作者：CppExplore http://www.shnenglu.com/CppExplore/和http://blog.csdn.net/cppexplore同步發布
一 服務器分類
從軟件性能角度，高性能服務器分：cpu密集型服務器/IO密集型服務器
(1)CPU密集型：該類服務器沒有對io的訪問/沒有同步點，性能瓶頸在于對cpu的充分利用。
典型的如轉發服務器/代理服務器/協議轉換類服務器/分布式總線服務器等。
(2)IO密集型：該類服務器存在對cache/db/硬盤等的同步訪問，或者對fcgi/其他服務器等的同步訪問。
簡單說有同步訪問點的均歸屬此類服務器。當前硬件基礎下，有同步操作的服務器，性能瓶頸均在同步點的返回快慢上，而非cpu。
二 網絡層機制
對上述兩類服務器，均需要同樣高效的網絡層機制。當前高效的網絡層也就是大家熟知的iocp/epoll/kqueue/port/dev.poll等，在各個os下使用宿主os推薦的高效網絡層機制，任何通過其他機制繞過這些機制的做法都不可能達到最好性能。這里推薦下boost.asio，文檔齊全，示例豐富，學習曲線平緩。
三 CPU密集型服務器設計
（1）單進程單線程是改類服務器的本質特征。
整個進程只存在一個線程，所有代碼均運行在同一個線程中，均順序執行，任何地方不需要加鎖。由于網絡線程的存在，實際上該類程序的唯一線程就是網絡線程，以linux為例，就是epoll線程。
在多核情況下，fork和cpu個數相同的進程數并且如果可能使用sched_setaffinity類函數將進程和cpu綁定。以充分利用多核性能。
該類服務器的代表：tuxedo/nginx.
（2）單進程多線程，但多線程均完成同樣的功能，彼此之間互不依賴/互不影響 ，這是該類服務器的變體。
單進程單線程無疑是該類服務器最理想最完美的實現。但有時候為了簡化部署，簡化業務上報，業務自檢，統一日志,尤其是統計類日志/配置動態生效等附加功能考慮，不得已犧牲少許性能而將上述“單進程單線程，fork多個充分利用多核”方案改造為“獨立多線程充分利用多核”方案。
該方案中，多線程中的各個線程仍然是順序執行，任何地方不需要加鎖，均為獨立的網絡線程。
相對方案(1)， 該方案編程更復雜，而linux下線程調度又不如進程高效，整體看為方便性犧牲了少許性能。
該類服務器的代表：我們的協議轉換網關/分布式總線服務器等。
（3）高效算法
優化耗時較多算法/挑選合適容器，完成固定任務，盡量減少cpu的運算量。
（4）錯誤設計：區分網絡線程/業務線程，將業務線程根據業務特點劃分各個線程階段。
對cpu密集型的服務器來說，關鍵在于充分利用cpu，盡量減少無用代碼的執行。引如中間處理線程，意味著引入鎖切換/內存復制/更多無效代碼，不可否認，在已有協議棧情況下，根據業務特點化分線程可以簡化編程。單純的單一線程意味著更復雜的編碼，尤其是涉及到更多中間狀態時。
在該場景下，有位牛人，對線程的點評：“線程是給那些不能將程序執行序轉換成狀態機的笨人用的” 這句話真是再合適不過了。
四 IO密集型服務器設計
(1)網絡層多線程，中間線程按照業務特點設定，同步點操作使用多線程
同步點使用多線程是該類服務器的本質特征。在同步操作的返回時間不能由本服務器控制的前提下，本服務器所能做的也就只能是加多線程數，提供同步并發數。線程數的最優配置取決于網絡層入口并發數以及同步操作返回的時間。簡單劃分可以網絡線程數=cpu個數/2.同步點線程數還取決于同步操作的代價，若為廉價的cache操作，則可適當增多，若為昂貴的db操作，則要根據可以分配的連接數決定。
(2)減少人為產生的同步點
盡量減少訪問其他系統使用同步接口。
(3)優化同步點
根據同步操作的特點優化: 異步/增大緩存/批量等。
五 內存操作/鎖機制/內核態用戶態切換/日志操作
(1)內存操作
內存申請：減少內存動態分配，推薦tcmalloc
內存復制：CPU密集型，必須的內存復制：(a)網絡讀：處從內核態復制到用戶態，僅1次 (b)網絡寫：異步內存復制/用戶態到內核態 ，僅2次
IO密集型，內存復制非關鍵點。
(2)鎖機制 CPU密集型：盡量無鎖. IO密集型: 非關鍵點
(3)內核態用戶態切換
兩類服務器均相同，盡量減少內核態/用戶態互相切換：每次調用系統調用盡可能讀取更多字符/僅可能減少不必要的系統調用（去除不必要的調用/通過緩存機制減少調用次數）。
(4)日志操作 略
六 進程vs線程vs協程
進程和線程（略）
協程：和進程/線程這種cpu調度單元不同，它更多是線程內對象之間一種調度理念的優化。協程對象有自己的堆棧，可以通過直接跳轉直接轉換執行點，減少了內存尋址操作。它特別適合用來優化線程內的某些基礎組件，包括：狀態機/調停者模式（或者線程內隊列）。
在CPU密集型服務器的設計中，說道“線程是給那些不能將程序執行序轉換成狀態機的笨人用的”，而有了協程，我們有了一種新的簡化編程的方法。將協程用于網絡層，可以手動實現類似select的功能，用于多對象參與的復雜中間狀態，可以簡化編程。
但從整體性能角度看，協程則是雞肋的存在，從幾年前出現boost.Coroutine，到現在該項目停止開發，boost引入更多其他方案asio/mpl/statechart，協程一路蹣跚。
七 總結
在當前硬件體系架構下，服務器性能的關鍵仍然是傳統的cpu/io/memory.
cpu密集型的服務器，需要最大限度充分利用所有cpu，以及盡量少的進行內存申請/內存復制。
IO密集型服務器，需要最大限度提高io能力，為達到該目的，可以在非同步線程犧牲對cpu的利用率/犧牲對memory的高效使用，一切為提高io并發能力服務。
八 后記
特別感謝張杰同學代替我編譯探測程序代碼，讓我有時間碼點文字。