用云和NoSQL擴(kuò)展PHP應(yīng)用

作為最流行的Web應(yīng)用語(yǔ)言，PHP正在被繁重的負(fù)載所壓垮，除非你選擇云擴(kuò)展和NoSQL后臺(tái)。

PHP和傳統(tǒng)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)的強(qiáng)大之處在于，它們能夠讓初級(jí)開發(fā)者快速找出應(yīng)用的主要特征。但不幸的是，PHP所使用的默認(rèn)運(yùn)行環(huán)境混亂并且無(wú)法擴(kuò)展。

可能有很多人并不在意PHP的可維護(hù)性。他們的PHP應(yīng)用是拋棄型的，其負(fù)載繁重，并且常常并行運(yùn)行。例如，曾經(jīng)有一家公司開發(fā)了一款使用甲骨文后臺(tái)的PHP營(yíng)銷應(yīng)用�？蛻艨梢酝ㄟ^(guò)這個(gè)應(yīng)用購(gòu)買商品，并用“點(diǎn)數(shù)”換取某款在線游戲的一些功能。這個(gè)應(yīng)用一直運(yùn)營(yíng)良好，但當(dāng)用戶數(shù)量達(dá)到了數(shù)百萬(wàn)之后局面就改變了。

事實(shí)是，如果你有足夠的服務(wù)器和充足的數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，那么不會(huì)出現(xiàn)什么問(wèn)題。但是由于PHP 的Web應(yīng)用在頂層，關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)無(wú)法以出色的費(fèi)效比(投入產(chǎn)出比)進(jìn)行擴(kuò)展，提供優(yōu)異的讀寫性能。實(shí)踐證明，應(yīng)對(duì)這一問(wèn)題的解決方案是：云與NoSQL的綜合運(yùn)用。云基礎(chǔ)設(shè)施讓我們能夠擁有充足的服務(wù)器，NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)讓我們能夠更加高效地分享數(shù)據(jù)。不過(guò)在這里，首先讓我們看看PHP運(yùn)行環(huán)境如此混亂的根本原因。

　　PHP運(yùn)行環(huán)境有多糟糕?

最常見(jiàn)的PHP運(yùn)行環(huán)境是Apache Web Server預(yù)派生模式(Prefork)，指Web服務(wù)器運(yùn)行一系列獨(dú)立的子進(jìn)程，以支持并行請(qǐng)求。當(dāng)你將這一并行特征與MySQL、PostgreSQL或甲骨文等傳統(tǒng)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)合在一起后，這樣的選擇意味著非池化數(shù)據(jù)庫(kù)連接，因?yàn)閿?shù)據(jù)庫(kù)連接池需要一個(gè)共享的內(nèi)存空間。

另一方面，原生多線程有一個(gè)共享內(nèi)存空間作為其主進(jìn)程的一部分。而子進(jìn)程沒(méi)有一個(gè)共享內(nèi)存空間，除非你使用一款名為“共享內(nèi)存”(shared memory)的操作系統(tǒng)。其速度無(wú)法與根據(jù)索引傳遞內(nèi)存相媲美。此外，Apache Web Server的“預(yù)派生”模塊并不支持使用共享內(nèi)存。很多時(shí)候，PHP有可能與原生多線程共同運(yùn)行，即員工模式。但是，其嚴(yán)重依賴你使用的模塊，以及這些模塊是否帶有“線程安全”特性。

在使用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)，PHP并行模式會(huì)對(duì)垂直擴(kuò)展模式生產(chǎn)重要影響。盡管其能夠打開數(shù)以千計(jì)的非共享并行連接，以連接MySQL或Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)，但是這對(duì)大量的并行請(qǐng)求具有負(fù)面沖擊。典型的PHP應(yīng)用(實(shí)際上任何Web應(yīng)用)，都是由以下邏輯所組成的：

request -> getData -> doStuff -> getMoreData -> doMoreStuff -> WriteData -> sendReponse

在此類代碼中，有一個(gè)相對(duì)長(zhǎng)的時(shí)間周期，期間應(yīng)用實(shí)際上無(wú)法與數(shù)據(jù)庫(kù)交互。另一個(gè)請(qǐng)求能夠“共享”相同的數(shù)據(jù)庫(kù)連接，前提是數(shù)據(jù)庫(kù)連接能夠被匯聚。自從PHP處理模式禁止了這一模式，你只能被迫做出決定：是為請(qǐng)求/響應(yīng)循環(huán)的持續(xù)而保持連接，還是每次在應(yīng)用執(zhí)行時(shí)運(yùn)行。

