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Web 應用效能優化黃金法則：先優化前端程式 (front-end) 的效能，因為80% 或以上的終端使用者響應時間的花費所在。

1. 減少 HTTP 請求次數
80%的終端使用者響應時間花在前端程式上，而其大部分時間則花在各種頁面元素， 如圖片、 樣式表、 指令碼和 Flash 等的下載上。 減少頁面元素將會減少 HTTP 請求次數，是快速顯示頁面的關鍵所在。 一種減少頁面元素個數的方法是簡化頁面設計。 但是否存在其他方式，能做到既有豐富內容，又能獲得快速響應時間呢？可以參考以下一些技術： Image maps 組合多個圖片到一張圖片中。總檔案大小變化不大，但減少了 HTTP 請求次數從而加快了頁面顯示速度。 該方式只適合圖片連續的情況；同時座標的定義是煩人又容易出錯的工作。 CSS Sprites 是更好的方法。它可以將頁面中的圖片組合到單個檔案中，並使用 CSS 的 background-image 和 background-position 屬性來顯示所需的部分圖片。 Inline images 使用 data: URL scheme 來在頁面中內嵌圖片。這將增大 HTML檔案的大小。組合 inline images 到你的（快取）樣式表是既能較少 HTTP 請求， 又能避免加大 HTML 檔案大小的方法。 Combined files 通過組合多個指令碼檔案到單一檔案來減少 HTTP 請求次數。樣式表也可採用類似方法處理。 這個方法雖然簡單，但沒有得到大規模的使用。  美國網站平均每個頁面有 7 個Js檔案和 2 個樣式表。當頁面之間指令碼和樣式表變化很大時，該方式將遇到很大的挑戰，但如果做到的話，將能加快響應時間。 減少 HTTP 請求次數是效能優化的起點。這對提高首次訪問的效率起到很重要的作用。 Tenni Theurer 的文章 Browser Cache Usage – Exposed!描述，40-60% 的日常訪問是首次訪問，因此為首次訪問者加快頁面訪問速度是使用者體驗的關 鍵。

2. 使用 CDN(Content Delivery Network, 內容分發網路 )

使用者離 web server 的遠近對響應時間也有很大影響。從使用者角度看，把內容部署到多個地理位置分散的伺服器上將有效提高頁面載入速度。

作為實現內容地理分佈的第一步，不要試圖重構 web 應用以適應分佈架構。 改變架構將導致多個週期性任務，如同步 session 狀態，在多個 server 之間複製資料庫資料。 這樣縮短使用者與內容距離的嘗試可能被應用架構改版所延遲，或阻止。 我們還記得 80-90%的終端使用者響應時間花在下載頁面中的各種元素上，如圖片檔案、 樣式表、 指令碼和 Flash 等。 與其花在重構系統這個困難的任務上，還不如先分佈靜態內容。 這不僅能大大減少響應時間，而且由於 CDN 的存在，分佈靜態內容非常容易實現。 CDN 是地理上分佈的 web server 的集合，用於更高效地釋出內容。 通常基於網路遠近來選擇給具體使用者服務的 web server。 一些大型網站擁有自己的 CDN，但是使用如 Akamai Technologies, Mirror Image Internet, 或 Limelight Networks 等 CDN 服務提供商的服務將是划算的。 在 Yahoo!把靜態內容分佈到 CDN 減少了使用者影響時間 20%或更多。切換到 CDN 的程式碼修改工作是很容易的，但能達到提高網站的速度。

3. 增加 Expires Header
網頁內容正變得越來越豐富，這意味著更多的指令碼檔案、樣式表、圖片和 Flash。 首次訪問者將不得不面臨多次 HTTP 請求，但通過使用 Expires header， 您可以在客戶端快取這些元素。這在後續訪問中避免了不必要的 HTTP 請求。 Expires header 最常用於圖片檔案，但是它也適用於指令碼檔案、樣式表和 Flash。 瀏覽器（和代理）使用快取來減少 HTTP 請求的次數和大小，使得網頁快速裝載。 Web server 通過 Expires header 告訴客戶端一個元素可以快取的時間長度。 如果伺服器是 Apache 的話，可以使用 ExpiresDefault 基於當期日期來設定過期日期，如： ExpiresDefault “access plus 10 years” 設定過期時間為從請求時間開始計算的 10 年。 請記住，如果使用超長的過期時間，則當內容改變時，您必須修改檔名稱。 在 Yahoo!我們經常把改名作為 release 的一個步驟：版本號內嵌在檔名中，如 yahoo_2.0.6.js。

