第四章 系統(tǒng)性能評(píng)價(jià)

1、第 4 章：系統(tǒng)性能評(píng)價(jià)作者：希賽教育軟考學(xué)院    來(lái)源：希賽網(wǎng)    2014年04月18日性能指標(biāo)第4章 系統(tǒng)性能評(píng)價(jià)系統(tǒng)性能是一個(gè)系統(tǒng)提供給用戶的眾多性能指標(biāo)的混合體。它既包括硬件性能，也包括軟件性能。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，有關(guān)性能的描述也越來(lái)越細(xì)化，根據(jù)不同的應(yīng)用需要產(chǎn)生了各種各樣的性能指標(biāo)，如整數(shù)運(yùn)算性能、浮點(diǎn)運(yùn)算性能、響應(yīng)時(shí)間、網(wǎng)絡(luò)帶寬、穩(wěn)定性、I/O吞吐量、SPEC-Int、SPEC-Fp、TPC、Gibson mix等。有了這些性能指標(biāo)之后，如何來(lái)衡量這些性能指標(biāo)呢？這就涉及到了性能計(jì)算。同時(shí)

2、用戶對(duì)性能需求的多樣性和廣泛性也更進(jìn)一步加快了計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，并由此出現(xiàn)了一個(gè)新的分支：性能設(shè)計(jì)。性能設(shè)計(jì)主要包含兩方面的內(nèi)容：一是作為未來(lái)計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展的參考和規(guī)劃；另一個(gè)則是對(duì)現(xiàn)有系統(tǒng)進(jìn)行性能上的調(diào)整以達(dá)到最優(yōu)化。在系統(tǒng)性能指標(biāo)的不斷增多和完善過程中，許多公司和個(gè)人投身于系統(tǒng)性能的挖掘和實(shí)踐中，并由此產(chǎn)生了一系列有效的系統(tǒng)性能評(píng)價(jià)體系。如前面提到SPEC,已經(jīng)成為測(cè)試CPU的最權(quán)威的性能測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。本章將就系統(tǒng)性能的4個(gè)方面進(jìn)行闡述：（1）性能指標(biāo)：描述當(dāng)前流行系統(tǒng)主要涉及到的性能指標(biāo)；（2）性能計(jì)算：描述當(dāng)前使用到的主要性能指標(biāo)的計(jì)算方法；（3）性能設(shè)計(jì)：描述如何對(duì)現(xiàn)有系統(tǒng)進(jìn)行性能上的調(diào)

3、整優(yōu)化，并介紹幾個(gè)已經(jīng)成熟的設(shè)計(jì)規(guī)則和解決方案；（4）性能評(píng)估：描述如何對(duì)當(dāng)前取得的性能指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)和改進(jìn)。4.1 性能指標(biāo)在計(jì)算機(jī)剛剛誕生時(shí)，所謂的系統(tǒng)僅僅指的是計(jì)算機(jī)本身，隨著網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)和發(fā)展，諸如路由器、交換機(jī)設(shè)備，TCP/IP、SPX/IPX、以太網(wǎng)、光纖網(wǎng)絡(luò)等網(wǎng)絡(luò)技術(shù)如雨后春筍般涌現(xiàn)。系統(tǒng)的概念也不再局限于單臺(tái)計(jì)算機(jī)，而成為一個(gè)集各種通信設(shè)備于一體的集成裝置。因此，這里所提到的性能指標(biāo)，既包括軟件，也包括硬件。在硬件中，既包括計(jì)算機(jī)，也包括各種通信交換設(shè)備、以及其他網(wǎng)絡(luò)硬件；在軟件中，既包括操作系統(tǒng)和各種通信協(xié)議，也包括各種參與到通信中應(yīng)用程序，如數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)、Web服務(wù)器等。因此，本

4、節(jié)要提到的系統(tǒng)性能指標(biāo)實(shí)際上就是這些軟硬件的性能指標(biāo)的集成。版權(quán)方授權(quán)希賽網(wǎng)發(fā)布，侵權(quán)必究· 上一節(jié)· 本書簡(jiǎn)介· 下一節(jié)···第 4 章：系統(tǒng)性能評(píng)價(jià)作者：希賽教育軟考學(xué)院    來(lái)源：希賽網(wǎng)    2014年04月18日計(jì)算機(jī)4.1.1 計(jì)算機(jī)對(duì)計(jì)算機(jī)評(píng)價(jià)的主要性能指標(biāo)如下：1時(shí)鐘頻率（主頻）主頻是計(jì)算機(jī)的主要性能指標(biāo)之一，在很大程度上決定了計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度。CPU的工作節(jié)拍是由主時(shí)鐘來(lái)控制的，主時(shí)鐘不斷產(chǎn)生固定頻率的時(shí)鐘脈沖，這個(gè)主時(shí)鐘的頻率即是CP