但是問(wèn)題是其取決于打開的套接字連接的性能特點(diǎn)。TCP堆棧被用于防止先前連接生產(chǎn)的孤立數(shù)據(jù)包干擾新連接。這是保證TCP涵蓋IP的一部分。TCP/IP的工作機(jī)制是讓用戶等待重新使用相同的套接字連接。因此，一秒鐘內(nèi)你能夠打開的TCP套接字連接的數(shù)量受到了限制。擺脫這一限制的方法是，在多請(qǐng)求循環(huán)中重新使用連接。但是，PHP并行模式導(dǎo)致多數(shù)PHP應(yīng)用無(wú)法利用這樣的方式。

在(在Unix/Linux服務(wù)器上，以netstat –na類型)運(yùn)行PHP應(yīng)用時(shí)，如果檢查Web服務(wù)器或數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器上的活躍連接，你將看到在數(shù)據(jù)庫(kù)之間存在大量TIME_WAIT或CLOSE_WAIT狀態(tài)的連接。如果改為在允許池化連接的運(yùn)行環(huán)境上運(yùn)行應(yīng)用，你可以看到處于ESTABLISHED狀態(tài)的數(shù)量(根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)連接池規(guī)模)。其本質(zhì)是，由于并行模式的限制，導(dǎo)致PHP應(yīng)用是一個(gè)位于數(shù)據(jù)庫(kù)上的負(fù)載。

其中的原因是什么呢?Linux最初不支持多線程的，僅支持子進(jìn)程。Windows NT系的操作系統(tǒng)一直支持多線程，盡管與現(xiàn)代化的Linux原生多線程相比其要笨拙許多。因此，其與Linux相比具有較大的優(yōu)勢(shì)。但不幸的是，沒(méi)有人相信這些由微軟資助的研究成果。

為了在關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)中擴(kuò)展PHP，你需要切分你的數(shù)據(jù)。這意味著要用合理的方式將數(shù)據(jù)拆解。這可能意味著位于不同地理位置的客戶需要訪問(wèn)不同的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)。當(dāng)初正是由于所謂的“簡(jiǎn)單”和“免費(fèi)”，你才會(huì)選擇PHP。但是當(dāng)選擇了PHP后，卻將不得不面對(duì)大量錯(cuò)綜復(fù)雜的東西。

云和NoSQL：游戲規(guī)則顛覆者

在云計(jì)算模式中，如果你能夠換一個(gè)配備自動(dòng)分區(qū)(autoshard)，并能平衡每個(gè)節(jié)點(diǎn)連接的數(shù)據(jù)庫(kù)，那么PHP能夠進(jìn)行完美地?cái)U(kuò)展。你能夠在多個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器中進(jìn)行平衡，而不是創(chuàng)建一系列與一臺(tái)或兩臺(tái)機(jī)器相連的非池化連接。

越來(lái)越多的Web服務(wù)器限制了數(shù)據(jù)庫(kù)客戶端缺乏連接池化所產(chǎn)生的影響。更多的數(shù)據(jù)庫(kù)節(jié)點(diǎn)和分區(qū)減少了服務(wù)器節(jié)點(diǎn)的影響。趨勢(shì)已經(jīng)非常明顯，轉(zhuǎn)向NoSQL和云可以對(duì)現(xiàn)有運(yùn)行環(huán)境進(jìn)行擴(kuò)展。PHP取得如此成功要?dú)w功于其經(jīng)濟(jì)性，這一特性可能會(huì)促使它在云上取得更大的成功，不用再像以往那樣，要對(duì)PHP線程安全進(jìn)行修訂。

總的來(lái)說(shuō)，云與NoSQL相結(jié)合所產(chǎn)生的優(yōu)勢(shì)緩和了這些矛盾，或是讓應(yīng)用可以更容易地被部署。這意味著只要有一個(gè)完善的NoSQL方案和一個(gè)合理的云部署方案，我們或許能夠雇傭離岸的PHP程序員團(tuán)隊(duì)，使其轉(zhuǎn)向NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)。

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