Как реализовать системы с высокой нагрузкой на PHP: личный опыт

Вопрос High Availability – как увеличивать производительность и работать с высокой нагрузкой – в любом продукте стоит остро. В этом материале рассмотрим подход, который предназначен для ускорения работы PHP с брокером сообщений, на примере стека PHP + RabbitMQ + AMQProxy. 

Терминология

Сначала пройдемся по терминам.

AMQP (Advanced Message Queuing Protocol) – открытый протокол для передачи сообщений между компонентами системы.

Основная идея состоит в том, что отдельные подсистемы (или независимые приложения) могут обмениваться произвольным образом сообщениями через AMQP-брокер, осуществляющий маршрутизацию, доставку, распределение потоков данных, подписку на нужные типы сообщений.

RabbitMQ – это брокер сообщений с открытым исходным кодом.

RabbitMQ реализует и дополняет протокол AMQP. Он маршрутизирует сообщения по всем базовым принципам протокола AMQP, описанным в спецификации. Отправитель передает сообщение брокеру, а тот доставляет его получателю.

В чем проблема скорости публикации сообщений

На своем продукте, когда есть большие нагрузки, мы запускаем PHP сервисы в Kubernetes. В таких условиях мы всегда используем особый подход и специальные инструменты.

Помним,  что PHP-FPM каждый раз создает сетевое соединение при обращении к внешним данным и не переиспользует его. Это приводит к высокой нагрузке на сетевую подсистему серверов, задержкам на создание новых соединений и закрытию использованных портов.

В протоколе AMQP, если вы открываете соединение, клиент и сервер должны обменяться семью пакетами TCP. Если вы хотите опубликовать сообщение, вам нужно открыть канал, для которого нужны еще два. Затем для публикации вам нужен еще один. А затем, чтобы элегантно закрыть соединение, вам понадобятся еще четыре пакета.

То есть в общей сложности требуется 15 пакетов TCP или 18, если вы используете AMQPS (TLS). Для клиентов, которые по какой-либо причине не могут поддерживать долгосрочные соединения с сервером, это оказывает значительное влияние на задержку.

Решение этой проблемы рассмотрим на примере AMQProxy.

Зачем нужен и как использовать AMQProxy?

AMQProxy – это прокси-сервис AMQP с открытым исходным кодом, который может повторно использовать соединение AMQP.

AMQProxy позволяет клиенту (например, PHP-клиенту), который обычно может использовать только кратковременные соединения, использовать постоянные соединения. Это уменьшает потребление ресурсов сети и очереди сообщений для ресурсов RabbitMQ.

Если запустить этот прокси-сервер в той же среде, где работает PHP-приложение, он сможет убрать всю эту задержку на создание и закрытие соединения:

• Когда установлено соединение с прокси-сервером, прокси-сервер открывает соединение с сервером rabbit, используя учетные данные, предоставленные клиентом.
• Затем трафик AMQP пересылается между клиентом и сервером. Но когда клиент отключается, прокси-сервер перехватывает команду закрытия канала и сохраняет его открытым на исходном сервере (если это считается безопасным). 
• В следующий раз, когда клиент подключается (с теми же учетными данными), соединение с высшим сервером используется повторно, поэтому не нужно создавать пакеты TCP для открытия и согласования соединения AMQP или открытия и ожидания открытия канала.
Онлайн-курс "Англійська для юристів: Legal Writing" від Vocabulaba.
Перекладіть юридичний досвід на площину англійської, прокачайте навички професійного письма та підготуйтесь до міжнародної практики.
Детальніше про курс

Как лучше развернуть прокси?

Лучше деплоить прокси как можно ближе к самому приложению. Детальнее это показано на изображении. На схеме можно увидеть, что у нас прокси развернут в качестве сайдкара к каждой реплике приложения:

Вот краткая инструкция, если вы также хотите минимизировать задержку и нагрузку на сеть в вашем продукте. Буду рад почитать в комментариях ваши варианты работы с высокой нагрузкой (High Load) и высокой доступностью (High Availability).