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和傳統關系型數據庫的強大之處在于，它們能夠讓初級開發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，曾經有一家公司開發了一款使用甲骨文后臺的PHP營銷應用。客戶可以通過這個應用購買商品，并用“點數”換取某款在線游戲的一些功能。這個應用一直運營良好，但當用戶數量達到了數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據庫服務器，那么不會出現什么問題。但是由于PHP 的Web應用在頂層，關系型數據庫無法以出色的費效比(投入產出比)進行擴展，提供優異的讀寫性能。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數據庫讓我們能夠更加高效地分享數據。不過在這里，首先讓我們看看PHP運行環境如此混亂的根本原因。

　　PHP運行環境有多糟糕?

最常見的PHP運行環境是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或甲骨文等傳統關系型數據庫結合在一起后，這樣的選擇意味著非池化數據庫連接，因為數據庫連接池需要一個共享的內存空間。

另一方面，原生多線程有一個共享內存空間作為其主進程的一部分。而子進程沒有一個共享內存空間，除非你使用一款名為“共享內存”(shared memory)的操作系統。其速度無法與根據索引傳遞內存相媲美。此外，Apache Web Server的“預派生”模塊并不支持使用共享內存。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。

在使用關系型數據庫時，PHP并行模式會對垂直擴展模式生產重要影響。盡管其能夠打開數以千計的非共享并行連接，以連接MySQL或Oracle數據庫，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據庫交互。另一個請求能夠“共享”相同的數據庫連接，前提是數據庫連接能夠被匯聚。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/響應循環的持續而保持連接，還是每次在應用執行時運行。

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的孤立數據包干擾新連接。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，一秒鐘內你能夠打開的TCP套接字連接的數量受到了限制。擺脫這一限制的方法是，在多請求循環中重新使用連接。但是，PHP并行模式導致多數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服務器或數據庫服務器上的活躍連接，你將看到在數據庫之間存在大量TIME_WAIT或CLOSE_WAIT狀態的連接。如果改為在允許池化連接的運行環境上運行應用，你可以看到處于ESTABLISHED狀態的數量(根據數據庫連接池規模)。其本質是，由于并行模式的限制，導致PHP應用是一個位于數據庫上的負載。

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系的操作系統一直支持多線程，盡管與現代化的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。

為了在關系型數據庫中擴展PHP，你需要切分你的數據。這意味著要用合理的方式將數據拆解。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據庫。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(autoshard)，并能平衡每個節點連接的數據庫，那么PHP能夠進行完美地擴展。你能夠在多個數據庫服務器中進行平衡，而不是創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服務器限制了數據庫客戶端缺乏連接池化所產生的影響。更多的數據庫節點和分區減少了服務器節點的影響。趨勢已經非常明顯，轉向NoSQL和云可以對現有運行環境進行擴展。PHP取得如此成功要歸功于其經濟性，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相結合所產生的優勢緩和了這些矛盾，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，使其轉向NoSQL數據庫。

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