Wie man das Internet beschleunigt

Wenn ein Unternehmen eine Website, eine Webanwendung oder einen E-Shop einrichtet und das Projekt erfolgreich ist, d. h. aktiv genutzt wird, ist das erst der Anfang. Mit der Zeit wird die Website immer langsamer. Und genau an diesem Punkt stellen viele die Frage: "Wie kann ich das Web schneller machen?" Es gibt viele Möglichkeiten, die Webleistung zu verbessern. Aber selten reicht es aus, einfach etwas einzuschalten. In diesem Artikel beschreibe ich, welche Möglichkeiten es gibt, eine Website zu beschleunigen, und wie man das Problem einer langsamen Website systematisch angehen kann.

Die meisten Leute erwarten, dass ein Experte vorbeikommt und einfach irgendetwas verändert oder einschaltet und schon ist die Webanwendung schneller. Aber das ist sie nie.
Ja, ein erfahrener IT-Spezialist kann verschiedene Arten geben, die in der Praxis einfach anzuwenden sind und von denen einige eine zufriedenstellende Wirkung auf die Web-Geschwindigkeit haben werden. Allerdings muss auch ein erfahrener IT-Spezialist die Analyse durchführen, um herauszufinden, welche Teile der Anwendung innerhalb normaler Werte arbeiten und welche Teile der Anwendung problematisch sind und daher auf diesen speziellen Teil konzentriert werden müssen.

Kundenindividuelle Lösung vs. bestehende Lösung vs. Dienstleistung

Sobald Sie sich mit der Anpassung einer Anwendung befassen wollen, um die Geschwindigkeit der Webanwendung zu optimieren, muss man sich darüber im Klaren sein, dass man nicht immer die Möglichkeit hat, Anpassungen vorzunehmen oder dass es nicht immer ratsam ist, Anpassungen vorzunehmen.

Dienst

Wenn Sie einen Dienst nutzen, sind die Möglichkeiten, die Geschwindigkeit zu verbessern, minimal. Denn bei einer solchen Anwendung, die eigentlich ein Dienst ist, haben Sie nicht die Möglichkeit, den Quellcode zu ändern. Was Sie aber beeinflussen können, ist, eine solche Anwendung nicht in einer Weise zu nutzen, die die Geschwindigkeit beeinträchtigt. Sie müssen also darauf achten, dass Sie bei der Implementierung nicht versehentlich die Geschwindigkeit beeinträchtigen.

Bestehende Lösungen

Zum Beispiel die Open-Source-Lösung Wordpress für Blogs oder Prestashop für eshop, sind vorgefertigte Open-Source-Lösungen, die Sie sofort verwenden können. (Sie können die Open-Source-Lösung selbst kostenlos installieren oder einen IT-Experten damit beauftragen, sie für Sie zu installieren und zu konfigurieren und Sie gegen eine Gebühr zu schulen). Es gibt Open-Source-Lösungen mit vielen Funktionen, Einige dieser Funktionen können sich negativ auf Ihre Geschwindigkeit auswirken, wenn Sie sie verwenden und eine große Datenmenge haben. Ebenso können sich verschiedene Module von Drittanbietern (Erweiterungen) negativ auf die Geschwindigkeit einer solchen Webanwendung auswirken.

Mit diesen offenen Lösungen haben Sie die Möglichkeit, den Anwendungscode zu bearbeiten und die Anwendung häufig und bei Bedarf auf Ihrem eigenen Server laufen zu lassen, So haben Sie auch die Möglichkeit, die Servereinstellungen zu optimieren. Opensource-Lösungen sind also Software, bei der Sie große Möglichkeiten zur Geschwindigkeitsoptimierung haben. Allerdings müssen Sie darauf achten, dass Ihre Anpassungen so vorgenommen werden, dass sie andere Funktionen nicht beeinträchtigen und dass es sich um ein einfaches Upgrade der Anwendung handelt. Andernfalls können Sie sich auf lange Sicht eine Menge Probleme einhandeln.

Wenn Sie mit bestehenden Lösungen arbeiten, ist es wichtig zu bedenken, wie sich Ihre Änderungen auf die Leistung der Anwendung auswirken werden. Konzentrieren Sie sich insbesondere auf:

• Verwendete Funktionen
• Ausgewählte Erweiterungen/Module
• die Auswirkung Ihrer Änderungen auf die Geschwindigkeit des Systems

Darüber hinaus werden diese Faktoren auch stark von der Menge der in der Anwendung verarbeiteten Daten beeinflusst.