4. 壓縮頁面元素
通過壓縮 HTTP 響應內容可減少頁面響應時間。從 HTTP/1.1 開始，web 客戶端在 HTTP 請求中通過 Accept-Encoding 頭來表明支援的壓縮型別，如：Accept-Encoding: gzip, deflate. 如果 Web server 檢查到 Accept-Encoding 頭，會使用客戶端支援的方法來壓縮 HTTP 響應，會設定 Content-Encoding 頭，如：Content-Encoding: gzip。 Gzip 是目前最流行及有效的壓縮方法。 其他的方式如 deflate，但它效果較差， 也不夠流行。通過 Gzip，內容一般可減少 70%。如果是 Apache，在 1.3 版本下需 使用 mod_gzip 模組，而在 2.x 版本下，則需使用 mod_deflate。 Web server 根據檔案型別來決定是否壓縮。 大部分網站對 HTML 檔案進行壓縮。 但對指令碼檔案和樣式表進行壓縮也是值得的。實際上，對包括 XML 和 JSON 在內的任務文字資訊進行壓縮都是值得的。 影象檔案和 PDF 檔案不應該被壓縮，因為它們本身就是壓縮格式儲存的。對它們進行壓縮，不但浪費 CPU，而且還可能增加檔案的大小。 因此，對儘量多的檔案型別進行壓縮是一種減少頁面大小和提高使用者體驗的有效方法。

5. 把css放在head上
我們發現把樣式表移到 HEAD 部分可以提高介面載入速度，因此這使得頁面元素可以順序顯示。 在很多瀏覽器下，如 IE，把樣式表放在 document 的底部的問題在於它禁止了網頁內容的順序顯示。 瀏覽器阻止顯示以免重畫頁面元素，那使用者只能看到空白頁。Firefox 不會阻止顯示，但這意味著當樣式表下載後，有些頁面元素可能需要重畫，這導致閃爍問題。 HTML 規範明確要求樣式表被定義在 HEAD 中，因此，為避免空白螢幕或閃爍問題， 最好的方法是遵循 HTML 規範，把樣式表放在 HEAD 中。

6. 把js檔案放在底部
與樣式檔案一樣，我們需要注意指令碼檔案的位置。 我們需儘量把它們放在頁面的底部，這樣一方面能順序顯示，另方面可達到最大的並行下載。 瀏覽器會阻塞顯示直到樣式表下載完畢，因此我們需要把樣式表放在 HEAD 部分。 而對於指令碼來說，指令碼後面內容的順序顯示將被阻塞，因此把指令碼儘量放在底 部意味著更多內容能被快速顯示。 指令碼引起的第二個問題是它阻塞並行下載數量。HTTP/1.1 規範建議瀏覽器每個主機的並行下載數不超過 2 個。 因此如果您把影象檔案分佈到多臺機器的話，您

可以達到超過 2 個的並行下載。 但是當指令碼檔案下載時，瀏覽器不會啟動其他的並行下載，甚至其他主機的下載也不啟動。 在某些情況下，不是很容易就能把指令碼移到底部的。如，指令碼使用 document.write 方法來插入頁面內容。 同時可能還存在域的問題。 不過在很多情 況下，還是有一些方法的。 一個備選方法是使用延遲指令碼（deferred script）。DEFER 屬性表明指令碼未包 含 document.write，指示瀏覽器刻繼續顯示。不幸的是，Firefox 不支援 DEFER 屬性。 IE 中，指令碼可能被延遲執行，但不一定得到需要的長時間延遲。 在 不過從另外角度來說，如果指令碼能被延遲執行，那它就可以被放在底部了。

