在即时通讯网社区里，多是做IM、音讯推送、客服零碎、音视频聊天这类实时通信方面的开发者，在波及到即时通讯技术时聊的最多的话题就是高并发、高吞吐、海量用户。

代码还没开始写，就思考万一哪天这IM用户量破百万、千万该怎么办的问题，是少数程序员的根本涵养。

在面视即时通讯相干工作的时候，高并发也是必谈问题，那到底什么是高并发？嗯，真要说出个所以然来，还真有点懵。

什么是高并发?

高并发是互联网零碎架构的性能指标之一，它通常是指单位工夫内零碎可能同时解决的申请数。

简略点说，就是QPS（Queries per second）。

那么咱们在议论高并发的时候，到底在谈什么货色呢？归根结底，到底什么是高并发？

高并发到底是什么?

这里先给出论断:

1）高并发的根本体现为单位工夫内零碎可能同时解决的申请数；

2）高并发的外围是对CPU资源的无效压迫。

举个例子：如果咱们开发了一个叫做MD5穷举的利用，每个申请都会携带一个md5加密字符串，最终零碎穷举出所有的后果，并返回原始字符串。这个时候咱们的利用场景或者说利用业务是属于CPU密集型而不是IO密集型。

这个时候CPU始终在做无效计算，甚至能够把CPU利用率跑满，这时咱们议论高并发并没有任何意义。(当然，咱们能够通过加机器也就是加CPU来进步并发能力,这个是一个失常猿都晓得废话计划，议论加机器没有什么意义，没有任何高并发是加机器解决不了，如果有,那阐明你加的机器还不够多！)

对于大多数互联网利用来说，CPU不是也不应该是零碎的瓶颈，零碎的大部分工夫的情况都是CPU在等I/O(硬盘/内存/网络) 的读/写操作实现。

这个时候就可能有人会说，我看系统监控的时候，内存和网络都很失常，然而CPU利用率却跑满了这是为什么？

这是一个好问题，后文我会给出理论的例子，再次强调上文说的“无效压迫”这4个字，这4个字会围绕本文的全部内容！

控制变量法

万事万物都是互相联系的，当咱们在议论高并发的时候，零碎的每个环节应该都是须要与之相匹配的。

1）咱们会通过DNS服务器的解析，申请达到负载平衡集群；

2）负载平衡服务器会依据配置的规定，想申请摊派到服务层。服务层也是咱们的业务核心层，这里可能也会有一些RPC、MQ的一些调用等等；

3）再通过缓存层；

4）最初长久化数据；

5）返回数据给客户端。

要达到高并发，咱们须要负载平衡、服务层、缓存层、长久层都是高可用、高性能的。

甚至在第5步，咱们也能够通过压缩动态文件、HTTP2推送动态文件、CDN来做优化，这里的每一层咱们都能够写几本书来谈优化。

本文次要探讨服务层这一块，即图红线圈进去的那局部。不再思考讲述数据库、缓存相干的影响。

高中的常识通知咱们，这个叫控制变量法。

那咱们再谈谈上下文切换：

在议论上下文切换之前，咱们再明确两个名词的概念：

1）并行：两个事件同一时刻实现；

2）并发：两个事件在同一时间段内交替产生，从宏观上看，两个事件都产生了。

线程是操作系统调度的最小单位，过程是资源分配的最小单位。因为CPU是串行的，因而对于单核CPU来说，同一时刻肯定是只有一个线程在占用CPU资源的。因而，Linux作为一个多任务(过程)零碎，会频繁的产生过程/线程切换。

在每个工作运行前，CPU都须要晓得从哪里加载，从哪里运行，这些信息保留在CPU寄存器和操作系统的程序计数器外面，这两样货色就叫做CPU上下文。

过程是由内核来治理和调度的，过程的切换只能产生在内核态，因而虚拟内存、栈、全局变量等用户空间的资源，以及内核堆栈、寄存器等内核空间的状态，就叫做过程上下文。

后面说过，线程是操作系统调度的最小单位。同时线程会共享父过程的虚拟内存和全局变量等资源，因而父过程的资源加上线上本人的公有数据就叫做线程的上下文。

对于线程的上下文切换来说，如果是同一过程的线程，因为有资源共享，所以会比多过程间的切换耗费更少的资源。

当初就更容易解释了，过程和线程的切换，会产生CPU上下文切换和过程/线程上下文的切换。而这些上下文切换，都是会耗费额定的CPU的资源的。

进一步谈谈协程的上下文切换：

那么协程就不须要上下文切换了吗？须要，然而不会产生 CPU上下文切换和过程/线程上下文的切换，因为这些切换都是在同一个线程中，即用户态中的切换，你甚至能够简略的了解为，协程上下文之间的切换，就是挪动了一下你程序外面的指针，CPU资源仍旧属于以后线程。

须要深刻理解的，能够再深刻看看Go的GMP模型。

最终的成果就是协程进一步压迫了CPU的无效利用率。

回到开始的那个问题

这个时候就可能有人会说，我看系统监控的时候，内存和网络都很失常，然而CPU利用率却跑满了这是为什么？即时通讯软件开发征询蔚可云开发。

留神本篇文章在谈到CPU利用率的时候，肯定会加上无效两字作为定语，CPU利用率跑满，很多时候其实是做了很多低效的计算。

以"世界上最好的语言"为例。

典型PHP-FPM的CGI模式，每一个HTTP申请:

1）都会读取框架的数百个php文件；2）都会从新建设/开释一遍MYSQL/REIDS/MQ连贯；3）都会从新动静解释编译执行PHP文件；4）都会在不同的php-fpm过程间接不停的切换切换再切换。

php的这种CGI运行模式，基本上就决定了它在高并发上的灾难性体现。

找到问题，往往比解决问题更难。当咱们了解了高并发之后，咱们会发现高并发和高性能并不是编程语言限度了你，限度你的只是你的思维。

找到问题，解决问题！当咱们能无效压迫CPU性能之后，能达到什么样的成果?

上面咱们看看 php+Swoole的HTTP服务与Java高性能的异步框架Netty的HTTP服务之间的性能差别比照。