基于J2EE的服務器優化技術研究與實現

摘 要：作為一種資源的組織和表達機制，Web已成為Internet最主要的信息傳送媒介。因此Web的性能已經成為判斷一個網站成功與否的一個重要評估標準。而Web服務器則是決定Web性能的重要環節。Web服務器性能就是指一個Web服務器響應用戶請求的能力。為了提高Web服務器的性能人們進行了諸多嘗試，已經取得了可喜的成果。文章通過對前人研究結果的分析，提出了在具體應用環境中優化Web服務器的方法和策略。首先，利用將影響服務器性能的因素（硬件，網絡，軟件）分門別類；其次，利用性能測試與壓力測試工具測量當前系統的性能水平；再次，通過將影響性能的因素進行合理組合和調試并記錄不同條件下的性能水平；再次，綜合考量當前web應用的最大訪問量要求和不同條件下的性能水平，定制一套優化方案；最后，根據優化方案提出Web服務器的優化方法和策略。

關鍵詞：web服務器；性能優化；研究

1 介紹

2 調試

2.1 調試jvm

2.2 調試內存

2.2.1 設置 kernel swap 和 pdflush behavior

存儲在/proc/sys/vm/swappiness中的參數可以用來設置內存頁與硬盤交換的相關參數，如果要降低對swap的使用，可以通過設置此值來達到目的。對于那些快速的硬盤子系統，可能會造成大量的臟內存頁，/proc/sys/vm/dirty_background_ratio可用于控制文件系統的pdflush進程，在何時刷新磁盤。單位是百分比，表示系統內存的百分比，意思是當寫緩沖使用到系統內存多少的時候，pdflush開始向磁盤寫出數據。增大之會使用更多系統內存用于磁盤寫緩沖，也可以極大提高系統的寫性能。但是，當你需要持續、恒定的寫入場合時，應該降低其數值。另一個相關的設置是/proc/sys/vm/dirty_ratio這個參數控制文件系統的文件系統寫緩沖區的大小，單位是百分比，表示系統內存的百分比，表示當寫緩沖使用到系統內存多少的時候，開始向磁盤寫出數據。增大之會使用更多系統內存用于磁盤寫緩沖，也可以極大提高系統的寫性能。但是，當你需要持續、恒定的寫入場合時，應該降低其數值。

2.2.2 HugeTLBfs

2.3 調試CPU

2.3.1 調整進程優先級

系統中運行的每個進程都有一個優先級（亦稱\"nice 值\"），其范圍從-20（最高優先級）到19 （最低優先級）。默認情況下，進程的優先級是0（“基本”調度優先級）。優先級比較大的進程（nice值比較小，最低到-20）相對優先級比較小的進程（直到19）將比較頻繁地被調度運行，因此就擁有更多的進程周期。配置進程優先權對多任務環境的linux很有用，可以改善系統性能。還可以把進程運行到指定的CPU上，這樣一來，把不重要的進程安排到某個CPU，可以大大改善系統整體性能。修改進程優先級的命令主要有兩個：nice，renice。

2.3.2 NUMA systems

由于傳統的SMP系統中，所有處理器都共享系統總線，因此當處理器的數目增大時，系統總線的競爭沖突加大，系統總線將成為瓶頸，所以目前SMP系統的CPU數目一般只有數十個，可擴展能力受到極大限制。NUMA技術有效結合了SMP系統易編程性和MPP（大規模并行）系統易擴展性的特點，較好解決了SMP系統的可擴展性問題，已成為當今高性能服務器的主流體系結構之一。盡管當前的linux發行版已經很好的支持NUMA系統，但是應用程序并不總是這樣，由一個非NUMA系統帶來有優化瓶頸往往難以被發現。numactl命令。是設定進程NUMA策略的命令行工具。對于那些無法修改和重新編譯的程序，它可以進行非常有效的策略設定。Numactl使管理員可以通過簡單的命令行調用來設定進程的策略， 并可以集成到管理腳本中。

