举一个例子，一份亚马逊十年前做过的研究可以证明，甚至在那个时候，网页加载时间每减少100毫秒，收入就会增加1%。另一个最近的研究特别强调一个事实，即超过一半的网站拥有者在调查中承认它们会因为应用程序性能的问题流失用户。

网站到底需要多快呢？对于页面加载，每增加1秒钟就有4%的用户放弃使用。顶级的电子商务站点的页面在第一次交互时可以做到1秒到3秒加载时间，而这是提供最高舒适度的速度。很明显这种利害关系对于 web 应用来说很高，而且在不断的增加。

想要提高效率很简单，但是看到实际结果很难。为了在你的探索之旅上帮助到你，这篇文章会给你提供10条最高可以提升10倍网站性能的建议。这是一系列介绍提高应用程序性能的第一篇文章，包括充分测试的优化技术和一点 NGINX 的帮助。这个系列也给出了潜在的提高安全性的帮助。

如果你的 web 应用运行在单个机器上，那么这个办法会明显的提升性能：只需要换一个更快的机器，更好的处理器，更多的内存，更快的磁盘阵列，等等。然后新机器就可以更快 的运行你的 WordPress 服务器, Node.js 程序, Java 程序，以及其它程序。（如果你的程序要访问数据库服务器，那么解决方法依然很简单：添加两个更快的机器，以及在两台电脑之间使用一个更快的链路。）

问题是，机器速度可能并不是问题。web 程序运行慢经常是因为计算机一直在不同的任务之间切换：通过成千上万的连接和用户交互，从磁盘访问文件，运行代码，等等。应用服务器可能会抖动 thrashing-比如说内存不足、将内存数据交换到磁盘，以及有多个请求要等待某个任务完成，如磁盘I/O。

你可以采取一个完全不同的方案来替代升级硬件：添加一个反向代理服务器来分担部分任务。反向代理服务器位于运行应用的机器的前端，是用来处理网络流量的。只有反向代理服务器是直接连接到互联网的；和应用服务器的通讯都是通过一个快速的内部网络完成的。

使用反向代理服务器可以将应用服务器从等待用户与 web 程序交互解放出来，这样应用服务器就可以专注于为反向代理服务器构建网页，让其能够传输到互联网上。而应用服务器就不需要等待客户端的响应，其运行速度可以接近于优化后的性能水平。

添加反向代理服务器还可以给你的 web 服务器安装带来灵活性。比如，一个某种类型的服务器已经超载了，那么就可以轻松的添加另一个相同的服务器；如果某个机器宕机了，也可以很容易替代一个新的。

因为反向代理带来的灵活性，所以反向代理也是一些性能加速功能的必要前提，比如：

1. 负载均衡 (参见 Tip #2) – 负载均衡运行在反向代理服务器上，用来将流量均衡分配给一批应用。有了合适的负载均衡，你就可以添加应用服务器而根本不用修改应用。
2. 缓存静态文件 (参见 Tip #3) – 直接读取的文件，比如图片或者客户端代码，可以保存在反向代理服务器，然后直接发给客户端，这样就可以提高速度、分担应用服务器的负载，可以让应用运行的更快。
3. 网站安全 – 反向代理服务器可以提高网站安全性，以及快速的发现和响应攻击，保证应用服务器处于被保护状态。

NGINX 软件为用作反向代理服务器而专门设计，也包含了上述的多种功能。NGINX 使用事件驱动的方式处理请求，这会比传统的服务器更加有效率。NGINX plus 添加了更多高级的反向代理特性，比如应用的健康度检查，专门用来处理请求路由、高级缓冲和相关支持。

NGINX Worker Process helps increase application performance

添加一个负载均衡服务器 是一个相当简单的用来提高性能和网站安全性的的方法。与其将核心 Web 服务器变得越来越大和越来越强，不如使用负载均衡将流量分配到多个服务器。即使程序写的不好，或者在扩容方面有困难，仅是使用负载均衡服务器就可以很好的提高用户体验。

负载均衡服务器首先是一个反向代理服务器（参见Tip #1）——它接受来自互联网的流量，然后转发请求给另一个服务器。特别是负载均衡服务器支持两个或多个应用服务器，使用分配算法将请求转发给不同服务器。 最简单的负载均衡方法是轮转法round robin，每个新的请求都会发给列表里的下一个服务器。其它的复制均衡方法包括将请求发给活动连接最少的服务器。NGINX plus 拥有将特定用户的会话分配给同一个服务器的能力。