5、U的主頻。主頻越高，意味著CPU的工作節(jié)拍就越快，運(yùn)算速度也就越快。一般用在一秒鐘內(nèi)處理器所能發(fā)出的脈沖數(shù)量來(lái)表示主頻。隨著半導(dǎo)體工藝的不斷提升，時(shí)鐘頻率的計(jì)量單位已由原來(lái)的MHz逐步推進(jìn)到以GHz來(lái)進(jìn)行標(biāo)識(shí)。從2000年IBM發(fā)布第一款雙核心模塊處理器開始，多核心已經(jīng)成為CPU發(fā)展的一個(gè)重要方向。原來(lái)單以時(shí)鐘頻率來(lái)計(jì)算性能指標(biāo)已經(jīng)不合適了，還得看單個(gè)CPU中的內(nèi)核數(shù)?，F(xiàn)在主流的服務(wù)器CPU大都為雙核或四核，未來(lái)更可能發(fā)展到32核，96核甚至更多。2高速緩存高速緩存可以提高CPU的運(yùn)行效率。目前一般采用兩級(jí)高速緩存技術(shù)，有些使用三層。高速緩沖存儲(chǔ)器均由靜態(tài)RAM（Random Access M

6、emory，隨機(jī)存取存儲(chǔ)器）組成，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，在CPU管芯面積不能太大的情況下，L1級(jí)高速緩存的容量不可能做得太大。采用回寫（WriteBack）結(jié)構(gòu)的高速緩存。它對(duì)讀和寫操作均有可提供緩存。而采用寫通（Write-through）結(jié)構(gòu)的高速緩存，僅對(duì)讀操作有效。L2及L3高速緩存容量也會(huì)影響CPU的性能，原則是越大越好。3運(yùn)算速度運(yùn)算速度是計(jì)算機(jī)工作能力和生產(chǎn)效率的主要表征，它取決于給定時(shí)間內(nèi)CPU所能處理的數(shù)據(jù)量和CPU的主頻。其單位一般用MIPS（百萬(wàn)條指令/秒）和MFLOPS（百萬(wàn)次浮點(diǎn)運(yùn)算/秒）。MIPS用于描述計(jì)算機(jī)的定點(diǎn)運(yùn)算能力；MFLOPS則用來(lái)表示計(jì)算機(jī)的浮點(diǎn)運(yùn)算能力。4運(yùn)算

7、精度即計(jì)算機(jī)處理信息時(shí)能直接處理的二進(jìn)制數(shù)據(jù)的位數(shù)，位數(shù)越多，精度就越高。參與運(yùn)算的數(shù)據(jù)的基本位數(shù)通常用基本字長(zhǎng)來(lái)表示。PC（Personal Computer，個(gè)人計(jì)算機(jī)）機(jī)的字長(zhǎng)，已由8088的準(zhǔn)16位（運(yùn)算用16位，I/O用8位）發(fā)展到現(xiàn)在的32位、64位。大中型計(jì)算機(jī)一般為32位和64位。巨型機(jī)一般為64位。在單片機(jī)中，目前主要使用的是8位和16位字長(zhǎng)。5內(nèi)存的存儲(chǔ)容量?jī)?nèi)存用來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和程序，直接與CPU進(jìn)行信息交換。內(nèi)存的容量越大，可存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)和程序就越多，從而減少與磁盤信息交換的次數(shù)，使運(yùn)行效率得到提高。存儲(chǔ)容量一般用字節(jié)（Byte）數(shù)來(lái)度量。PC機(jī)的內(nèi)存已由286機(jī)配置的1MB，