2.3.3 調優建議

首先應確保當前的優化問題是由CPU而不是由其他子系統引起的，如果處理器存在有優化瓶頸，那么可以采取以下措施：（1）確定當前的操作系統內沒有不必要的程序在被執行（使用ps -ef），如果有這樣的程序，請終止這些程序。（2）使用top命令查看是否有非關鍵且CPU密集型，如果有的話使用renice修改它們的優先級。（3）在一個基于SMP的系統中，使用taskset將進程和CPUs綁定，以此來確保進程不會在處理器之間跳躍而引起的緩存刷新。（4）從你的應用程序角度出發，如果你的應用程序的設計是為了更高效的使用CPU，那么使用更高效的CPU而不是增加CPU個數更為有效。例如，一個單線程的應用程序會在一個處理速度更快的處理器上有更優異的表現。（5）使用最新的驅動和固件，因為這會影響他們在CPU上的負載。

2.4 調試文件系統

（1）同步文件訪問。某些應用程序需要執行文件同步系統操作，在這樣的情況下Anticipatory算法有最小的吞吐量和最高的延時，而另外的三種算法則有很好的表現。（2）數據庫系統。由于大多數的數據庫系統的工作負載時面向搜索的，所以基于Deadline算法的特征，此算法可以使系統的工作負載得到優化。（3）單一ATA 或者SATA硬盤子系統。如果你選擇使用單一ATA 或者SATA硬盤子系統，那么可以考慮使用Anticipatory算法，因為該算法會重新寫磁盤以此適應在單個磁盤頭中找到這些設備。

2.4.4 調優建議

（1）如果服務器的負載是連續的，可以添加一個更快地磁盤控制器。如果負載是隨機的，可以添加更多的磁盤控制器來解決。（2）增加更多的RAM，這樣會增加磁盤緩存，從而間接提高硬盤響應時間。（3）考慮使用條塊化邏輯卷替換單個的大容量磁盤或者非條塊邏輯卷。（4）在RAID environment環境下，增加更多的硬盤驅動，這將通過多個物理硬盤傳輸數據，有利于提高讀寫性能。這也將增加I/O數。同樣，使用硬件RAID代替有linux提供的軟件實現RAID。

2.5 調試網絡

2.5.1 增加網絡緩沖區

2.5.3 調優建議

（1）確保網卡配置與路由器和交換機的配置匹配。（2）修改網絡組織結構。（3）使用更快的網卡。（4）調整適當的IPV4 TCP內核參數，一些與安全相關的參數還可以提高性能。（5）增加更多的網卡組成一個適配器組。

3 結束語

在開始調試你的系統之前，你應當確保排除了常見問題并發現了原因。你應當對整個調試工作有整體規劃，假如你采取隨機調試的方法的話，將有可能使情況變得更糟。并且按照以下幾點來做調優工作：

確定服務器的應用類型，一個IO密集型應用程序需要使用大量的內存和底層存儲系統和少量的CPU和網絡資源（通常數據庫被認為是IO范圍的應用程序）；一個CPU密集型應用程序需要使用大量的CPU資源（web服務器和郵件服務器通常被認為是CPU密集型應用程序）。

在確定服務器類型之后，要明確的是需要服務器達到什么樣的性能基準，并以此做出相應的取舍，例如在一個CPU密集型應用程序中，應當限制IO程序對資源的占用。在確定性能基準后進行調試：每次只調試一個參數，這樣可以減小調試過程的復雜性；調試參數后運行基準測試以此來驗證調試效果；反復調試直至到達要求。

參考文獻

[1]Eduardo Ciliendo，Takechika Kunimasa，Byron Braswell. Linux Performance and Tuning Guidelines. July 2007

[2]Neil Horman. Understanding Virtual Memory In Red Hat Enterprise Linux 4. December 13， 2005

[3]趙 軍， Linux 下網絡性能優化方法簡析. 2010 年 11 月 25 日

[4]NIXCRAFT. Linux Tune Network Stack （Buffers Size） To Increase Networking Performance. on MAY 20，2009 · 28

[5]扶凱.在linux系統中I/O 調度的選擇. 2010年01月3日

作者簡介：龍鵬，男（1987-），河南人，同濟大學軟件學院軟件工程專業2011級碩士，主要研究方向J2EE。