Squid 高级优化指南

Squid 高级优化指南
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??by kang[at]kangkang[dot]org , 转载请保留
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??类似的题目网上已经有很多了，为啥我还要写这么一篇？其实是前段时间接手了一个 squid 优化的事情，在网上搜索了一下，发现很多 squid 优化只限于在 squid 参数和系统参数上面的调整。但是这个实在只是细枝末节的事情，只要不是太弱智的配置导致无法缓存，squid的性能不会有太大差距，也就提高10%左右，只有实际的业务针对 squid 进行一些调整，squid 才会真正爆发出他的能量，很多时候有 100%-200% 的提升。
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??本文基本是一些方向性的指导，并不涉及像具体配置文件的细节，因此本文里面的内容大部分不能往配置文件里面 copy-paste。。
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??首先要明确一下，squid 能够用来作什么。很多人没有搞明白 squid 的工作原理，只是听说 squid 性能不错可以用来给网站提速，就直接在自己的 website 前面套了一个 squid ，这基本没有任何用处，即使你都是静态页面，后面apache上面没有开 mod_expires，一样缓存不了，squid只能起到一个连接管理的用处。
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??一般说来，网站用 squid 加速，目的有二
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??1: squid 本身具有缓存功能，可以将webserver输出的内容缓存起来，在缓存没有过期之前来的访问，都直接用缓存里面的内容，这样可以有效减少 webserver 机器上面的请求数量。这是 squid 的主要功用。
??2: 网络慢的用户会长时间占用 webserver 的 TCP 连接，webserver 对每个连接占用的资源比较大，如果长时间不能释放出来服务其他请求，性能会有比较大的影响。前面放一个 squid, webserver 就可以迅速处理完逻辑以后，把数据快速发送给 squid, 然后去处理别的逻辑，而 squid 每个 TCP 连接占用的资源很少，不用担心占用太多资源。这个用途也叫做连接管理，有一些网络设备也可以做这个事情，价格都很贵。
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??下面针对 squid 的两种功用，来讲述如何调整业务逻辑和 squid 参数
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??零：预操作
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??在搞 squid 之前，不管你用什么编译配置，需要什么特殊选项，都请 –enable-snmp ，并配置好 mrtg 之类，可以图形化的显示 squid 状态，例如 Request Hit Ratio(RHR), Byte Hit Ratio(BHR), 等等，反馈是做一切事情的基础，优化也不例外。
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??一：缓存
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??A: 使用 Expires header 来控制缓存
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??squid在缓存webserver内容的时候，需要后端webserver输出一些控制信息告诉他页面是不是可以被缓存，以及可以缓存多久。否则 squid 是不会自作主张给你缓存内容的。一个页面到底能不能缓存，只有开发网站的人才知道，因此开发人员有责任在动态页面里面输出 Expires 和 Cache-Control header。简单举一个 php 的例子以说明这两个 header 的值是什么含义，其中$expiretime 的单位是秒。
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??header(”Expires: ” . gmt_date_format(time()+$expiretime));
??header(”Cache-Control: max-age=” . “$expiretime”);
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??对于静态文件，有两种方式来让 squid 自动给静态文件缓存，一种是使用 apache 的 mod_expires ，可以针对路径或者针对文件类型/扩展名来自动输出 cache 头。详细的请参考 mod_expires 的说明 。另一种是用 squid 的 refresh_pattern 来指定。详细的还是请参考 squid 的配置文件。一般来说，如果后端不是配置很麻烦，建议还是在后端做，前端的配置修改大多数都是违背http协议的，如果出现问题，也比较难排查。
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??B 根据 squid 访问的模式，进行业务拆分
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??　进行了 Expires Header 的处理以后，squid 就真正可以起到加速的作用了，你可能也能感觉到，网站的访问速度明显加快。但是不要满足于这点成绩，查看 squid 的 snmp 统计图，通常 hit ratio 并不会太高，有 50% 就了不起了。这就是我们需要进一步优化的，我们的目标是让大部分 squid 都达到 9X% 的命中率。
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?? 为什么 squid 命中这么低呢，这大概有两种原因。大多数的网站都是有一些页面不能够被缓存的，例如登录页面。这些页面请求也从 squid 走，成为分母的一部分，直接就降低了命中率，我们首先可以做的事情是，把这些不能够缓存的页面请求，拆分到单独一个 squid 上面，或者访问量不大的话，干脆把 apache 暴露出来。这样能够缓存的那个 squid 命中率马上上升一截。
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??　有人可能会说，把不能缓存的页面分拆开去，就光为了让能缓存的那个数字好看，这不是掩耳盗铃么？其实这么做是有意义的，首先就是去掉了不能缓存页面的干扰，使得我们进一步优化 squid 的依据更加准确。其次是不可缓存请求和可缓存请求之间的重要性通常是有差距的，分拆了以后，它们之间不容易互相抢占资源，不会因为下载图片的连接太多把 squid 占满，影响更重要的登录请求。第三就是可缓存内容通常是图片等页面元素,　浏览器在 load 它们的时候，对每个站点的并发连接会有控制，如果分开成不同的IP，可以多一些请求同时执行。提高少许显示速度。