8、發(fā)展到現(xiàn)在主流的1G以上。而在服務(wù)器領(lǐng)域中，一般的都在28G，多的如銀行系統(tǒng)中省級(jí)結(jié)算中心使用的大型機(jī)，內(nèi)存高達(dá)上百GB。內(nèi)存容量的加大，對(duì)于運(yùn)行大型軟件十分必要，尤其是對(duì)于大型數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用。內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(kù)的出現(xiàn)更是將內(nèi)存的使用發(fā)揮到了極致。6存儲(chǔ)器的存取周期內(nèi)存完成一次讀（?。┗?qū)懀ù妫┎僮魉璧臅r(shí)間稱為存儲(chǔ)器的存取時(shí)間或者訪問時(shí)間。而連續(xù)兩次讀（或?qū)懀┧璧淖疃虝r(shí)間稱為存儲(chǔ)周期。存儲(chǔ)周期越短，表示從內(nèi)存存取信息的時(shí)間越短，系統(tǒng)的性能也就越高。目前內(nèi)存的存取周期約為幾到幾十ns（10-9秒）。存儲(chǔ)器的I/O的速度、主機(jī)I/O的速度，取決于I/O總線的設(shè)計(jì)。這對(duì)于慢速設(shè)備（例如鍵盤、打印機(jī)）關(guān)系不大

9、，但對(duì)于高速設(shè)備則效果十分明顯。例如對(duì)于當(dāng)前的硬盤，它的外部傳輸率已可達(dá)100MBps、133MBps以上。7數(shù)據(jù)處理速率數(shù)據(jù)處理速率（Processing Data Rate，PDR）的計(jì)算公式是：PDRL/R。其中：L0.85G0.15H0.4J0.15K；R0.85M0.09N0.06P其中：G是每條定點(diǎn)指令的位數(shù)M是平均定點(diǎn)加法時(shí)間      H是每條浮點(diǎn)指令的位數(shù)N是平均浮點(diǎn)加法時(shí)間      J是定點(diǎn)操作數(shù)的位數(shù)P是平均浮點(diǎn)乘法時(shí)間      K是浮點(diǎn)操作數(shù)的位數(shù)另外還規(guī)定：G>20位，

10、H>30位；從主存取一條指令的時(shí)間等于取一個(gè)字的時(shí)間；指令和操作數(shù)都存放在同一個(gè)主存，無(wú)變址或間址操作；允許有先行或并行取指令功能，此時(shí)選用平均取指令時(shí)間。PDR主要用來(lái)度量CPU和主存儲(chǔ)器的速度，它沒有涉及到高速緩存和多功能等。因此，PDR不能度量機(jī)器的整體速度。8響應(yīng)時(shí)間某一事件從發(fā)生到結(jié)束的這段時(shí)間。其含義將根據(jù)應(yīng)用的不同而變化。響應(yīng)時(shí)間既可以是原子的，也可以是由幾個(gè)響應(yīng)時(shí)間復(fù)合而成的。在計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展中，早在1968年，米勒先生即給出了3個(gè)經(jīng)典的有關(guān)響應(yīng)時(shí)間的建議：  0.1秒：用戶感覺不到任何延遲。  1.0秒：用戶愿意接受的系統(tǒng)立即響應(yīng)的時(shí)間極限。即當(dāng)執(zhí)

11、行一項(xiàng)任務(wù)的有效反饋時(shí)間在0.11秒之內(nèi)時(shí)，用戶是愿意接受的。超過此數(shù)據(jù)值，則意味著用戶會(huì)感覺到有延遲，但只要不超過10秒，用戶還是可以接受的。  10秒：用戶保持注意力執(zhí)行本次任務(wù)的極限，如果超過此數(shù)值時(shí)仍然得不到有效的反饋，客戶會(huì)在等待計(jì)算機(jī)完成當(dāng)前操作時(shí)轉(zhuǎn)向其他的任務(wù)。9RASIS特性RASIS特性是可靠性（Reliability）、可用性（Availability）、可維護(hù)性（Serviceability）、完整性（Integraity）和安全性（Security）五者的統(tǒng)稱。可靠性是指計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在規(guī)定的工作條件下和規(guī)定的工作時(shí)間內(nèi)持續(xù)正確運(yùn)行的概率。可靠性一般是用平均無(wú)故障

12、時(shí)間（Mean Time To Failure，MTTF）或平均故障間隔時(shí)間（Mean Time Between Failure，MTBF）來(lái)衡量?？删S護(hù)性是指系統(tǒng)發(fā)生故障后能盡快修復(fù)的能力，一般用平均故障修復(fù)時(shí)間（Mean Time To Repair，MTTR）來(lái)表示。取決于維護(hù)人員的技術(shù)水平和對(duì)系統(tǒng)的熟悉程度，同時(shí)和系統(tǒng)的可維護(hù)性也密切相關(guān)。有關(guān)這些特性的詳細(xì)知識(shí)，將在16.5節(jié)介紹。10平均故障響應(yīng)時(shí)間平均故障響應(yīng)時(shí)間（TAT）即從出現(xiàn)故障到該故障得到確認(rèn)修復(fù)前的這段時(shí)間。該指標(biāo)反應(yīng)的是服務(wù)水平。平均故障響應(yīng)時(shí)間越短，對(duì)用戶系統(tǒng)的影響越小。11兼容性兼容性是指一個(gè)系統(tǒng)的硬件或軟件與另一

