互聯網的發展推動了越來越多的企業加入互聯網，越來越多的產品出現在互聯網，越來越多的網民涌現在互聯網，除了提供基本的服務之外，還需要提供更好玩、更便捷穩定的服務，就像手機一樣，我們對它最基本的性能要求就是待機時間長，在互聯網的性能要求就是不慢不卡，因此性能優化技術是互聯網程序員必須掌握的技術。

一套應用程序能運行起來，除了最上層的前端服務、業務層算法之外，還有數據庫、操作系統，因此性能優化技術包含了負載均衡技術、緩存技術、數據庫技術、RPC技術（RemoteP）、進程通信技術、IO多路復用技術、IO零拷貝技術，互聯網程序員掌握了這些技術，就像學好了數理化一樣，走到哪里都是香餑餑。

所謂負載均衡技術，就是用來將計算資源、存儲資源、網絡資源根據實際情況進行分配的一種技術，通過多個節點承載服務，用來達到最優的資源利用、最快的響應時間，實現了性能優化。負載均衡的分類也有很多，有客戶端負載均衡、服務器端負載均衡、軟件負載均衡、硬件負載均衡。以服務端負載均衡為例，用戶在前端發起請求后，經過網絡傳輸給服務端，再通過服務端的負載均衡算法去選擇對應的服務器提供服務，最常見的就是nginx算法了。

在負載均衡之后，便是緩存技術，它是通過將訪問的熱數據提前存起來供業務訪問，降低了數據庫壓力、降低了用戶響應時間，實現了性能優化。負載均衡把請求分擔為多個節點執行，每個節點都承載著服務的提供，當用戶請求從前端經負載均衡算法分配過來后，如果直接去訪問獲取磁盤的數據庫數據，就會非常慢。如果有了緩存，在用戶請求到達之后，業務線程就會先訪問緩存，如果緩存命中就直接返回用戶，如果沒有命中，則繼續請求磁盤數據庫數據，獲取后返回用戶，同時將磁盤獲取的數據結果回寫到緩存系統，為下次請求做好準備。

在緩存之后便是數據庫技術，緩存訪問熱點數據后，執行的交易操作需要對數據庫中的表進行增刪改查，通過將數據庫分為主庫、讀庫、大表分為小表，讓每個用戶請求都能快速訪問到數據、快速執行操作，降低了用戶延遲，實現了性能優化。數據庫的讀寫分離，使用一臺數據庫服務器作為主數據庫（master），把業務數據都寫入該數據庫，再另外使用另一臺數據庫服務器來作為從數據庫（slave），將業務數據同步到該數據庫上，當業務進行讀操作時就讀取備數據庫的數據即可，這樣即緩解了數據庫壓力，又實現了備份。

在數據庫技術之后，便是操作系統級別的IO多路復用技術。我們知道一個程序運行時是一個進程，而程序里有很多的方法要去執行，每個方法就是一個線程，通過并發處理客戶端的多個線程請求，并同時等待多個連接發送的請求，減少系統的開銷、降低用戶延遲，實現了性能優化。此外，IO多路復用也不需要額外創建和維護線程監聽客戶端的大量連接，減少了服務器的開發和維護成本。典型的線程級別優化技術有java線程池、數據庫連接池、PHP內存池。

在IO多路復用技術之后，便是IO零拷貝技術。在操作系統一般把內核劃分成內核空間、用戶空間，Linux操作系統中讀取數據操作都是基于數據拷貝完成的，也就是說數據會在內核地址空間的緩沖區和用戶地址空間的緩沖區進行拷貝，數據讀取流程一般包含四部分，

1.操作系統需要先從磁盤里讀取文件到內核頁面的緩存;

2.用戶態的應用程序從內核態讀取數據到用戶空間緩存區，由于內核態的資源比較寶貴會經常釋放;

3.用戶態的應用程序還需要將數據寫回內核空間并放入socket緩沖區;

4.最后操作系統將數據從socket緩沖區復制到網卡接口，再經由網絡發送給到消費者進程。

零拷貝技術，將磁盤文件的數據復制到頁面緩存中，然后將數據從頁面緩存直接發送到網絡給到不同的訂閱者，避免了重復拷貝操作，極大的提高了速度，實現了性能優化。

從負載均衡、緩存、數據庫到IO多路復用、IO零拷貝技術，完成了單服務從業務級到操作系統級的性能優化，但微服務技術的出現將單服務拆分成了多個微服務，對于云原生、微服務時代的性能優化，那便是RPC遠程調用技術。

遠程是相對本地而言的概念，本地調用存在的場景是在一個服務中有不同的函數實現不同的功能，一個函數要使用另一個函數的功能，那必然要調用它。在本地函數調用時，一般會經過這幾個步驟，即函數返回地址入棧、函數參數入棧、堆棧空間提升、函數參數復制、開始函數調用、堆棧情況。

當服務拆分成了微服務之后，函數是在不同的微服務、不同的機器上運行，一臺機器想要調用另一臺機器的函數執行某個功能，只能通過網絡請求來實現（借助兩個服務共同維護的關聯式容器stub），不能再像本地調用一樣使用函數指針實現了。有了RPC，不僅是微服務與微服務之間的調用變得簡單，不同語言之間的調用也變得簡單了。

以前JAVA語言想要調用C++語言，那是不可能的事，因為用不同語言寫的代碼，根本無法通信啊。而現在有了RPC，只要框架上支持該語言的解析，那么就可以了。Java語言傳遞過來函數1的參數1、參數2，通過RPC框架解析為C++語言可以識別的參數1、參數2。RPC技術通過降低了網絡延遲從而降低了用戶延遲，實現了性能優化。

互聯網從網頁時代走向互聯網時代、移動互聯網時代、物聯網時代，基礎設施從物理機走向虛擬機、容器，技術架構也從單體式服務走向SOA、微服務、分布式，一切技術都在不斷的進化演變，唯一不變的便是性能優化技術。從單服務的負載均衡、緩存、數據庫，到操作系統級別的IO多路復用、IO零拷貝技術，再到微服務的RPC技術，掌握了之后，任爾技術如何變遷，我自巋然不動～