面试题：Python - Django框架下高并发场景的优化策略

数据库层面

数据库查询优化
- 使用select_related和prefetch_related：在查询时，若涉及外键关联，select_related用于JOIN操作，减少数据库查询次数。例如，在商品详情页中，商品模型关联了分类模型，查询商品时可使用Product.objects.select_related('category').get(id=product_id)。prefetch_related适用于多对多或一对多关系，它会分别执行查询，然后在Python中合并结果，如Product.objects.prefetch_related('tags').all()。
- 避免N + 1查询：在循环中查询数据库会导致N + 1问题，应尽量一次性获取所需数据。如获取多个商品的评论，应使用Comment.objects.filter(product__in=products).all()，而不是在遍历商品时逐个查询评论。
数据库索引优化
- 合理添加索引：在经常用于查询条件、排序或连接的字段上添加索引。在Django模型中，可在字段定义时使用db_index=True，如class Product(models.Model): name = models.CharField(max_length=100, db_index=True)。对于复合索引，可在模型的Meta类中定义indexes = [models.Index(fields=['field1', 'field2'])]。
读写分离
- 配置数据库路由：在Django项目的settings.py中配置数据库路由。首先定义一个数据库路由类，如：

class ReadWriteRouter:
    def db_for_read(self, model, **hints):
        return 'read_db'
    def db_for_write(self, model, **hints):
        return 'write_db'
    def allow_relation(self, obj1, obj2, **hints):
        db_list = ('read_db', 'write_db')
        if obj1._state.db in db_list and obj2._state.db in db_list:
            return True
        return None

- 然后在`settings.py`中设置`DATABASE_ROUTERS = ['path.to.ReadWriteRouter']`，并配置好`read_db`和`write_db`的数据库连接信息。

缓存层面

页面缓存
- 使用中间件：在settings.py中配置页面缓存中间件django.middleware.cache.UpdateCacheMiddleware和django.middleware.cache.FetchFromCacheMiddleware。设置缓存时间，如CACHE_MIDDLEWARE_SECONDS = 60 * 15（15分钟）。对于特定视图，可在视图函数上使用@cache_page装饰器，如from django.views.decorators.cache import cache_page; @cache_page(60 * 5) def product_list(request): pass。
视图缓存
- 使用@cache_page装饰器：除了在视图函数上使用，也可在类视图中使用。例如：

from django.views.generic import ListView
from django.views.decorators.cache import cache_page
from django.utils.decorators import method_decorator

@method_decorator(cache_page(60 * 10), name='dispatch')
class ProductListView(ListView):
    model = Product

对象缓存
- 手动缓存对象：使用django.core.cache模块。例如，获取商品对象时，先尝试从缓存中获取，若不存在则查询数据库并缓存。

from django.core.cache import cache
def get_product(product_id):
    product = cache.get(f'product_{product_id}')
    if not product:
        product = Product.objects.get(id=product_id)
        cache.set(f'product_{product_id}', product, 60 * 60)
    return product

服务器配置方面

使用Gunicorn + Nginx
- 安装和配置Gunicorn：使用pip install gunicorn安装，然后创建一个Gunicorn启动配置文件，如gunicorn.conf.py，配置工作进程数等参数，如workers = multiprocessing.cpu_count() * 2 + 1。使用gunicorn -c gunicorn.conf.py project_name.wsgi启动应用。
- 配置Nginx作为反向代理：在Nginx配置文件中，设置反向代理到Gunicorn，如：

server {
    listen 80;
    server_name your_domain.com;

    location / {
        proxy_pass http://127.0.0.1:8000;
        proxy_set_header Host $host;
        proxy_set_header X - Real - IP $remote_addr;
        proxy_set_header X - Forwarded - For $proxy_add_x_forwarded_for;
        proxy_set_header X - Forwarded - Proto $scheme;
    }
}

启用HTTPS
- 获取SSL证书：可通过Let's Encrypt等免费证书颁发机构获取。
- 配置Nginx支持HTTPS：在Nginx配置文件中添加SSL相关配置，如：

server {
    listen 443 ssl;
    server_name your_domain.com;

    ssl_certificate /path/to/your_cert.pem;
    ssl_certificate_key /path/to/your_key.pem;

    location / {
        proxy_pass http://127.0.0.1:8000;
        # 其他代理配置
    }
}

优化服务器资源配置
- 调整系统参数：如增加文件描述符限制，在/etc/security/limits.conf中添加* soft nofile 65535和* hard nofile 65535。调整内核参数，如net.ipv4.tcp_tw_reuse = 1和net.ipv4.tcp_fin_timeout = 30等，在/etc/sysctl.conf中配置并执行sysctl -p生效。

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服务器配置方面