13、個(gè)系統(tǒng)或多種操作系統(tǒng)的硬件或軟件的兼容能力，是指系統(tǒng)間某些方面具有的并存性，即兩個(gè)系統(tǒng)之間存在一定程度的通用性。兼容是一個(gè)廣泛的概念，它包括數(shù)據(jù)和文件的兼容、程序和語(yǔ)言級(jí)的兼容、系統(tǒng)程序的兼容、設(shè)備的兼容、以及向上兼容和向后兼容等。除了上述性能指標(biāo)之外，還有其他性能指標(biāo)，例如綜合性能指標(biāo)如吞吐率、利用率；定性指標(biāo)如保密性、可擴(kuò)充性；功能特性指標(biāo)如文字處理能力、聯(lián)機(jī)事務(wù)處理能力、I/O總線特性、網(wǎng)絡(luò)特性等。版權(quán)方授權(quán)希賽網(wǎng)發(fā)布，侵權(quán)必究· 上一節(jié)· 本書簡(jiǎn)介· 下一節(jié)第 4 章：系統(tǒng)性能評(píng)價(jià)作者：希賽教育軟考學(xué)院    來(lái)源：

14、希賽網(wǎng)    2014年04月18日網(wǎng)絡(luò)4.1.2 網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)是由多種設(shè)備組成的集合體。其性能指標(biāo)也名目繁多。一般可以將這些性能指標(biāo)分為下面幾類：（1）設(shè)備級(jí)性能指標(biāo)。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備提供的通信量的特征，是確定網(wǎng)絡(luò)性能的一個(gè)重要因素。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（主要指路由器）的標(biāo)準(zhǔn)性能指標(biāo)主要包括吞吐量（信道的最大吞吐量為"信道容量"）、延遲、丟包率和轉(zhuǎn)發(fā)速度等。（2）網(wǎng)絡(luò)級(jí)性能指標(biāo)?？蛇_(dá)性、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的吞吐量、傳輸速率、信道利用率、信道容量、帶寬利用率、丟包率、平均傳輸延遲、平均延遲抖動(dòng)、延遲/吞吐量的關(guān)系、延遲抖動(dòng)/吞吐量的關(guān)系、丟包率/吞吐量的關(guān)

15、系等。（3）應(yīng)用級(jí)性能指標(biāo)。QoS、網(wǎng)絡(luò)對(duì)語(yǔ)言應(yīng)用的支持程度、網(wǎng)絡(luò)對(duì)視頻應(yīng)用的支持程度、延遲/服務(wù)質(zhì)量的關(guān)系、丟包率/服務(wù)質(zhì)量的關(guān)系、延遲抖動(dòng)/服務(wù)質(zhì)量的關(guān)系等。（4）用戶級(jí)性能指標(biāo)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是一種長(zhǎng)周期運(yùn)行的系統(tǒng)。可靠性和可用性是長(zhǎng)周期運(yùn)行系統(tǒng)非常重要的服務(wù)性能，是決定系統(tǒng)是否有實(shí)際使用價(jià)值的重要參數(shù)。（5）吞吐量。在沒有幀丟失的情況下，設(shè)備能夠接受的最大速率。網(wǎng)絡(luò)吞吐量可以幫助尋找網(wǎng)絡(luò)路徑中的瓶頸。例如，即使客戶端和服務(wù)器都被分別連接到各自的100Mbps以太網(wǎng)上，但是如果這兩個(gè)100Mbps以太網(wǎng)被10Mbps的以太網(wǎng)連接起來(lái)，那么10Mbps的以太網(wǎng)就是網(wǎng)絡(luò)的瓶頸。網(wǎng)絡(luò)吞吐量非常依賴

