的方法是使用性能計(jì)數(shù)器。
3. 緩存數(shù)據(jù)
緩存可以是一個(gè)非常好、非常有效的優(yōu)化技術(shù)。典型的例子是，當(dāng)客戶端發(fā)送請(qǐng)求時(shí)，服務(wù)器可以將結(jié)果保存在緩存中。當(dāng)客戶端再次發(fā)送相同的請(qǐng)求(不一定是同一個(gè)客戶端)時(shí)，服務(wù)器不需要再次查詢數(shù)據(jù)庫(kù)或進(jìn)行任何計(jì)算來(lái)獲得結(jié)果，而只是從緩存中獲取它。
考慮一下搜索引擎的做法。如果這是一個(gè)常見的搜索，它可能會(huì)被要求每天多次。如果不做緩存，每次都使用計(jì)算力去生成相同的頁(yè)面，是不是很可怕？
當(dāng)然，使用緩存，在一定程序上增加了應(yīng)用的復(fù)雜性。首先，每隔一段時(shí)間就需要使緩存失效并刷新，對(duì)吧？我們總不可能永遠(yuǎn)返回相同的結(jié)果。另一個(gè)問題是，如果使用不合理，緩存容易膨脹，并導(dǎo)致內(nèi)存問題。
好在，ASP.Net有很多已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的優(yōu)秀的緩存庫(kù)可以幫助解決大部分的工作。
4. 垃圾回收優(yōu)化
應(yīng)用服務(wù)器性能優(yōu)化中，垃圾回收是一個(gè)必須考慮的問題。
我們知道，Dotnet垃圾回收有兩種不同的模式：工作站模式和服務(wù)器模式。前者被優(yōu)化為以最小的資源使用快速響應(yīng)，而后者用于高吞吐量。
Dotnet運(yùn)行時(shí)默認(rèn)將桌面應(yīng)用程序中的GC模式設(shè)置為工作站模式，而服務(wù)器中的GC模式設(shè)置為服務(wù)器模式。這個(gè)默認(rèn)值幾乎總是最好的。在服務(wù)器中，GC將使用更多的機(jī)器資源，但是能夠處理更大的吞吐量。換句話說(shuō)，該進(jìn)程將有更多的線程專門用于垃圾回收，它將能夠每秒釋放更多字節(jié)。
相比由系統(tǒng)自動(dòng)默認(rèn)GC模式而言，手動(dòng)設(shè)置應(yīng)用的垃圾回收模式會(huì)是一個(gè)安全的做法。服務(wù)器并不是總能正確地意識(shí)到需要什么樣的回收模式。
5. 減少不必要的客戶端請(qǐng)求
客戶端請(qǐng)求的數(shù)量，很大程度上可以決定服務(wù)器的數(shù)量或服務(wù)器的負(fù)載。所以，通過(guò)一些技巧來(lái)減少服務(wù)器請(qǐng)求，也是優(yōu)化的一部分內(nèi)容。
這個(gè)內(nèi)容需要在應(yīng)用中具體探討或體會(huì)。我只舉幾個(gè)實(shí)用的例子：
自動(dòng)完成機(jī)制
通常這種應(yīng)用，就是我們?cè)谇岸溯斎霑r(shí)，客戶端從第一個(gè)輸入字符開始做API調(diào)用。比方我們輸入"Dotnet"，那我們會(huì)向服務(wù)器發(fā)送6個(gè)請(qǐng)求 --- "D"、"Do"、"Dot"、"Dotn"等等。但實(shí)際上，考慮到輸入的連續(xù)性，我們可以在調(diào)用前，做個(gè)短時(shí)的延時(shí)，比方停止輸入500ms后才向服務(wù)器發(fā)送請(qǐng)求。你可能不會(huì)相信，我們實(shí)際應(yīng)用中實(shí)測(cè)的結(jié)果，可以減少93%的調(diào)用。
客戶端緩存
還是上面的例子。對(duì)于同一個(gè)應(yīng)用，很多位置的輸入都是相同或類似的。如果我們將自動(dòng)完成的結(jié)果緩存在客戶端，而不是每次都發(fā)送這些請(qǐng)求，同樣可以減少很多不必要的請(qǐng)求。
批處理
應(yīng)用中，一個(gè)頁(yè)面跟服務(wù)器的交互通常會(huì)有很多。通常最無(wú)腦的做法，就是一個(gè)事件發(fā)送一個(gè)請(qǐng)求。這樣的方式無(wú)形中會(huì)對(duì)服務(wù)器產(chǎn)生相當(dāng)?shù)膲毫ΑＨ绻赡?，把這樣的事件合并成一個(gè)請(qǐng)求，會(huì)更有效率，對(duì)服務(wù)器更友好。
6. 正確處理掛起的請(qǐng)求
客戶端對(duì)服務(wù)器的請(qǐng)求，可能會(huì)被掛起。也就是說(shuō)，客戶端發(fā)送了一個(gè)請(qǐng)求，但未收到響應(yīng)，或者準(zhǔn)確地說(shuō)，是經(jīng)過(guò)一個(gè)比較長(zhǎng)的時(shí)間后，收到一個(gè)超時(shí)響應(yīng)。雖然我們不希望發(fā)生這樣的事，但這種事情總在發(fā)生：處理請(qǐng)求時(shí)間過(guò)長(zhǎng)、或代碼死鎖、或代碼出錯(cuò)并且沒有正常捕獲錯(cuò)誤，當(dāng)然還包括等待一些本應(yīng)該出現(xiàn)但實(shí)際未出現(xiàn)的東西，例如來(lái)自隊(duì)列的消息、長(zhǎng)時(shí)間的數(shù)據(jù)庫(kù)響應(yīng)或?qū)α硪粋€(gè)服務(wù)的調(diào)用。