Analyse

Um das Web zu beschleunigen, muss man wissen, was langsam ist. Daher sollten Sie als erstes eine eine Analyse der Ladegeschwindigkeit Ihrer Website. Wenn Ihre Website von mehr als einer Person besucht wird, dann führen Sie eine Lasttest der Website. So können Sie feststellen, ob die Seite unter Last funktioniert und wie viele Besucher Ihre Webanwendung gleichzeitig nutzen können.
Sie erhalten konkrete Informationen und Zahlen als Ausgabe:

• wie lange es dauert, bis der Server antwortet - um das erste Byte der Seite zu laden
• wie lange es dauert, bis die Seite dem Benutzer angezeigt wird
• ob Ihre Webanwendung und Ihr Server die Situation gut meistern, wenn Sie eine große Anzahl von Besuchern auf der Seite haben
• wieviele Besucher die Webanwendung gleichzeitig nutzen können

Frontend vs. Backend

Frontend ist das, was im Browser des Benutzers läuft und Backend ist das, was auf dem Server läuft. Der Gesamteindruck des Benutzers von der Geschwindigkeit einer Webanwendung setzt sich also aus diesen beiden Teilen zusammen.

Backend-Geschwindigkeit

Die von Ihnen gemessene Backend-Geschwindigkeit entspricht einfach der TTFB (Time to First Byte) genannten Messung. Wenn Sie die Messung über das Netzwerk durchführen, wird der Effekt der Netzwerklangsamkeit dazu addiert.
TTFB (Time to First Byte) definiert die Zeit vom Senden einer Anfrage an den Server bis zum Empfang des ersten Bytes der Antwort. Dieser Parameter ist von entscheidender Bedeutung für die gesamte Ladegeschwindigkeit der Seite, die sich direkt auf das Nutzererlebnis auswirkt und folglich auch auf die Suchmaschinenoptimierung (SEO). Der TTFB ist ein wichtiger Leistungsindikator für Websites und Anwendungen.

Frontend-Geschwindigkeit

Da die heutigen Webanwendungen viele Funktionen haben, die erst gerendert werden, nachdem sie in den Browser des Benutzers geladen wurden, ist die Zeit, Die Zeit, die ein Benutzer benötigt, um eine Seite tatsächlich zu sehen, kann erheblich länger sein als die Zeit, die er braucht, um eine Antwort vom Server zu erhalten. Vor allem, wenn noch andere Abfragen an den Server oder sogar Abfragen an andere Anwendungen erfolgen, um die Seite anzuzeigen.
Bei rechenintensivem Code wirkt sich auch die Leistung des Geräts des Nutzers (Computer, Telefon) aus. Außerdem dauert das Laden großer Daten, z. B. von Bildern, in einem langsamen Netz viel länger.

Eine ungefähre Überprüfung der Webgeschwindigkeit aus der Sicht des Frontends kann ein normaler Nutzer wie folgt vornehmen, indem er die Webanwendung auf einem alten und daher langsamen (ineffizienten) Gerät betrachtet (ein altes oder billiges Telefon oder ein Computer).

Spezifische Möglichkeiten zur Beschleunigung einer Webanwendung

Die Ursachen für das Geschwindigkeitsproblem einer Webanwendung können unterschiedlich sein. Sie müssen dies überprüfen und eventuell optimieren:

• Web-Server-Einstellungen
• Datenbankeinrichtung
• Cache-DB
• Anwendungs-Cache
• schlechte Datenbankstruktur
• Optimal erstellte SQL-Abfragen an die Datenbank
• schlechter Backend-Anwendungscode
• schlechter Backend-Code - JavaScript
• Lesen großer Datenmengen

Diese Bereiche müssen überprüft und optimiert werden, wenn es Probleme gibt.