16、于當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)負(fù)載情況。因此，為了得到正確的網(wǎng)絡(luò)吞吐量，最好在不同時(shí)間（一天中的不同時(shí)刻，或者一周中不同的天）分別進(jìn)行測(cè)試，只有這樣才能得到對(duì)網(wǎng)絡(luò)吞吐量的全面認(rèn)識(shí)。有些網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序在開發(fā)過程的測(cè)試中能夠正常運(yùn)行，但是到實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中卻無(wú)法正常工作（由于沒有足夠的網(wǎng)絡(luò)吞吐量）。這是因?yàn)闇y(cè)試只是在空閑的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，沒有考慮到實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中還存在著其他的各種網(wǎng)絡(luò)流量。所以，網(wǎng)絡(luò)吞吐量定義為剩余帶寬是有實(shí)際意義的。版權(quán)方授權(quán)希賽網(wǎng)發(fā)布，侵權(quán)必究· 上一節(jié)· 本書簡(jiǎn)介· 下一節(jié)第 4 章：系統(tǒng)性能評(píng)價(jià)作者：希賽教育軟考學(xué)院    來(lái)

17、源：希賽網(wǎng)    2014年04月18日操作系統(tǒng)4.1.3 操作系統(tǒng)現(xiàn)代操作系統(tǒng)的基本功能是管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的硬件、軟件資源，這些管理工作分為處理機(jī)管理、存儲(chǔ)器管理、設(shè)備管理、文件管理、作業(yè)和通信事務(wù)管理。操作系統(tǒng)的性能與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)工作的優(yōu)劣有著密切的聯(lián)系。評(píng)價(jià)操作系統(tǒng)的性能指標(biāo)一般有：（1）系統(tǒng)的可靠性。（2）系統(tǒng)的吞吐率（量），是指系統(tǒng)在單位時(shí)間內(nèi)所處理的信息量，以每小時(shí)或每天所處理的各類作業(yè)的數(shù)量來(lái)度量。（3）系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間，是指用戶從提交作業(yè)到得到計(jì)算結(jié)果這段時(shí)間，又稱周轉(zhuǎn)時(shí)間；（4）系統(tǒng)資源利用率，指系統(tǒng)中各個(gè)部件、各種設(shè)備的使用程度。它用在給定時(shí)

18、間內(nèi)，某一設(shè)備實(shí)際使用時(shí)間所占的比例來(lái)度量。（5）可移植性。版權(quán)方授權(quán)希賽網(wǎng)發(fā)布，侵權(quán)必究· 上一節(jié)· 本書簡(jiǎn)介· 下一節(jié)第 4 章：系統(tǒng)性能評(píng)價(jià)作者：希賽教育軟考學(xué)院    來(lái)源：希賽網(wǎng)    2014年04月18日數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)4.1.4 數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)為了保證存儲(chǔ)在其中的數(shù)據(jù)的安全和一致，必須有一組軟件來(lái)完成相應(yīng)的管理任務(wù)，這組軟件就是DBMS,DBMS隨系統(tǒng)的不同而不同，但是一般來(lái)說，它應(yīng)該包括以下幾方面的內(nèi)容：（1）數(shù)據(jù)庫(kù)描述功能。定義數(shù)據(jù)庫(kù)的全局邏輯結(jié)構(gòu)，局部邏輯結(jié)構(gòu)

19、和其他各種數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)象。（2）數(shù)據(jù)庫(kù)管理功能。包括系統(tǒng)配置與管理，數(shù)據(jù)存取與更新管理，數(shù)據(jù)完整性管理和數(shù)據(jù)安全性管理。（3）數(shù)據(jù)庫(kù)的查詢和操縱功能。該功能包括數(shù)據(jù)庫(kù)檢索和修改。（4）數(shù)據(jù)庫(kù)維護(hù)功能。包括數(shù)據(jù)引入引出管理，數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)維護(hù)，數(shù)據(jù)恢復(fù)功能和性能監(jiān)測(cè)。為了提高數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的開發(fā)效率，現(xiàn)代數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)除了DBMS之外，還提供了各種支持應(yīng)用開發(fā)的工具。因此，衡量數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)包括數(shù)據(jù)庫(kù)本身和管理系統(tǒng)兩部分。數(shù)據(jù)庫(kù)和數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的性能指標(biāo)包括數(shù)據(jù)庫(kù)的大小、單個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)文件的大小、數(shù)據(jù)庫(kù)中表的數(shù)量、單個(gè)表的大小、表中允許的記錄（行）數(shù)量、單個(gè)記錄（行）的大小、表上所允許的索引數(shù)量、數(shù)據(jù)

