用云和NoSQL擴展PHP應用

作為最流行的Web應用語言，PHP正在被繁重的負載所壓垮，除非你選擇云擴展和NoSQL后臺。

PHP和傳統(tǒng)關系型數(shù)據(jù)庫的強大之處在于，它們能夠讓初級開發(fā)者快速找出應用的主要特征。但不幸的是，PHP所使用的默認運行環(huán)境混亂并且無法擴展。

可能有很多人并不在意PHP的可維護性。他們的PHP應用是拋棄型的，其負載繁重，并且常常并行運行。例如，曾經(jīng)有一家公司開發(fā)了一款使用甲骨文后臺的PHP營銷應用�？蛻艨梢酝ㄟ^這個應用購買商品，并用“點數(shù)”換取某款在線游戲的一些功能。這個應用一直運營良好，但當用戶數(shù)量達到了數(shù)百萬之后局面就改變了。

事實是，如果你有足夠的服務器和充足的數(shù)據(jù)庫服務器，那么不會出現(xiàn)什么問題。但是由于PHP 的Web應用在頂層，關系型數(shù)據(jù)庫無法以出色的費效比(投入產(chǎn)出比)進行擴展，提供優(yōu)異的讀寫性能。實踐證明，應對這一問題的解決方案是：云與NoSQL的綜合運用。云基礎設施讓我們能夠擁有充足的服務器，NoSQL數(shù)據(jù)庫讓我們能夠更加高效地分享數(shù)據(jù)。不過在這里，首先讓我們看看PHP運行環(huán)境如此混亂的根本原因。

　　PHP運行環(huán)境有多糟糕?

最常見的PHP運行環(huán)境是Apache Web Server預派生模式(Prefork)，指Web服務器運行一系列獨立的子進程，以支持并行請求。當你將這一并行特征與MySQL、PostgreSQL或甲骨文等傳統(tǒng)關系型數(shù)據(jù)庫結(jié)合在一起后，這樣的選擇意味著非池化數(shù)據(jù)庫連接，因為數(shù)據(jù)庫連接池需要一個共享的內(nèi)存空間。

另一方面，原生多線程有一個共享內(nèi)存空間作為其主進程的一部分。而子進程沒有一個共享內(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)。其速度無法與根據(jù)索引傳遞內(nèi)存相媲美。此外，Apache Web Server的“預派生”模塊并不支持使用共享內(nèi)存。很多時候，PHP有可能與原生多線程共同運行，即員工模式。但是，其嚴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。

在使用關系型數(shù)據(jù)庫時，PHP并行模式會對垂直擴展模式生產(chǎn)重要影響。盡管其能夠打開數(shù)以千計的非共享并行連接，以連接MySQL或Oracle數(shù)據(jù)庫，但是這對大量的并行請求具有負面沖擊。典型的PHP應用(實際上任何Web應用)，都是由以下邏輯所組成的：

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

在此類代碼中，有一個相對長的時間周期，期間應用實際上無法與數(shù)據(jù)庫交互。另一個請求能夠“共享”相同的數(shù)據(jù)庫連接，前提是數(shù)據(jù)庫連接能夠被匯聚。自從PHP處理模式禁止了這一模式，你只能被迫做出決定：是為請求/響應循環(huán)的持續(xù)而保持連接，還是每次在應用執(zhí)行時運行。

但是問題是其取決于打開的套接字連接的性能特點。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，在多請求循環(huán)中重新使用連接。但是，PHP并行模式導致多數(shù)PHP應用無法利用這樣的方式。

在(在Unix/Linux服務器上，以netstat –na類型)運行PHP應用時，如果檢查Web服務器或數(shù)據(jù)庫服務器上的活躍連接，你將看到在數(shù)據(jù)庫之間存在大量TIME_WAIT或CLOSE_WAIT狀態(tài)的連接。如果改為在允許池化連接的運行環(huán)境上運行應用，你可以看到處于ESTABLISHED狀態(tài)的數(shù)量(根據(jù)數(shù)據(jù)庫連接池規(guī)模)。其本質(zhì)是，由于并行模式的限制，導致PHP應用是一個位于數(shù)據(jù)庫上的負載。

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。但不幸的是，沒有人相信這些由微軟資助的研究成果。

為了在關系型數(shù)據(jù)庫中擴展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不同的關系型數(shù)據(jù)庫。當初正是由于所謂的“簡單”和“免費”，你才會選擇PHP。但是當選擇了PHP后，卻將不得不面對大量錯綜復雜的東西。

云和NoSQL：游戲規(guī)則顛覆者

在云計算模式中，如果你能夠換一個配備自動分區(qū)(autoshard)，并能平衡每個節(jié)點連接的數(shù)據(jù)庫，那么PHP能夠進行完美地擴展。你能夠在多個數(shù)據(jù)庫服務器中進行平衡，而不是創(chuàng)建一系列與一臺或兩臺機器相連的非池化連接。

越來越多的Web服務器限制了數(shù)據(jù)庫客戶端缺乏連接池化所產(chǎn)生的影響。更多的數(shù)據(jù)庫節(jié)點和分區(qū)減少了服務器節(jié)點的影響。趨勢已經(jīng)非常明顯，轉(zhuǎn)向NoSQL和云可以對現(xiàn)有運行環(huán)境進行擴展。PHP取得如此成功要歸功于其經(jīng)濟性，這一特性可能會促使它在云上取得更大的成功，不用再像以往那樣，要對PHP線程安全進行修訂。

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

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