基于J2EE的服務器優(yōu)化技術研究與實現(xiàn)

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(jīng)成為判斷一個網(wǎng)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(huán)節(jié)。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(jīng)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(huán)境中優(yōu)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(wǎng)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(tǒng)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(diào)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(yōu)化方案；最后，根據(jù)優(yōu)化方案提出Web服務器的優(yōu)化方法和策略。

關鍵詞：web服務器；性能優(yōu)化；研究

1 介紹

2 調(diào)試

2.1 調(diào)試jvm

2.2 調(diào)試內(nèi)存

2.2.1 設置 kernel swap 和 pdflush behavior

存儲在/proc/sys/vm/swappiness中的參數(shù)可以用來設置內(nèi)存頁與硬盤交換的相關參數(shù)，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(tǒng)，可能會造成大量的臟內(nèi)存頁，/proc/sys/vm/dirty_background_ratio可用于控制文件系統(tǒng)的pdflush進程，在何時刷新磁盤。單位是百分比，表示系統(tǒng)內(nèi)存的百分比，意思是當寫緩沖使用到系統(tǒng)內(nèi)存多少的時候，pdflush開始向磁盤寫出數(shù)據(jù)。增大之會使用更多系統(tǒng)內(nèi)存用于磁盤寫緩沖，也可以極大提高系統(tǒng)的寫性能。但是，當你需要持續(xù)、恒定的寫入場合時，應該降低其數(shù)值。另一個相關的設置是/proc/sys/vm/dirty_ratio這個參數(shù)控制文件系統(tǒng)的文件系統(tǒng)寫緩沖區(qū)的大小，單位是百分比，表示系統(tǒng)內(nèi)存的百分比，表示當寫緩沖使用到系統(tǒng)內(nèi)存多少的時候，開始向磁盤寫出數(shù)據(jù)。增大之會使用更多系統(tǒng)內(nèi)存用于磁盤寫緩沖，也可以極大提高系統(tǒng)的寫性能。但是，當你需要持續(xù)、恒定的寫入場合時，應該降低其數(shù)值。

2.2.2 HugeTLBfs

2.3 調(diào)試CPU

2.3.1 調(diào)整進程優(yōu)先級

系統(tǒng)中運行的每個進程都有一個優(yōu)先級（亦稱\"nice 值\"），其范圍從-20（最高優(yōu)先級）到19 （最低優(yōu)先級）。默認情況下，進程的優(yōu)先級是0（“基本”調(diào)度優(yōu)先級）。優(yōu)先級比較大的進程（nice值比較小，最低到-20）相對優(yōu)先級比較小的進程（直到19）將比較頻繁地被調(diào)度運行，因此就擁有更多的進程周期。配置進程優(yōu)先權對多任務環(huán)境的linux很有用，可以改善系統(tǒng)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(tǒng)整體性能。修改進程優(yōu)先級的命令主要有兩個：nice，renice。

2.3.2 NUMA systems

由于傳統(tǒng)的SMP系統(tǒng)中，所有處理器都共享系統(tǒng)總線，因此當處理器的數(shù)目增大時，系統(tǒng)總線的競爭沖突加大，系統(tǒng)總線將成為瓶頸，所以目前SMP系統(tǒng)的CPU數(shù)目一般只有數(shù)十個，可擴展能力受到極大限制。NUMA技術有效結合了SMP系統(tǒng)易編程性和MPP（大規(guī)模并行）系統(tǒng)易擴展性的特點，較好解決了SMP系統(tǒng)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(fā)行版已經(jīng)很好的支持NUMA系統(tǒng)，但是應用程序并不總是這樣，由一個非NUMA系統(tǒng)帶來有優(yōu)化瓶頸往往難以被發(fā)現(xiàn)。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(diào)用來設定進程的策略， 并可以集成到管理腳本中。

2.3.3 調(diào)優(yōu)建議

首先應確保當前的優(yōu)化問題是由CPU而不是由其他子系統(tǒng)引起的，如果處理器存在有優(yōu)化瓶頸，那么可以采取以下措施：（1）確定當前的操作系統(tǒng)內(nèi)沒有不必要的程序在被執(zhí)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(yōu)先級。（3）在一個基于SMP的系統(tǒng)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(fā)，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(shù)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(yōu)異的表現(xiàn)。（5）使用最新的驅(qū)動和固件，因為這會影響他們在CPU上的負載。

2.4 調(diào)試文件系統(tǒng)

（1）同步文件訪問。某些應用程序需要執(zhí)行文件同步系統(tǒng)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(xiàn)。（2）數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。由于大多數(shù)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)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(tǒng)的工作負載得到優(yōu)化。（3）單一ATA 或者SATA硬盤子系統(tǒng)。如果你選擇使用單一ATA 或者SATA硬盤子系統(tǒng)，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(diào)優(yōu)建議

（1）如果服務器的負載是連續(xù)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(huán)境下，增加更多的硬盤驅(qū)動，這將通過多個物理硬盤傳輸數(shù)據(jù)，有利于提高讀寫性能。這也將增加I/O數(shù)。同樣，使用硬件RAID代替有l(wèi)inux提供的軟件實現(xiàn)RAID。

2.5 調(diào)試網(wǎng)絡

2.5.1 增加網(wǎng)絡緩沖區(qū)

2.5.3 調(diào)優(yōu)建議

（1）確保網(wǎng)卡配置與路由器和交換機的配置匹配。（2）修改網(wǎng)絡組織結構。（3）使用更快的網(wǎng)卡。（4）調(diào)整適當?shù)腎PV4 TCP內(nèi)核參數(shù)，一些與安全相關的參數(shù)還可以提高性能。（5）增加更多的網(wǎng)卡組成一個適配器組。

3 結束語

在開始調(diào)試你的系統(tǒng)之前，你應當確保排除了常見問題并發(fā)現(xiàn)了原因。你應當對整個調(diào)試工作有整體規(guī)劃，假如你采取隨機調(diào)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(diào)優(yōu)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(nèi)存和底層存儲系統(tǒng)和少量的CPU和網(wǎng)絡資源（通常數(shù)據(jù)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?qū)Y源的占用。在確定性能基準后進行調(diào)試：每次只調(diào)試一個參數(shù)，這樣可以減小調(diào)試過程的復雜性；調(diào)試參數(shù)后運行基準測試以此來驗證調(diào)試效果；反復調(diào)試直至到達要求。

參考文獻

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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(yè)2011級碩士，主要研究方向J2EE。