本質(zhì)上，當(dāng)一個(gè)請(qǐng)求被掛起時(shí)，會(huì)掛起一個(gè)或多個(gè)線程。但應(yīng)用程序并不會(huì)停，并繼續(xù)處理新的請(qǐng)求。如果這個(gè)掛起在其它請(qǐng)求上也有重現(xiàn)，那隨著時(shí)間，掛起的線程將越來(lái)越多，并最終影響服務(wù)器或系統(tǒng)的響應(yīng)。
因此，請(qǐng)求掛起對(duì)服務(wù)器性能的影響非常大。
這個(gè)問題的解決，需要針對(duì)核心的部分，就是掛起的部分進(jìn)行調(diào)試，以確保程序處理了各種可能性，并不會(huì)產(chǎn)生任何意外的掛起。
7. 服務(wù)器崩潰
服務(wù)器崩潰也是一個(gè)可能的性能問題。
通常來(lái)說(shuō)，客戶端請(qǐng)求期間發(fā)生一般的異常時(shí)，應(yīng)用程序不會(huì)崩潰。但總有一些問題，比方上下文之外的異常，或者一些災(zāi)難性的異常，比方OutOfMemoryException、ExecutionEngineException、StackOverflowException，當(dāng)這些發(fā)生時(shí)，不管加多少catch，也擋不住崩潰的發(fā)生。
通常如果的托管在Web Server上，例如：IIS、Nginx、Jexus上的ASP.Net應(yīng)用，崩潰時(shí)Web Server會(huì)自動(dòng)回收資源，并重啟應(yīng)用?？蛻舳说母杏X是臨時(shí)的慢響應(yīng)或503錯(cuò)誤。
而如果是直接啟動(dòng)的ASP.Net應(yīng)用，則程序會(huì)永久關(guān)閉，需要手動(dòng)重啟。這將是一個(gè)問題。
所以，一方面，使用Web Server會(huì)是一個(gè)好習(xí)慣。另一方面，還是要檢查代碼，從根本上解決問題。
8. 永遠(yuǎn)記著應(yīng)用規(guī)模
這個(gè)問題說(shuō)起來(lái)很簡(jiǎn)單，但實(shí)際開發(fā)中，其實(shí)經(jīng)常會(huì)忘記，或者說(shuō)忽略應(yīng)用的規(guī)模。
用緩存，會(huì)忘了分布式緩存，忘了同步問題，直接使用單機(jī)內(nèi)存緩存；
數(shù)據(jù)庫(kù)寫入，會(huì)忘了并發(fā)下的數(shù)據(jù)一致性問題；
。。。太多了，不一一寫了
解決的辦法，是從頭開始，就把代碼規(guī)?；?--- 從開發(fā)到測(cè)試，全部使用雙向擴(kuò)展，即水平擴(kuò)展(向外擴(kuò)展)和垂直擴(kuò)展(向上擴(kuò)展)。垂直擴(kuò)展意味著服務(wù)機(jī)器添加更多的功能，比如更多的CPU和RAM，而水平擴(kuò)展意味著添加更多的機(jī)器。
記著，從開發(fā)和測(cè)試開始，就要使用與生產(chǎn)環(huán)境使用同等規(guī)模的環(huán)境來(lái)做。
9. 同步和異步
應(yīng)用服務(wù)不同于桌面應(yīng)用或終端應(yīng)用。當(dāng)服務(wù)在執(zhí)行過(guò)程中需要等待響應(yīng)時(shí)，比方數(shù)據(jù)庫(kù)操作、或者調(diào)用別的服務(wù)時(shí)，這個(gè)服務(wù)本身就開始有了一定的風(fēng)險(xiǎn)。如果數(shù)據(jù)庫(kù)或別的服務(wù)正忙著處理別的請(qǐng)求、或者存在性能問題時(shí)，必然會(huì)把性能問題傳遞到調(diào)用方。
怎么辦？
解決的基本模式是異步調(diào)用。異步調(diào)用有兩個(gè)含義：
代碼的異步調(diào)用，就是我們常說(shuō)的async和await。
架構(gòu)的異步調(diào)用。這個(gè)通常是通過(guò)使用Kafka或RabbitMQ這樣的隊(duì)列服務(wù)來(lái)完成。向隊(duì)列發(fā)送消息，并不等待響應(yīng)。由另一個(gè)服務(wù)提取這些消息并處理。這個(gè)方式，通常是不需要回復(fù)的服務(wù)。而如果需要回復(fù)，也可以用類似SignalR這樣的推送通知。
重要的是，這樣的方式下，系統(tǒng)組件不需要主動(dòng)等待服務(wù)。一切都是異步處理的。服務(wù)之間的耦合可以松散很多。
當(dāng)然同樣的，這樣會(huì)讓代碼變得更復(fù)雜。
取舍之間，是對(duì)代碼的控制力。
10. 一個(gè)小總結(jié)
出差期間，斷斷續(xù)續(xù)寫的這個(gè)東西，似乎有點(diǎn)亂，但就這樣吧
在實(shí)際項(xiàng)目中，很多方面稍不注意，就能搞亂服務(wù)器的性能，而且有很多地方會(huì)出錯(cuò)。而解決呢，又沒有捷徑和技巧，需要仔細(xì)的計(jì)劃，有經(jīng)驗(yàn)的工程師，以及大量的緩沖時(shí)間來(lái)應(yīng)對(duì)可能出現(xiàn)的問題。
后面我寫寫一些工具的應(yīng)用吧。很多方面，還是有好的工具可以幫助解決或至少是快速發(fā)現(xiàn)問題的。
總之，這是一篇個(gè)人的經(jīng)驗(yàn)之談，希望能給大家一個(gè)拋磚引玉的作用。
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