Web-Server-Einstellungen

Die Webserver-Einstellungen spielen eine Schlüsselrolle für die Gesamtgeschwindigkeit und Leistung einer Webanwendung. Zu den wichtigsten Faktoren gehören die Cache-Konfiguration, Komprimierungseinstellungen (z.B. gzip oder brotli), die richtige Weiterleitung von Anfragen und die Wahl einer geeigneten Serversoftware wie Apache, Nginx oder LiteSpeed. Die Leistung wird auch von der Anzahl der gleichzeitig verarbeiteten Anfragen, der Größe der Antworten, der Netzwerklatenz und der Verwendung von HTTP/2 oder HTTP/3 beeinflusst.
Ein falsch konfigurierter Server kann die Reaktionszeit von Anwendungen deutlich erhöhen und das Nutzererlebnis ruinieren.

Datenbankeinstellungen

Die Einrichtung der Datenbank hat einen großen Einfluss auf die Geschwindigkeit einer Webanwendung, denn die meisten dynamischen Websites hängen stark von ihr ab.
Die Leistung wird auch durch die Wahl des Datenbanksystems beeinflusst, zum Beispiel: MySQL/MariaDB, PostgreSQL, Microsoft SQL, NoSQL-Datenbanken MongoDB, Redis.
Zu den Schlüsselfaktoren gehören die Optimierung von Abfragen, die richtige Indizierung von Tabellen und die Einrichtung eines Caches (z. B. Abfrage-Cache oder externer Cache wie Redis). In der Regel kann man die Leistung erhöhen, indem man die Konfigurationsparameter erhöht, aber Achtung, bei einigen Parametern ist das nicht der Fall und man muss auch berücksichtigen, dass es einige Hardware-Limits gibt, vor allem RAM. Und Sie müssen die zwischengespeicherten Daten im RAM unterbringen, sonst wird die Datenbank langsamer.

Cache DB

Der Datenbankserver verfügt über einen eigenen Cache, so dass er sich wiederholende Abfragen automatisch zwischenspeichern und so deren Verarbeitung beschleunigen kann. Der Datenbank-Cache hat einen großen Einfluss auf die Geschwindigkeit einer Webanwendung, weil er die Notwendigkeit verringert, die Datenbank wiederholt nach denselben Daten abzufragen. Dies führt zu schnelleren Antworten und einer geringeren Belastung des Datenbankservers.

Zum Beispiel können Abfragen, die die aktuelle Uhrzeit enthalten, auf einfache Weise beschleunigt werden. Wenn Sie nicht die genaue Zeit in Sekunden brauchen, sondern nur Wenn Sie nicht die genaue Zeit in Sekunden benötigen, sondern nur die aktuelle Uhrzeit auf die Minute oder zehn Minuten genau, können Sie das Ergebnis einer solchen Abfrage in den Cache stellen und wiederverwenden. Dadurch wird die Zahl der rechenintensiven Datenbankabfragen erheblich reduziert und die Gesamtleistung der Anwendung verbessert.

SQL

SQL-Abfragen haben einen direkten Einfluss auf die Geschwindigkeit einer Webanwendung, denn jede Datenbankabfrage kann eine Verzögerung beim Abrufen von Daten verursachen. Die Abfrageoptimierung, zu der die Verwendung der richtigen Indizes, die Vermeidung ineffizienter JOIN-Operationen und die Minimierung der Anzahl von Datenbankabfragen gehören, trägt zur Abfrageleistung bei. Komplexe oder schlecht konzipierte SQL-Abfragen, z. B. Abfragen, die ganze Tabellen durchlaufen, anstatt Indizes zu verwenden, können eine Anwendung erheblich verlangsamen. Weitere Faktoren sind die Datenaggregation und -gruppierung, die rechenintensiv sein können, sowie die unnötige Auswahl großer Datenmengen, die letztlich ungenutzt bleiben. Die Verwendung von Limits, um die Anzahl der zurückgegebenen Zeilen zu begrenzen, und die Optimierung von Abfragen, um nur die erforderlichen Daten abzurufen, führt zu einer erheblichen Beschleunigung der Anwendung. Ein guter Entwurf des Datenbankschemas und eine regelmäßige Wartung, wie die Analyse und Optimierung von Abfragen, sind der Schlüssel zu einer guten Leistung.

Moderne Programmier-Frameworks wie z.B. PHP/Symfony, die die Doctrine-Datenbankschicht verwenden. Mit Doctrine lassen sich Datenbanktabellen und SQL-Abfragen schnell und gut erstellen. Die restlichen 10% der Datenbankabfragen müssen Sie selbst schreiben und manuell optimieren.