7. 避免 CSS 表示式
CSS 表示式是功能強大的(同時也是危險的)用於動態設定 CSS 屬性的方式。IE， 從版本 5 開始支援 CSS 表示式。

如 backgourd-color: expression((newDate()).getHours()%2?”#B8D4FF”:”#F08A00”)，即背景色每個小時切換一 次。 CSS 表示式的問題是其執行次數超過大部分人的期望。 不僅頁面顯示和 resize 時 計算表示式，而且當頁面滾屏，甚至當滑鼠在頁面上移動時都會重新計算表達 式。 一種減少CSS 表示式執行次數的方法是一次性表示式，即當第一次執行時就以明確的數值代替表示式。如果必須動態設定的話，可使用事件處理函式代替。如果您必須使用 CSS 表示式的話，請記住它們可能被執行上千次，從而影響頁面效能。

8. 把 JavaScript和 CSS 放到外部檔案中

上述很多效能優化法則都基於外部檔案進行優化。 現在，我們必須問一個問題： JavaScript 和 CSS 應該包括在外部檔案，還是在頁面檔案中？ 在現實世界中，使用外部檔案會加快頁面顯示速度，因為外部檔案會被瀏覽器快取。如果內建 JavaScript 和 CSS 在頁面中雖然會減少 HTTP 請求次數，但增大了頁面的大小。 另外一方面，使用外部檔案，會被瀏覽器快取，則頁面大小會減 小，同時又不增加 HTTP 請求次數。 因此，一般來說，外部檔案是更可行的方式。 唯一的例外是內嵌方式對主頁更有 效，如 Yahoo!和 My Yahoo!都使用內嵌方式。一般來說，在一個 session 中，主 頁訪問此時較少，因此內嵌方式可以取得更快的使用者響應時間。

9. 減少 DNS 查詢次數
DNS 用於對映主機名和 IP 地址，一般一次解析需要 20～120 毫秒。 為了達到更高的效能，DNS 解析通常被多級別地快取，如由 ISP 或區域網維護的 caching server，本地機器作業系統的快取（如 windows 上的 DNS Client Service）， 瀏覽器的預設 DNS 快取時間為 30 分鐘，Firefox 的預設緩衝時間是 1 分鐘。 IE 減少主機名可減少 DNS 查詢的次數，但可能造成並行下載數的減少。避免 DNS 查 詢可減少響應時間，而減少並行下載數可能增加響應時間。 一個可行的折中是把內容分佈到至少 2 個，最多 4 個不同的主機名上。

10. 最小化 JavaScript程式碼

最小化 JavaScript 程式碼指在 JS 程式碼中刪除不必要的字元，從而降低下載時間。 兩個流行的工具是 JSMin 和 YUI Compressor。它通過刪除註釋和空格來減少原始碼大小，同時它還可以對程式碼進行混淆處理。 作為混淆的一部分，函式名和變數名被替換成短的字串，這使得程式碼更緊湊，同時也更難讀，使其難於被反向工程。Dojo Compressor (ShrinkSafe)是最常見的混淆工具。 最小化是安全的、直白的過程，而混淆則更復雜，而且容易產生問題。從對美國 10 大網站的調查來看，通過最小化，檔案可減少 21%，而混淆則可減少 25%。 除了最小化外部指令碼檔案外，內嵌的指令碼程式碼也應該被最小化。 即使指令碼根據法則 4 被壓縮後傳輸，最小化指令碼可減少檔案大小 5%甚至更高。

11. 避免重定向
重定向功能是通過 301 和 302 這兩個 HTTP 狀態碼完成的，如： HTTP/1.1 301 Moved Permanently Location:http://example.com/newuri Content-Type: text/html 瀏覽器自動重定向請求到 Location 指定的 URL 上，重定向的主要問題是降低了使用者體驗。 一種最耗費資源、經常發生而很容易被忽視的重定向是 URL 的最後缺少/，如訪 問 http://astrology.yahoo.com/astrology 將被重定向到 http://astrology.yahoo.com/astrology/。在 Apache 下，可以通過 Alias，mod_rewrite 或 DirectorySlash 等方式來解決該問題。