20、庫(kù)所允許的索引數(shù)量、最大并發(fā)事務(wù)處理能力、負(fù)載均衡能力、最大連接數(shù)。版權(quán)方授權(quán)希賽網(wǎng)發(fā)布，侵權(quán)必究· 上一節(jié)· 本書簡(jiǎn)介· 下一節(jié)第 4 章：系統(tǒng)性能評(píng)價(jià)作者：希賽教育軟考學(xué)院    來(lái)源：希賽網(wǎng)    2014年04月18日Web服務(wù)器4.1.5 Web服務(wù)器Web服務(wù)器也稱為WWW服務(wù)器，主要功能是提供網(wǎng)上信息瀏覽服務(wù)。在UNIX和Linux平臺(tái)下使用最廣泛的HTTP服務(wù)器是W3C、NCSA和Apache服務(wù)器，而Windows平臺(tái)使用IIS的Web服務(wù)器。跨平臺(tái)的Web服務(wù)器有I

21、BM WebSphere、BEA WebLogic、Tomcat等。在選擇使用Web服務(wù)器應(yīng)考慮的本身特性因素有性能、安全性、日志和統(tǒng)計(jì)、虛擬主機(jī)、代理服務(wù)器、緩沖服務(wù)和集成應(yīng)用程序等。Web服務(wù)器的主要性能指標(biāo)包括最大并發(fā)連接數(shù)、響應(yīng)延遲、吞吐量（每秒處理的請(qǐng)求數(shù)）、成功請(qǐng)求數(shù)、失敗請(qǐng)求數(shù)、每秒點(diǎn)擊次數(shù)、每秒成功點(diǎn)擊次數(shù)、每秒失敗點(diǎn)擊次數(shù)、嘗試連接數(shù)、用戶連接數(shù)等。版權(quán)方授權(quán)希賽網(wǎng)發(fā)布，侵權(quán)必究· 上一節(jié)· 本書簡(jiǎn)介· 下一節(jié)第 4 章：系統(tǒng)性能評(píng)價(jià)作者：希賽教育軟考學(xué)院    來(lái)源：希賽網(wǎng)  

22、0; 2014年04月18日性能計(jì)算4.2 性能計(jì)算隨著計(jì)算機(jī)系統(tǒng)復(fù)雜度的不斷增長(zhǎng)，性能指標(biāo)也隨著不斷地增長(zhǎng)，同時(shí)也增加了衡量計(jì)算機(jī)系統(tǒng)性能的難度。如何在眾多指標(biāo)中選取合適的性能指標(biāo)，以及選擇何種衡量方法都成為一項(xiàng)重要的課題。因此也衍生了各種性能評(píng)估體系。由于性能指標(biāo)種類繁多，不可能一一列舉，本節(jié)主要介紹一些常用性能指標(biāo)的計(jì)算方法。在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，往往是對(duì)這些常用性能指標(biāo)的復(fù)合計(jì)算，然后通過算法加權(quán)處理得到最終結(jié)果。性能指標(biāo)計(jì)算的主要方法有：定義法、公式法、程序檢測(cè)法、儀器檢測(cè)法。定義法主要根據(jù)其定義直接獲取其理想數(shù)據(jù)，公式法則一般適用于根據(jù)基本定義所衍生出的復(fù)合性能指標(biāo)的計(jì)算，而程序

23、檢測(cè)法和儀器檢測(cè)法則是通過實(shí)際的測(cè)試來(lái)得到其實(shí)際值（由于測(cè)試的環(huán)境和條件不定，其結(jié)果也可能相差比較大）。有些性能指標(biāo)，在不同的環(huán)境中，其名字相同，但計(jì)算方式和結(jié)果可能相差甚遠(yuǎn)，例如，吞吐量、帶寬等，在計(jì)算機(jī)、路由器、交換機(jī)和網(wǎng)絡(luò)中多處出現(xiàn)了有關(guān)吞吐量的定義，但其具體的含義不盡相同。1.MIPS的計(jì)算方法式中，F(xiàn)z為處理機(jī)的工作主頻，CPI（Cycles Per Instruction）為每條指令所需的平均時(shí)鐘周期數(shù)，IPC為每個(gè)時(shí)鐘周期平均執(zhí)行的指令條數(shù)。例如，如果要計(jì)算Pentium IV/2.4E處理機(jī)的運(yùn)算速度，由于Pentium IV/2.4E處理機(jī)的IPC=2（或CPI=0.5），F(xiàn)

