关于QPS高并发，你了解多少？

一、什么是QPS？

QPS（Query Per Second，每秒处理请求数）是用来衡量服务性能的一个重要指标，解决每秒数万次的高并发场景，这个指标非常关键。

吞吐量：

和高并发相关的，还有一个概念，那就是吞吐量（每秒的数据处理量）。吞吐量是在给定时间段内系统完成的交易数量，即系统的吞吐量越大，说明系统在单位时间内完成的用户或系统请求越多，系统的资源得到充分利用。我们通常衡量一个Web系统的吞吐率的指标就是QPS。

QPS的定义：

对一个特定的查询服务器在规定时间内所处理流量的多少

计算公式：

QPS = 并发量 / 平均响应时间

附注：通常QPS用来衡量服务器性能，我们也是不断的为增加它的数量而优化改进，通过多线程、增加负载、甚至提高代码质量、算法优化等方式。当然优化性能是有上限的，我们需要在性能和投入上作出一定的平衡。要对现有的业务状况、未来的发展潜力以及爆发力上作出一些判断，很好的驾驭它是需要花费一些精力的，需要经验和技术能力同时发挥作用，让效率和投入达到最好的产出。

二、QPS简单示例

举个例子，我们假设处理一个业务请求平均响应时间为100ms，同时系统内有10台Apache的Web服务器，配置Apache的最大连接数目为500，那么，我们的Web系统的理论峰值QPS为：

10*500/0.1 = 50000 （5万QPS）

上述计算结果，1秒钟可以处理完5万的请求，系统似乎看起来很强大，但实际情况并没有这么理想，在高并发的实际场景下，服务器都是处于高负载的状态，在这种状态下，平均响应时间也会被大大增加。一个高配置的至强处理器能支持的最大并发连接是1 ~ 2万，如果访问量超过2万那么就需要更高性能的服务器才能解决，如果服务器硬件不给力，软件怎么优化都是于事无补的。就Web服务器而言，Apache打开了越多的连接进程，CPU需要处理的上下文切换也越多，额外增加了CPU的消耗，必然会直接导致平均响应时间增加。

假设我们的web系统在5万QPS的高并发状态下，平均响应时间从100ms变为250ms（可能会更高），那么，此时我们的Web系统的理论峰值QPS则变为：

20*500/0.25 = 40000 （4万QPS）

如此一来，我们的web系统只剩下4万的QPS，面对5万每秒的请求，中间相差了1万。这就是高并发状况，在某一秒内，服务器所有可用连接进程都在满负荷工作中，却仍然有1万个新的请求，没有连接进程可用，系统将陷入到崩溃的状态（CPU爆满）。举个通俗的示例，某个高速路口有5条车道，每秒可以同时通过5部车，突然有1条车道上出了车祸，只剩下4个车道可以通过，也就是说，这个路口1秒钟现在只能通过4部车，车流量仍然依旧，结果必定出现大塞车。

三、什么情况下会出现高并发？

1、某个业务请求接口出现问题，响应时间变得极慢，将整个Web请求响应时间拉得很长，逐渐将Web服务器的可用连接数占满，进而影响到其他正常的业务请求，导致无连接进程可用。

2、用户的行为特点，系统越是不可用，用户的点击越频繁，恶性循环最终导致“雪崩”。例如在负载均衡体系中，其中一台Web服务器挂了，导致流量分散到其他正常工作的机器上，再导致正常的服务器也挂，然后恶性循环，将整个Web系统拖垮。

3、大量的CC攻击，或者DDOS攻击。

四、处理高并发状况

1、重启Apache服务

如果系统因为高并发导致雪崩”，这种情况下贸然重启Apache服务，是无法解决问题的。最常见的现象是，Apache服务启动起来后，立刻又挂掉了。这个时候，最好在CGI入口层将流量拒绝，然后再将其重启。

2、过载保护

一些特殊的业务场景（例如秒杀和抢购），流量往往是超乎我们系统的准备和想象的。这个时候，过载保护是必要的。如果检测到系统满负载状态，选择拒绝请求也是一种保护措施。正确的做法是将过载保护设置在CGI入口层，快速将客户的直接请求返回。

什么是CGI？

CGI的定义：

CGI（Common Gateway Interface)）是HTTP服务器与你的或其它机器上的程序进行“交谈”的一种工具，其程序须运行在网络服务器上。

CGI的功能：

绝大多数的CGI程序被用来解释处理来自表单的输入信息，并在服务器产生相应的处理，或将相应的信息反馈给浏览器。CGI程序使网页具有交互功能。

CGI的处理步骤：

通过Internet把用户请求送到服务器。

服务器接收用户请求并交给CGI程序处理。

CGI程序把处理结果传送给服务器。

服务器把结果送回到用户。

五、解决网站高并发的建议

1、数据库相关

数据库查询尽量不用“ select * from 表名 ”
避免相关子查询
给经常查询的添加索引
用排序来取代非顺序存取

2、MySQL服务器最好安装在Linux操作系统中。

3、关于web服务器是选Apache，还是Nginx，在高并发的情况下推荐使用Nginx，Nginx是Apache服务器不错的替代品。Nginx内存消耗少，官方测试能够支撑5万并发连接，在实际生产环境中可以支撑2～3万并发连接数。

4、php不需要的模块尽量关闭。

5、使用memcached缓存，Memcached是一个高性能的分布式内存对象缓存系统。

6、IIS或Apache启用GZIP压缩优化网站，压缩网站内容可以大大节省网站流量。

六、高并发解决方案

应用层面：读写分离、缓存、队列、集群、令牌、系统拆分、隔离、系统升级（可水平扩容方向）。

时间换空间：降低单次请求时间，这样在单位时间内系统并发就会提升。

空间换时间：拉长整体处理业务时间，换取后台系统容量空间。

七、如何优化提升QPS呢？

1、调整Apache的最大连接数（并发数量），可以参考这篇文章：https://blog.csdn.net/qq15577969/article/details/109702961

2、内存操作级别的存储Redis，在高并发的状态下，存储的响应时间至关重要。

3、增加服务器配置，例如选择性能更好的CPU，加大网络带宽。

4、使用cdn加速，高防cdn和高防IP在一定程度上都可以解决高并发问题。

5、负载均衡，例如增加多台服务器，然后使用负载均衡技术，将流量平均分散各个服务器上。