Anwendungs-Cache

Der Anwendungscache dient der Zwischenspeicherung von Daten auf der Anwendungsebene. In einer Anwendung können Sie Daten zwischenspeichern, die Sie zum Beispiel von Drittanwendungen, aus einer Datenbank oder auf andere Weise komplex aus verschiedenen Quellen beziehen. Dies beschleunigt die Antwortzeit der Anwendung erheblich und verringert die Last auf dem gesamten Server.
Natürlich muss man einen solchen Cache dann auch wieder ordnungsgemäß invalidieren.

Backend-Code

Backend-Code hat einen großen Einfluss auf die Geschwindigkeit einer Webanwendung, denn er bestimmt, wie effizient und schnell der Server Anfragen verarbeitet und Antworten generiert.
Wenn das Frontend Daten abrufen muss und das Backend langsam ist, wird auch das Frontend langsam sein.
Die Geschwindigkeit des Backends hängt von der Geschwindigkeit ab, mit der die Daten aus der Datenbank abgerufen werden. Daher müssen Sie schnelle SQL-Abfragen haben, also müssen Sie SQL-Abfragen richtig schreiben und einen gut eingerichteten Datenbankserver haben.

Die Optimierung des Backend-Codes selbst beinhaltet das Schreiben effizienter Algorithmen und die Minimierung unnötiger Operationen, Die Verwendung des richtigen Designmusters und der richtigen Architektur ist ebenfalls ein wichtiger Faktor, der die Skalierbarkeit und die Code-Wartung verbessern kann. Eine hohe Anzahl von API-Aufrufen, schlecht geschriebene Schleifen, unangemessener Einsatz von Rekursionen oder unnötige Wiederholungen von Operationen können die Leistung von Anwendungen erheblich beeinträchtigen. Es ist immer richtig, dass gut geschriebener und optimierter Code wesentlich zur Geschwindigkeit und Stabilität einer Webanwendung beiträgt.

JavaScript

JavaScript hat einen erheblichen Einfluss auf die Geschwindigkeit einer Webanwendung, denn ein Großteil der Interaktivität und des dynamischen Verhaltens moderner Webseiten hängt von dieser Sprache ab. Die Art und Weise, wie JavaScript geladen, ausgeführt, optimiert und insgesamt programmiert wird, wirkt sich auf die Leistung aus. Die Größe und Struktur von JavaScript-Dateien, die Art und Weise, wie sie geladen werden (synchron vs. asynchron), und der Einsatz von Techniken wie Lazy Loading oder Code-Splitting können die Ladezeiten von Seiten erheblich verkürzen. Es ist auch wichtig, JavaScript zu minimieren und zu komprimieren, um die Größe zu reduzieren und die Datenübertragung zwischen Server und Client zu beschleunigen. Die Art und Weise, wie DOMs manipuliert werden und wie effektiv Funktionen wie Entprellung oder Drosselung eingesetzt werden, um die Anzahl der durchgeführten Operationen zu begrenzen, kann sich ebenfalls auf die Leistung auswirken. Schlecht geschriebenes oder nicht optimiertes JavaScript, das häufig das DOM manipuliert oder komplexe Berechnungen durchführt, kann eine Anwendung verlangsamen und das Benutzererlebnis negativ beeinflussen.

Ein typisches Problem ist, dass viel JavaScript-Code auf dem Frontend vorhanden ist, der Zeit für das Rendern der Seite benötigt. Sie müssen wissen, ob dieser Code ausgeführt werden muss oder nicht. Ob man den betreffenden Code optimieren kann oder nicht. Ob dieser Code nicht asynchron aufgerufen wird und daher der größte Teil der Seite vor diesem weniger wichtigen Element geladen wird.

Ein völlig unnötiges Problem ist es, wenn eine Seite Informationen mit vielen separaten Abfragen lädt, anstatt sie mit einer einzigen Abfrage in einem Rutsch zu laden.