负载均衡可以很好的提高性能是因为它可以避免某个服务器过载而另一些服务器却没有需要处理的流量。它也可以简单的扩展服务器规模，因为你可以添加多个价格相对便宜的服务器并且保证它们被充分利用了。

可以进行负载均衡的协议包括 HTTP、HTTPS、SPDY、HTTP/2、WebSocket、FastCGI、SCGI、uwsgi、 memcached 等，以及几种其它的应用类型，包括基于 TCP 的应用和其它的第4层协议的程序。分析你的 web 应用来决定你要使用哪些以及哪些地方性能不足。

相同的服务器或服务器群可以被用来进行负载均衡，也可以用来处理其它的任务，如 SSL 末端服务器，支持客户端的 HTTP/1.x 和 HTTP/2 请求，以及缓存静态文件。

缓存可以通过加速内容的传输速度来提高 web 应用的性能。它可以采用以下几种策略：当需要的时候预处理要传输的内容，保存数据到速度更快的设备，把数据存储在距离客户端更近的位置，或者将这几种方法结合起来使用。

有两种不同类型数据的缓存：

1. 静态内容缓存。不经常变化的文件，比如图像(JPEG、PNG) 和代码(CSS,JavaScript)，可以保存在外围服务器上，这样就可以快速的从内存和磁盘上提取。
2. 动态内容缓存。很多 web 应用会针对每次网页请求生成一个新的 HTML 页面。在短时间内简单的缓存生成的 HTML 内容，就可以很好的减少要生成的内容的数量，而且这些页面足够新，可以满足你的需要。

举个例子，如果一个页面每秒会被浏览10次，你将它缓存 1 秒，90%请求的页面都会直接从缓存提取。如果你分开缓存静态内容，甚至新生成的页面可能都是由这些缓存构成的。

下面由是 web 应用发明的三种主要的缓存技术：

1. 缩短数据与用户的网络距离。把一份内容的拷贝放的离用户更近的节点来减少传输时间。
2. 提高内容服务器的速度。内容可以保存在一个更快的服务器上来减少提取文件的时间。
3. 从过载服务器上移走数据。机器经常因为要完成某些其它的任务而造成某个任务的执行速度比测试结果要差。将数据缓存在不同的机器上可以提高缓存资源和非缓存资源的性能，而这是因为主机没有被过度使用。

对 web 应用的缓存机制可以在 web 应用服务器内部实现。首先，缓存动态内容是用来减少应用服务器加载动态内容的时间。其次，缓存静态内容（包括动态内容的临时拷贝）是为了更进一步的分担应 用服务器的负载。而且缓存之后会从应用服务器转移到对用户而言更快、更近的机器，从而减少应用服务器的压力，减少提取数据和传输数据的时间。

改进过的缓存方案可以极大的提高应用的速度。对于大多数网页来说，静态数据，比如大图像文件，构成了超过一半的内容。如果没有缓存，那么这可能会花费几秒的时间来提取和传输这类数据，但是采用了缓存之后不到1秒就可以完成。

举一个在实际中缓存是如何使用的例子， NGINX 和 NGINX Plus 使用了两条指令来设置缓存机制：proxy_cache_path 和 proxy_cache。你可以指定缓存的位置和大小、文件在缓存中保存的最长时间和其它一些参数。使用第三条（而且是相当受欢迎的一条）指令 proxy_cache_use_stale，如果提供新鲜内容的服务器忙碌或者挂掉了，你甚至可以让缓存提供较旧的内容，这样客户端就不会一无所得。从用户的角度来看这可以很好的提高你的网站或者应用的可用时间。

NGINX plus 有个高级缓存特性，包括对缓存清除的支持和在仪表盘上显示缓存状态信息。

要想获得更多关于 NGINX 的缓存机制的信息可以浏览 NGINX Plus 管理员指南中的《参考文档》和《NGINX 内容缓存》。

注意：缓存机制分布于应用开发者、投资决策者以及实际的系统运维人员之间。本文提到的一些复杂的缓存机制从 DevOps 的角度来看很具有价值，即对集应用开发者、架构师以及运维操作人员的功能为一体的工程师来说可以满足它们对站点功能性、响应时间、安全性和商业结果（如完 成的交易数）等需要。