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?? 其实观察 sohu, sina 之类的页面，你会发现它们的页面也是分拆的，可以看到页面里面的图片都是指向 images.sohu.com 之类的地址，虽然它们可能和其他页面一样后台都指向同一个 apache。
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??　这样做完，缓存命中率大概能上升到 70%-80% 了，运气好的时候完全可以上 90%。
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?? 另一种导致 squid 命中低的原因和这个比较类似，同样都是可缓存的内容，有的可能是软件下载站上面的大文件，有的是新闻站点上面的小图片，如果同一个 squid 对这样差别巨大的文件加速的话，会严重干扰 squid 的缓存策略，两者不能兼顾，要不就是大文件占据了 cache ，把小文件都挤出了 cache, 要不就是小文件特别多，大文件无法进入 cache, 导致大文件经常 miss 。这个比不能缓存的页面还要恶心，因此即使在服务器资源有限的情况下，也要优先拆分这两类型访问。一般来说，文件大小分界线定在 1M 左右就可以了，如果是有软件下载这样特别大的文件，可以在 4M - 10M 左右再拆分一次。对于不同访问类型的 squid, 其系统优化参数也会有所不同，这个我们后面还会讲到。
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?? 　只要悉心按照访问模式来拆分业务，大部分起缓存作用的 squid 都可以达到很高的命中率，至少都可以到达 9X%。
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??C 根据不同的需求，调整参数优化缓存
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??完成 A 和 B 两步优化以后， squid 的命中率经常可以达到 9x%, 可以说我们已经给 squid 创造了非常优秀的外部环境，下面我们就要从 squid 本身入手，通过调整它的缓存参数和缓存策略，甚至系统的参数，来让 squid 发挥出更好的性能。
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??在 B 步骤中，我们把 squid 划分成了三种用途，缓存大文件，缓存小文件，不缓存文件，这其中最后一种用途情况下面 squid 不起到缓存效果，只用来做连接管理，因此我们把它放到后面的连接管理里面叙述，这里只讨论和缓存相关的 squid 参数。
??squid 有内存缓存和磁盘缓存两级缓存, 通常来说, 只要是专门给 squid 用的机器, 内存缓存都建议开得比较大, 大内存缓存总是有好处的嘛, 但是注意不要使得系统开始吃 swap ,像Linux这样一开始吃 swap 性能就下降比较严重的系统尤其要注意. 这个程度需要自己试验确定.
??通常 1G 内存的Linux机器用来跑 squid ,内存缓存可以开到 512M.
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??有些libc比较差的平台, 例如比较老的 freebsd 系统, 其 malloc 函数的质量不高,可能会造成比较多的内存碎片,导致 squid 运行一段时间以后分配不出来内存挂掉. 这时候推荐在编译时候使用 dlmalloc package. 即使如此, 仍然要再缩小 squid 的内存缓存,以防不幸发生.
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??磁盘缓存的情况比较复杂, squid 有 ufs, aufs, coss, diskd, null 五种存储后端, 其中 ufs, aufs, diskd 都是在文件系统上面保存很多小文件, coss 是 squid 自己实现了一个简单的文件系统,可以使用一个大文件或者一个磁盘设备来存储. null 则是给不想要磁盘缓存的情况准备的. coss 看起来好像比较拽, 但是以前试验并不足够稳定,因此并不推荐使用. 剩下的三种存储方式,具体选择哪种需要根据操作系统的特性来进行.
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??ufs 是最传统的存储方式, 我们知道, squid 是一个单进程的程序, 它使用 ufs 存储后端时, 直接在进程里面读写文件. 这是一种很简单的方式, 缺点是当读写磁盘被阻塞的时候, squid 不能够处理请求, 会造成服务质量波动比较大. 因此出现了 aufs 和 diskd 两种存储后端, 原理都是 squid 主服务循环不负责读写文件, 而是通过消息队列或者tcp/pipe连接将数据传送给其他的线程(aufs)/进程(diskd), 然后其他线程/进程进行读写. 很显然,这两种存储方式有一定的通信开销, 因此不一定就比 ufs 好, 需要具体问题具体分析
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??前面说到, ufs/aufs/diskd都是在文件系统上面存储很多小文件,因此文件系统本身的特性严重影响了squid缓存的性能,对于 Linux ,强烈推荐用 reiserfs 等适合处理小文件的文件系统, bsd 则至少要打开 softupdate, 以及 dirhash 等一切对很多小文件有好处的选项. 在比较新的系统上面, reiserfs 等文件系统的性能已经足够优越, 通常 ufs 就已经可以应付需要. 对于一些老系统,使用 aufs 或者 diskd 是比较好的选择,如果系统的线程库比较好(如Linux,Solaris),那么使用 aufs, 否则 diskd.
??也有一些例外情况, 比如多 cpu 的 Linux 2.6 系统, 线程库很优秀, 虽然 ufs 本身已经比较快了,但是 squid 单进程无法利用另外的 cpu , 不如使用 aufs , 让另外的 cpu 也可以起到一些作用, aufs 在编译的时候可以选择使用几个读写线程. 这个个人觉得稍微超过 cpu 个数就可以了.但是并没有实际测试过.
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??磁盘缓存开多大? 这个问题没有固定答案. 需要经过试验来确定, 一般来说开大一些没有太大问题. 只要你的硬盘足够
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??(待续)
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??最后致谢一下 windtear ，这位是 squid 之王, Lord of Squid, 业务分拆是从他那里学来的。致敬。