24、z=2400MHz,所以2.峰值計(jì)算衡量計(jì)算機(jī)性能的一個(gè)重要指標(biāo)就是計(jì)算峰值或者浮點(diǎn)計(jì)算峰值，它是指計(jì)算機(jī)每秒鐘能完成的浮點(diǎn)計(jì)算最大次數(shù)。包括理論浮點(diǎn)峰值和實(shí)測(cè)浮點(diǎn)峰值。理論浮點(diǎn)峰值是該計(jì)算機(jī)理論上能達(dá)到的每秒鐘能完成浮點(diǎn)計(jì)算最大次數(shù)，它主要是由CPU的主頻決定的。理論浮點(diǎn)峰值 = CPU主頻CPU每個(gè)時(shí)鐘周期執(zhí)行浮點(diǎn)運(yùn)算的次數(shù)系統(tǒng)中CPU數(shù)希賽教育專家提示：CPU每個(gè)時(shí)鐘周期執(zhí)行浮點(diǎn)運(yùn)算的次數(shù)是由處理器中浮點(diǎn)運(yùn)算單元的個(gè)數(shù)及每個(gè)浮點(diǎn)運(yùn)算單元在每個(gè)時(shí)鐘周期能處理幾條浮點(diǎn)運(yùn)算來(lái)決定的。3.等效指令速度靜態(tài)指令使用頻度指的是在程序中直接統(tǒng)計(jì)的計(jì)算機(jī)速度。動(dòng)態(tài)指令使用頻度指的是在程序執(zhí)行過程中統(tǒng)計(jì)的

25、指令速度。在計(jì)算機(jī)發(fā)展的早期，用加法指令的運(yùn)算速度來(lái)衡量計(jì)算機(jī)的速度。后來(lái)發(fā)展成為等效指令速度法或吉普森（Gibson）法，在這種方法中，通常加、減法指令占50%,乘法指令占15%,除法指令占5%,程序控制指令占15%,其他指令占15%.例如，我國(guó)最早研制的小型計(jì)算機(jī)DJS-130,定點(diǎn)16位，加法速度每秒50萬(wàn)次，但沒有硬件乘法和除法等指令。用軟件實(shí)現(xiàn)乘法和除法，速度降低100倍左右，則其等效指令速度為 即每秒2萬(wàn)次，由于乘法和除法用軟件實(shí)現(xiàn)，等效速度降低了25倍。又如，如果浮點(diǎn)開平方操作FPSQR的比例為2%,它的CPI為100,其他浮點(diǎn)操作的比例為23%,它的CPI=4.0,其

26、余指令的CPI=1.33,則該處理機(jī)的等效CPI為：如果FPSQR操作的CPI也為4.0,則其等效CPI為：由于改進(jìn)了僅占2%的FPSQR操作的CPI,使等效速度提高了近一倍。版權(quán)方授權(quán)希賽網(wǎng)發(fā)布，侵權(quán)必究· 上一節(jié)· 本書簡(jiǎn)介· 下一節(jié)第 4 章：系統(tǒng)性能評(píng)價(jià)作者：希賽教育軟考學(xué)院    來(lái)源：希賽網(wǎng)    2014年04月18日性能設(shè)計(jì)4.3 性能設(shè)計(jì)本節(jié)主要討論如何進(jìn)行系統(tǒng)性能調(diào)整、負(fù)載均衡等方面的知識(shí)。版權(quán)方授權(quán)希賽網(wǎng)發(fā)布，侵權(quán)必究· 上一節(jié)· 本書簡(jiǎn)介&#

27、183; 下一節(jié)第 4 章：系統(tǒng)性能評(píng)價(jià)作者：希賽教育軟考學(xué)院    來(lái)源：希賽網(wǎng)    2014年04月18日系統(tǒng)性能調(diào)整4.3.1 系統(tǒng)性能調(diào)整性能調(diào)整是與性能管理相關(guān)的主要活動(dòng)。當(dāng)性能降到最基本的水平時(shí)，性能調(diào)整由查找和消除瓶頸組成，瓶頸是在服務(wù)器中的某個(gè)硬件或軟件接近其容量限制時(shí)發(fā)生和顯示出來(lái)的情況。對(duì)于不同的系統(tǒng)，其調(diào)整參數(shù)也不盡相同。對(duì)于數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，主要包括CPU/內(nèi)存使用狀況、優(yōu)化數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)、優(yōu)化數(shù)據(jù)庫(kù)管理以及進(jìn)程/線程狀態(tài)、硬盤剩余空間、日志文件大小等；對(duì)于應(yīng)用系統(tǒng)，主要包括應(yīng)用系統(tǒng)的可用性、響應(yīng)時(shí)