12. 刪除重複的指令碼檔案
在一個頁面中包含重複的 JS 指令碼檔案會影響效能，即它會建立不必要的 HTTP 請求和額外的 JS 執行。 不必要的 HTTP 請求發生在 IE 下，而 Firefox 不會產生多餘的 HTTP 請求。 額外的 JS 執行，不管在 IE 下，還是在 Firefox 下，都會發生。 一個避免重複的指令碼檔案的方式是使用模板系統來建立指令碼管理模組。 除了防止重複的指令碼檔案外，該模組還可以實現依賴性檢查和增加版本號到指令碼檔名中，從而實現超長的過期時間。

13. 配置 ETags
ETags 是用於確定瀏覽器快取中元素是否與 Webserver 中的元素相匹配的機制， 它是比 last-modified date 更靈活的元素驗證機制。ETag 是用於唯一表示元素版本的字串，它需被包括在引號中。Web server 首先在 response 中指定 ETag： HTTP/1.1 200 OK < 03:03:59 2006 Dec 12> 10c24bc-4ab-457e1c1f”Content-Length: 12195 後來，如果瀏覽器需要驗證某元素，它使用 If-None-Match 頭回傳 ETag 給 Web server，如果 ETag 匹配，則伺服器返回 304 程式碼，從而節省了下載時間： GET /i/yahoo.gif  HTTP/1.1  Host: us.yimg.com <03:03:59 2006 Dec 12> 10c24bc-4ab-457e1c1f”HTTP/1.1 304 Not Modified ETags 的問題在於它們是基於伺服器唯一性的某些屬性構造的，如 Apache1.3 和 2.x，其格式是 inode-size-timestamp，而在 IIS5.0 和 6.0 下，其格式是 Filetimestamp:ChangeNumber。這樣同一個元素在不同的 web server 上，其 ETag 是不一樣的。這樣在多 Web server 的環境下，瀏覽器先從 server1 請求某元素，後來向 server2 驗證該元素，由於 ETag 不同，所以快取失效，必須重新下載。

因此，如果您未用到 ETags 系統提供的靈活的驗證機制，最好刪除 ETag。刪除 ETag 會減少 http response 及後續請求的 HTTP 頭的大小。在 Apache 下，只要在配置檔案中設定 FileETag none 即可。

14. 快取 Ajax
效能優化法則同樣適用於 web 2.0 應用。提高 Ajax 的效能最重要的方式是使其 response 可快取，就象“法則 3 增加 Expires Header”討論的那樣。以下其他法則同樣適用於 Ajax，當然法則 3 是最有效的方式

參考部落格：http://blog.csdn.net/aalansehaiyang52/article/details/8712102

   以上是前端開發人員需要注意的14個前端優化法則，但是以上法則主要在改善使用者等待時間，無需修改後臺程式碼。很多技巧都是我們平常開發時需要注意的，別在開發的時候採用最好的後臺架構，但是卻無法獲得最好的使用者體驗。如果設計一個應對高訪問和高併發的網站，我們應該如何從架構來方面提高網站的效能：

第一步：物理分離webserver和資料庫

最開始，由於某些想法，於是在網際網路上搭建了一個網站，這個時候甚至有可能主機都是租借的，但由於這篇文章我們只關注架構的演變歷程，因此就假設這個時候已經是託管了一臺主機，並且有一定的帶寬了，這個時候由於網站具備了一定的特色，吸引了部分人訪問，逐漸你發現系統的壓力越來越高，響應速度越來越慢，而這個時候比較明顯的是資料庫和應用互相影響，應用出問題了，資料庫也很容易出現問題，而資料庫出問題的時候，應用也容易出問題，於是進入了第一步演變階段：將應用和資料庫從物理上分離，變成了兩臺機器，這個時候技術上沒有什麼新的要求，但你發現確實起到效果了，系統又恢復到以前的響應速度了，並且支撐住了更高的流量，並且不會因為資料庫和應用形成互相的影響。

第二步：增加頁面快取
好景不長，隨著訪問的人越來越多，你發現響應速度又開始變慢了，查詢原因，發現是訪問資料庫的操作太多，導致資料連線競爭激烈，所以響應變慢，但資料庫連線又不能開太多，否則資料庫機器壓力會很高，因此考慮採用快取機制來減少資料庫連線資源的競爭和對資料庫讀的壓力，這個時候首先也許會選擇採用squid等類似的機制來將系統中相對靜態的頁面（例如一兩天才會有更新的頁面）進行快取（當然，也可以採用將頁面靜態化的方案），這樣程式上可以不做修改，就能夠很好的減少對webserver的壓力以及減少資料庫連線資源的競爭，OK，於是開始採用squid來做相對靜態的頁面的快取。

