架构师训练营第八周”性能优化二“总结

存储优化

存储介质

• 机械硬盘：适合顺序读写，随机读写需要寻道，较慢

• 固态硬盘：顺序、随机读写比机械硬盘快一个数量级

优化方案

针对磁盘读写较慢(相对内存等 IO 介质)的问题，提出了各种优化方案

B+树

一种典型的加速访问方案，通过 B+树建立索引，快速定位到数据所在位置。应用场景如 MySql Innodb 索引。

LSM 树

LSM 树并不是一种数据结构，而是一种多级存储方案。写数据先写内存，内存缓冲区满持久化到磁盘。读先读内存，如果内存有数据返回结果，否则再请求磁盘。

• 通过内存作为缓存加速，能够提高数据读写速率。

• 内存、磁盘内部也会采取合适的数据结构，加速读写速度，如树、跳表之类

• LSM 树对写数据相对更友好

• 典型使用场景如 Hbase

RAID 磁盘阵列

将多块磁盘通过一定策略组合在一起，统一对外提供服务。

HDFS

一种分布式文件文件系统

• master/slave 架构，主节点调度，从节点存储

• 数据采用多备份方式，即一个文件块会在不同的机器存储备份，提高可用性

• 数据块比普通的文件系统数据块更大，更适合处理大数据

常见数据结构与算法

个人认为这部分是程序员基本功，从大学时代就开始培养，工作后更是不能落下的能力。

常见数据结构

• 数组

• 链表

• Hash 表

• 栈

• 队列

• 树

• 二叉排序树

• 平衡二叉树

• 红黑树

• 跳表

常见算法

• 穷举

• 递归

• 贪心

• 动态规划

• 遗传算法

网络通信协议

OSI 七层模型和 TCP/IP 四层模型

• 前面的课程提到过负载均衡算法，可以是数据链路层的负载均衡，也可以在网络层(IP 层)负载均衡

• TCP 三次握手与四次挥手

• HTTP 协议版本

• 1.0，每次数据传输都要新建立连接

• HTTP/1.1，TCP 可复用

• HTTP/2 更高效的复用 TCP 连接允许将不同的 HTTP 并发地复用到同一 TCP 连接上

• HTTP/3 使用 QUIC 作为会话的传输层，多个 QUIC 流可以复用一个连接，同时之间相互独立。

非阻塞网络 I/O

• 普通的网络通信，建立连接-传输数据-处理数据-断开连接，中间串行，阻塞后一直等待，不能处理其他请求

• 多线程机制，每个线程处理一个请求。但是受限于线程数据量

• 线程池机制，省去了线程创建工作，提供效率，但没有解决线程数量限制问题

• NIO 多路复用，通过 epoll 机制，单个线程就可以处理一个多个请求，中间不会因为 IO 等待相互阻塞。