提高系统性能方法论（原创）
看了一些提高系统性能的方法，抽象出方法论。
1. 提升性能方法论
1. 拆分
拆分相当于企业的扩大再生产，这并没有提高企业的效率。即单个节点的处理能力并没有变化。只是把负载分给了其它节点。具体是：集群，分片。
DNS集群，应用服务器集群，数据库读写分离，再到更细粒度的多进程等。
2. 精简
精简是指降低单个处理占用的资源，或者减少处理流程。比如占用的内存，CPU，锁，网络，磁盘等等，从而提高单个处理的处理速度。
进程->线程->协程，降低占用的内存和CPU。
HTTP->RPC，精简单次请求消息体，提高有效载荷的占比，提高消息收发速度
发送网络请求时，内核会将数据拷贝到用户内存，用户内存再将数据发给网卡，操作系统支持直接将数据从内核拷贝到网卡。好像是叫DMA。这就是简化处理流程
3. 复用
提高资源的利用率，从而提高吞吐量和速度。
将多进程/多线程改为IO多路复用，就可以大大降低对CPU，内存的占用。
进程池，数据连接池的使用，由于创建进程和数据库连接耗时，重复利用可以提高速度。
在通信中，也有频分复用，时分复用，码分复用。
4. 异步
消息队列，buffer。其实消息队列就是一个buffer。消息队列/buffer主要解决写入慢的问题。写入时不直接写入慢的硬件，而是写入另一个快的硬件中，再异步的写入慢的硬件。将消息写入消息队列，后台有worker处理消息队列中的消息。通过将允许异步完成的操作，由同步转为异步可以提高速度。
Kafka中有组提交，这也是异步。即写入时写到队列中，worker在等其达到指定长度或时间后会处理（提交）。
5. 缓存
异步是解决写慢，缓存是解决读慢。不直接读慢硬件，而是缓存在快硬件中。当然，这样做需要解决两个硬件中数据的一致性。
6. 直接更换速度快的硬件
上面讲到了缓存，还有快硬件和慢硬件，使用缓存要考虑数据一致性问题。还有一种办法是直接用快硬件完全替换慢硬件。当然，这样搞需要考虑替换后的问题。
比如用内存完全替换磁盘，数据有丢失的问题。
3G->4G->5G
千兆网卡->万兆网卡
普通磁盘->SSD
普通计算机->量子计算机
7. 读写硬件时，遵循其特性
比如磁盘在顺序写时，比随机写的速度要快很多，那写入时就尽量使用顺序写。WAL就是顺序写
8. 使用合适的数据结构与算法
关系数据库使用B+树
查找时二分查找
9. 换编程语言
我们编程时，会使用特定的编程语言，但不同的编程语言的处理速度有快慢之分。一般来说，编译型语言的速度比解释型要快。比如Go比Python快。目前，著名的开源后端服务中，大部分使用的是C/C++/Java，Python的项目也有，但基本上不是对性能要求很高的项目。我估计后面Go的开源项目也会越来越多。
2. 使用的组件和技术
高性能系统中，会使用上面方法论中提到的方法进行优化。目前来说，使用的组件和技术有
1. 数据库分库分表和NoSQL
MySQL没有内置分库分表功能，需要自己在业务层或通过中间件实现。NoSQL数据库很多内置了集群和分片功能，不再需要自己搞，只需要配置就行，比如Redis的cluster和sentinial，MongoDB的replica set和sharding，Kafka和ES也有类似的功能。
有了副本集和分片后，需要保证数据的一致性，有著名的CAP原理。数据一致性协议有Paxos，Raft等。还有一致性hash。每种NoSQL数据库又涉及到很多知识和技术，当然，他们在副本集和分片的实现上有很多相似性。
2. 协程
降低每个处理占用资源，IO多路复用。Python中的Gevent，asyncio。涉及到协程内部的具体实现，比如如何实现事件循环的
3. RPC
提高网络请求消息中有效载荷的占比。常用的有Thrift。涉及到高效的序列化与反序列化协议等。
4. 进程池/数据库连接池
资源复用，因为每次创建会耗时。Python的multiprocessing库。
5. buffer/消息队列
同步变异步，提高写入速度。另外，MQ还有削峰填谷，解耦的作用。常用消息队列有Kafka，RocketMQ，RabbitMQ。
涉及到如何保证消息只消费一次，如何保证消息不丢失，消息堆积如何解决。
6. 缓存
提高读取速度，目前用的最多的是Memcached，Redis。
涉及到缓存的使用策略，比如常用的Cache Aside策略。分布式锁。出现缓存穿透如何解决等等。
7. 升级CPU/内存/磁盘/网卡
磁盘可以换成SSD。有钱你就换高端装备。
8. 顺序读/写磁盘
最典型的是WAL
9. 数据结构与算法
常用的是数据结构有Hash，队列，LinkedHashMap，链表，二叉树。算法有二分查找，平衡二叉树，跳表，红黑树，递归，快排。
这块是基础，跟初级/中级程序员的关系最大，也是这两类程序员最先想到的提升性能的技术。
10. 编程语言
互联网行业流行的有Java，Python，PHP，Go，Node等。建议至少掌握一门编译型语言和一门解释型语言。