這一步涉及到了這些知識體系：
前端頁面快取技術，例如squid，如想用好的話還得深入掌握下squid的實現方式以及快取的失效演算法等。

關於頁面快取採用的技術:

ehcache: http://ahuaxuan.iteye.com/blog/128458

oscache: http://www.blogjava.net/SIDNEY/archive/2006/01/12/27783.html

架構演變第三步：增加頁面片段快取
增加了squid做快取後，整體系統的速度確實是提升了，webserver的壓力也開始下降了，但隨著訪問量的增加，發現系統又開始變的有些慢了，在嚐到了squid之類的動態快取帶來的好處後，開始想能不能讓現在那些動態頁面裡相對靜態的部分也快取起來呢，因此考慮採用類似ESI之類的頁面片段快取策略，OK，於是開始採用ESI來做動態頁面中相對靜態的片段部分的快取。

頁面片段快取技術，例如ESI等，想用好的話同樣需要掌握ESI的實現方式等；

第四步：資料快取
在採用ESI之類的技術再次提高了系統的快取效果後，系統的壓力確實進一步降低了，但同樣，隨著訪問量的增加，系統還是開始變慢，經過查詢，可能會發現系統中存在一些重複獲取資料資訊的地方，像獲取使用者資訊等，這個時候開始考慮是不是可以將這些資料資訊也快取起來呢，於是將這些資料快取到本地記憶體，改變完畢後，完全符合預期，系統的響應速度又恢復了，資料庫的壓力也再度降低了不少。快取技術，包括像Map資料結構、快取演算法、所選用的框架本身的實現機制等。

第五步：增加webserver
好景不長，發現隨著系統訪問量的再度增加，webserver機器的壓力在高峰期會上升到比較高，這個時候開始考慮增加一臺webserver，這也是為了同時解決可用性的問題，避免單臺的webserver down機的話就沒法使用了，在做了這些考慮後，決定增加一臺webserver，增加一臺webserver時，會碰到一些問題，典型的有：
1、如何讓訪問分配到這兩臺機器上，這個時候通常會考慮的方案是Apache自帶的負載均衡方案，或LVS這類的軟體負載均衡方案；
2、如何保持狀態資訊的同步，例如使用者session等，這個時候會考慮的方案有寫入資料庫、寫入儲存、cookie或同步session資訊等機制等；
3、如何保持資料快取資訊的同步，例如之前快取的使用者資料等，這個時候通常會考慮的機制有快取同步或分散式快取；
4、如何讓上傳檔案這些類似的功能繼續正常，這個時候通常會考慮的機制是使用共享檔案系統或儲存等；
在解決了這些問題後，終於是把webserver增加為了兩臺，系統終於是又恢復到了以往的速度。

負載均衡技術（包括但不限於硬體負載均衡、軟體負載均衡、負載演算法、linux轉發協議、所選用的技術的實現細節等）、主備技術（包括但不限於ARP欺騙、linuxheart-beat等）、狀態資訊或快取同步技術（包括但不限於Cookie技術、UDP協議、狀態資訊廣播、所選用的快取同步技術的實現細節等）、共享檔案技術（包括但不限於NFS等）、儲存技術（包括但不限於儲存裝置等）。

第六步：分庫
享受了一段時間的系統訪問量高速增長的幸福後，發現系統又開始變慢了，這次又是什麼狀況呢，經過查詢，發現數據庫寫入、更新的這些操作的部分資料庫連線的資源競爭非常激烈，導致了系統變慢，這下怎麼辦呢，此時可選的方案有資料庫叢集和分庫策略，叢集方面像有些資料庫支援的並不是很好，因此分庫會成為比較普遍的策略，分庫也就意味著要對原有程式進行修改，一通修改實現分庫後，不錯，目標達到了，系統恢復甚至速度比以前還快了。

這一步更多的是需要從業務上做合理的劃分，以實現分庫，具體技術細節上沒有其他的要求；
但同時隨著資料量的增大和分庫的進行，在資料庫的設計、調優以及維護上需要做的更好，因此對這些方面的技術還是提出了很高的要求的。