Wenn Sie Daten von Ihrem eigenen Server laden, können Sie dieses Laden optimieren oder diese Daten direkt in die Seite im Backend einfügen. Wenn Sie etwas von anderen Servern laden, werden Sie die Ladegeschwindigkeit nicht sehr beeinflussen, also laden Sie die Daten asynchron und rendern Sie die Seite mit Leerraum dazwischen. Vielleicht brauchen Sie die Daten auch gar nicht zu laden, sondern fügen nur ein illustratives Foto ein und laden die Daten erst, wenn der Benutzer die Seite ansieht oder anklickt.

Typische Probleme bei der Anwendungsleistung

Diese Probleme treten am häufigsten bei Webanwendungen auf:

• Das vollständige Rendering der Seite wird oft durch eine lang laufende JavaScript-Ausführung verhindert. Denn es werden viele verschiedene JavaScript oder viele Abfragen ausgeführt
• Schlecht konzipierte DB-Anwendung.
• Schlechter Anwendungscode, der dazu führt, dass der Webserver sehr lange braucht, um eine Antwort zu senden.
• Bei der Entwicklung wird nicht berücksichtigt, dass die Anwendung im wirklichen Leben viel mehr Daten haben wird.

Einige Anpassungen sind schwierig bis unmöglich zu implementieren, zum Beispiel ist die Datenbankstruktur schwer zu ändern. Um sie zu optimieren, muss man die Anwendung kennen und verstehen, wozu sie dient. Dann kann man sie besser optimieren und schneller machen.

Auswahl einer Technologie

Die von Ihnen verwendete Technologie hat ebenfalls einen erheblichen Einfluss auf die Leistung. Heutzutage würde niemand mehr etwas unter Windows laufen lassen, es sei denn, er wird dazu gezwungen. Jeder nutzt Linux oder führt Anwendungen in der Cloud aus, die realistischerweise auch auf Linux läuft.

Es gibt fertige spezialisierte Technologien für typische Zwecke. Nutzen Sie diese! Zum Beispiel wird ElasticSearch für die Textsuche verwendet. Die Daten werden in relationalen oder NoSQL-Datenbanken gespeichert.

Überlegen Sie also, was Sie brauchen und wählen Sie das richtige Tool, es wird Ihnen Zeit sparen und eine leistungsoptimierte Lösung bieten.

Auswirkungen auf die Leistung

Natürlich haben auch Hardware, Betriebssystem, Softwareversionen wie: Datenbank, PHP, Art der Virtualisierung einen Einfluss auf die Performance.

Es kann vorkommen, dass Sie bei einer bestimmten Softwareversion einen Leistungsabfall haben. Wenn Sie zum Beispiel schlecht geschriebene Abfragen haben, kann die Leistung auf einer Version der Datenbank akzeptabel sein und auf einer anderen Version deutlich schlechter. Ebenso hat zum Beispiel VMware eine schlechtere Leistung beim Lesen von Daten von der Festplatte im Vergleich zu Linux KVM (z.B. Proxmox), auch wenn Sie denselben VPS auf beiden betreiben werden. Bei der Kombination dieser beiden vernachlässigten Probleme werden Sie erhebliche Leistungseinbußen haben.

Verfallen Sie auf keinen Fall in einen Zustand, in dem Sie Ihre Anwendung nur mit einer bestimmten Softwareversion entwickeln und optimieren. Dann laufen Sie Gefahr, auf der Stelle zu treten, und statistisch gesehen sind solche Anwendungen auf lange Sicht minderwertig und daher langsamer, außerdem sind sie problematisch und lassen sich nur schwer aktualisieren.

Wie man die Leistung optimal angeht

Die Optimierung der Leistung ist ein langwieriger Prozess. Es macht keinen Sinn, der Optimierung Priorität einzuräumen. Vernachlässigen Sie sie aber auch nicht. Widmen Sie sich fortlaufend der Tropicalization. Gehen Sie Leistungseinbrüche frühzeitig an. Dann müssen Sie keinen Experten einstellen, um Ihre Anwendung zu beschleunigen.
Wenn das Problem nicht mit einer Seite zusammenhängt, sondern einfach der Server (Apache/NginX und Datenbank) nicht mithalten kann, ist die einfachste Lösung, die Leistung zu erhöhen, d.h. CPU oder RAM.

Wenn Sie Hilfe bei der Optimierung und Beschleunigung Ihrer Webanwendung benötigen, können Sie mich gerne kontaktieren. Kontaktieren Sie mich.