??? 性能(performance)設計非常重要，對于服務器端實時交易系統來說系統性能的重要性不言而喻，對客戶端軟件來說性能好的軟件也會獲得良好的用戶體驗，從而給用戶留下高質量軟件的良好印象。因此在進行架構設計中性能設計非常重要。

??? 但架構設計實際是一個平衡設計，在可用性、可擴展性、可維護性、可靠性、高性能等之間做個妥協選擇。這些非功能性的需求再加上復雜的功能性需求，同時還要考慮到項目管理上tight schedule, low cost, perfect effect的三角難題約束，有時需求還不是很明確，vision不是很清楚，這種情況下系統架構設計真是一門藝術。

??? 單就性能設計來說，在架構設計初期就一定要把系統性能考慮在內，否則等開發完成以后測試發現性能不好就比較難辦，通常要花費較長的時間來診斷性能瓶頸，找到提升的辦法，甚至要改變架構，傷筋動骨，往往造成項目延期。所以性能設計首先要有明確的性能目標，根據用戶和軟件本身的性能要求來設計，合適的就是最好的。其次，要有適當的度量標準和量化的性能指標。最后，要有相應的設計策略，具體的測試方法。

??? 根據我的經驗，影響系統性能主要瓶頸在I/O，包括數據庫，socket，網絡通信，文件等，例如頻繁查詢數據庫并返回大量結果集，頻繁操作大文件等，這些昂貴的操作會占用大量的CPU時間。拿系統響應和服務一個事務來說，有幾個Round trip，要通過哪幾層I/O，如何合理的分配這些I/O的調用，降低不必要的I/O，都是進行系統性能設計要考慮的。而有些性能問題在初期并不會表現出來，但當拿到實際上線環境下，存在多用戶并發、大數據量的情況下就會暴露出嚴重的問題。所以性能設計時一定要考慮到I/O，同步，并發，資源爭用，以及大數據量等因素。通常，I/O操作、網絡響應、差的算法、數據庫、以及其他的低效的資源使用都會導致低劣的性能。

??? 具體可用的設計策略有：

??? - 緩存以及緩存層(caching layer)

??? 在數據層和應用層之間增加數據緩存層，提供全局數據服務。可以大大減少數據庫往返次數。與讀取數據庫和讀取大文件（如XML文件）比，讀取內存的速度無疑要快的多。所以對經常要訪問的數據進行緩存是非常好的實踐方法。因為現在系統往往內存很大，可以充分利用大內存，而共享內存更能實現數據并發訪問。

??? - 多線程(multi-threading)

??? 現在基本上大部分軟件實現多線程或多進程，多線程對單CPU系統還只是順序利用CPU時間和改善用戶體驗，多CPU系統才是真正的并行。要注意的是多線程不要爭搶訪問同一資源而導致部分串行操作，要做到真正的并行操作多線程并不容易。另外，在多線程間同步一個龐大的資源，過多創建線程又沒有實現線程池也會導致系統性能下降。

??? - 負載平衡(load balancing)

??? 物理上增加地位對等的集群服務器（Cluster），通過負載分配算法分配相應服務器來相應客戶端請求。很多系統支持負載均衡，Windows server2003 IIS就支持負載均衡服務，其他如WebLogic, WebSphere也有集群版本支持負載均衡。當然你也可以自己實現負載分配算法。

??? - 數據庫優化（database optimization）

??? 如果應用程序使用了數據庫，可以采取許多步驟來消除訪問和寫入數據時的瓶頸：

??? - 標識潛在的索引，但不要創建過多的索引。

??? - 如果使用 SQL Server，則使用 SQL Server 的事件探查器和索引優化向導。

??? - 監視處理器的使用；理想范圍是：75-80% 處理器時間。

??? - 使用查詢分析器分析查詢計劃以優化查詢。

??? - 使用存儲過程優化性能。

??? - 標準化寫入的大量數據 —寫入較少的數據。

??? - 取消標準化讀取的大量數據 —讀取較少的數據。

??? 文件系統優化

??? 有時候系統性能不好，但當你關閉寫log的功能，性能一下子提高很多。因為頻繁的打開關閉大log文件時I/O開銷非常大，同樣記錄log到數據庫也一樣。所以，release版盡量減少寫log，或干脆移到裸設備上。

??? 頻繁打開關閉文件對系統性能下降程度是驚人的，可以通過一些變通辦法來減少文件的頻繁操作。

??? 例如，原來的緩存持久化實現是保存在XML文件，每次要獲得一個配置項，都打開XML文件，通過XPath拿到這個配置項的值，這樣效率不高，而且容易把這個XML文件lock住；改進的方法是：通過比較XML文件的修改時間(System.IO.File.GetLastWriteTime)判斷是否要再次打開文件，大大提高了效率；另一個可以改進的方法是：啟動時讀取所有配置到一個靜態的HashTable，每次要獲得一個配置項都從內存HashTable獲取，在最后或適當的時候持久化到XML。

??? 代碼性能設計

??? 在編程實現上，代碼性能設計也很重要，一些昂貴的操作會占用大量的資源和CPU時間。例如，字符串相加沒用StringBuilder, 頻繁創建對象，差勁的排序或遞歸算法，過多的裝箱拆箱，過多的使用反射（Reflection），頻繁new HashTable或大的數組，用異常（Catch Exception）用做正常的邏輯，使用復雜的正則表達式，等等。具體可以參考《Effective C++》《Effective C#》等書籍。

??? 語言的選擇

??? 另外，語言選擇也很重要。比如相對于Java, C#, C++, 大多數OLTP系統用C語言效率高的多，因為在所有的高級程序設計語言中，C程序設計語言的運行效率是公認的。再比如我們熟悉的一些框架，框架本身是C#或是Java的，但其核心獨立模塊是C++封裝的，這樣可以達到最佳的性能。所以對于一些特定的業務需求目標和數據的具體情況，對于核心的模塊或算法，可以用特定的語言來實現以獲得更好的效率。

??? 應用層

??? 比如應用層和數據庫的API，在.Net中就有就有DataReader、DataSet和IList等的選擇以及轉換等，這個根據具體情況而定；還有就是大家常采用的數據的格式化和壓縮，以及采用分頁，減少傳輸的數據量；是否可以把一部分處理邏輯放在客戶端呢，減少服務端的工作量。界面端也是有很多針對性能優化的考慮，例如繪圖，控件重繪都是非常耗資源的，各控件的數據加載和數據綁定性能也各不相同，盡量采用惰性加載，異步加載；初始化和啟動速度等都是需要考慮和優化的。