第七步：分表、DAL和分散式快取
隨著系統的不斷執行，資料量開始大幅度增長，這個時候發現分庫後查詢仍然會有些慢，於是按照分庫的思想開始做分表的工作，當然，這不可避免的會需要對程式進行一些修改，也許在這個時候就會發現應用自己要關心分庫分表的規則等，還是有些複雜的，於是萌生能否增加一個通用的框架來實現分庫分表的資料訪問，這個在ebay的架構中對應的就是DAL，這個演變的過程相對而言需要花費較長的時間，當然，也有可能這個通用的框架會等到分表做完後才開始做，同時，在這個階段可能會發現之前的快取同步方案出現問題，因為資料量太大，導致現在不太可能將快取存在本地，然後同步的方式，需要採用分散式快取方案了，於是，又是一通考察和折磨，終於是將大量的資料快取轉移到分散式快取上了。

分表更多的同樣是業務上的劃分，技術上涉及到的會有動態hash演算法、consistenthash演算法等；
DAL涉及到比較多的複雜技術，例如資料庫連線的管理（超時、異常）、資料庫操作的控制（超時、異常）、分庫分表規則的封裝等；

第九步：資料讀寫分離和廉價儲存方案
突然有一天，發現這個完美的時代也要結束了，資料庫的噩夢又一次出現在眼前了，由於新增的webserver太多了，導致資料庫連線的資源還是不夠用，而這個時候又已經分庫分表了，開始分析資料庫的壓力狀況，可能會發現資料庫的讀寫比很高，這個時候通常會想到資料讀寫分離的方案，當然，這個方案要實現並不容易，另外，可能會發現一些資料儲存在資料庫上有些浪費，或者說過於佔用資料庫資源，因此在這個階段可能會形成的架構演變是實現資料讀寫分離，同時編寫一些更為廉價的儲存方案，例如BigTable這種。

第十步：進入大型分散式應用時代和廉價伺服器群夢想時代
經過上面這個漫長而痛苦的過程，終於是再度迎來了完美的時代，不斷的增加webserver就可以支撐越來越高的訪問量了，對於大型網站而言，人氣的重要毋庸置疑，隨著人氣的越來越高，各種各樣的功能需求也開始爆發性的增長，這個時候突然發現，原來部署在webserver上的那個web應用已經非常龐大了，當多個團隊都開始對其進行改動時，可真是相當的不方便，複用性也相當糟糕，基本是每個團隊都做了或多或少重複的事情，而且部署和維護也是相當的麻煩，因為龐大的應用包在N臺機器上覆制、啟動都需要耗費不少的時間，出問題的時候也不是很好查，另外一個更糟糕的狀況是很有可能會出現某個應用上的bug就導致了全站都不可用，還有其他的像調優不好操作（因為機器上部署的應用什麼都要做，根本就無法進行鍼對性的調優）等因素，根據這樣的分析，開始痛下決心，將系統根據職責進行拆分，於是一個大型的分散式應用就誕生了，通常，這個步驟需要耗費相當長的時間，因為會碰到很多的挑戰：
1、拆成分散式後需要提供一個高效能、穩定的通訊框架，並且需要支援多種不同的通訊和遠端呼叫方式；
2、將一個龐大的應用拆分需要耗費很長的時間，需要進行業務的整理和系統依賴關係的控制等；
3、如何運維（依賴管理、執行狀況管理、錯誤追蹤、調優、監控和報警等）好這個龐大的分散式應用。
經過這一步，差不多系統的架構進入相對穩定的階段，同時也能開始採用大量的廉價機器來支撐著巨大的訪問量和資料量，結合這套架構以及這麼多次演變過程吸取的經驗來採用其他各種各樣的方法來支撐著越來越高的訪問量。

參考部落格：

http://blog.csdn.net/aalansehaiyang52/article/details/6635675

關於網站大資料儲存可以參見如下部落格

http://blog.csdn.net/aalansehaiyang52/article/details/7061378

本文出自 “大工軟院的技術生活” 部落格，請務必保留此出處http://webcrawler.blog.51cto.com/3663163/1210361