28、間、并發(fā)用戶數(shù)以及特定應(yīng)用的系統(tǒng)資源占用等。在開始性能調(diào)整循環(huán)之前，必須做一些準(zhǔn)備工作，為正在進(jìn)行的性能調(diào)整活動(dòng)建立框架。應(yīng)該：（1）識(shí)別約束。站點(diǎn)的業(yè)務(wù)實(shí)例確定優(yōu)先級(jí)，而優(yōu)先級(jí)又設(shè)立邊界。約束（如可維護(hù)性和預(yù)算限制）在尋求更高的性能方面是不可改變的因素。必須將尋求性能提高的努力集中在不受約束的因素上。（2）指定負(fù)載。這涉及確定站點(diǎn)的客戶端需要哪些服務(wù)，以及對(duì)這些服務(wù)的需求程度。用于指定負(fù)載的最常用度量標(biāo)準(zhǔn)是客戶端數(shù)目、客戶端思考時(shí)間以及負(fù)載分布狀況。其中客戶端思考時(shí)間是指客戶端接收到答復(fù)到后面提交新請(qǐng)求之間的時(shí)間量，負(fù)載分布狀況包括穩(wěn)定或波動(dòng)負(fù)載、平均負(fù)載和峰值負(fù)載。（3）設(shè)置性能目標(biāo)。性能

29、目標(biāo)必須明確，包括識(shí)別用于調(diào)整的度量標(biāo)準(zhǔn)及其對(duì)應(yīng)的基準(zhǔn)值。總的系統(tǒng)吞吐量和響應(yīng)時(shí)間是用于測(cè)量性能的兩個(gè)常用度量標(biāo)準(zhǔn)。識(shí)別性能度量標(biāo)準(zhǔn)后，必須為每個(gè)度量標(biāo)準(zhǔn)建立可計(jì)量的基準(zhǔn)值與合理的基準(zhǔn)值。建立了性能調(diào)整的邊界和期望值后，可以開始調(diào)整循環(huán)，這是一系列重復(fù)的受控性能試驗(yàn)。1.調(diào)整循環(huán)重復(fù)圖4-1所示的4個(gè)調(diào)整循環(huán)階段，直到獲得在開始調(diào)整過程前建立的性能目標(biāo)。圖4-1  調(diào)整循環(huán)2.收集收集階段是任何調(diào)整操作的起點(diǎn)。在此階段，只使用為系統(tǒng)特定部分選擇的性能計(jì)數(shù)器集合來(lái)收集數(shù)據(jù)。這些計(jì)數(shù)器可用于網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器或后端數(shù)據(jù)庫(kù)。不論調(diào)整的是系統(tǒng)的哪一部分，都需要根據(jù)基準(zhǔn)測(cè)量來(lái)比較性能的改變。需要建立

30、系統(tǒng)空閑以及系統(tǒng)執(zhí)行特定任務(wù)時(shí)的系統(tǒng)行為模式。因此，可以使用第一遍數(shù)據(jù)收集來(lái)建立系統(tǒng)行為值的基準(zhǔn)集?；鶞?zhǔn)建立在系統(tǒng)的行為令人滿意時(shí)應(yīng)該看到的典型計(jì)數(shù)器值。希賽教育專家提示：基準(zhǔn)性能是一個(gè)主觀的標(biāo)準(zhǔn)，必須設(shè)置適合于工作環(huán)境且能最好地反映系統(tǒng)工作負(fù)荷和服務(wù)需求的基準(zhǔn)。3.分析收集了調(diào)整選定系統(tǒng)部分所需的性能數(shù)據(jù)后，需要對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析以確定瓶頸。記住，性能數(shù)字僅具有指示性，它并不一定就可以確定實(shí)際的瓶頸在哪里，因?yàn)橐粋€(gè)性能問題可能由多個(gè)原因所致。某個(gè)系統(tǒng)組件的問題是由另一系統(tǒng)組件的問題導(dǎo)致的，這種情況也很普遍。內(nèi)存不足是這種情況的最好示例，它表現(xiàn)為磁盤和處理器使用的增加。以下幾點(diǎn)來(lái)自"

31、Microsoft Windows 2000資源工具包",提供了解釋計(jì)數(shù)器值和消除可能導(dǎo)致設(shè)置不適當(dāng)?shù)恼{(diào)整目標(biāo)值的錯(cuò)誤數(shù)據(jù)或誤導(dǎo)數(shù)據(jù)的指南。（1）監(jiān)視名稱相同的進(jìn)程。監(jiān)視某個(gè)實(shí)例而沒有監(jiān)視另一個(gè)實(shí)例的異乎尋常大的值。有時(shí)，系統(tǒng)監(jiān)視器將多個(gè)實(shí)例的組合值報(bào)告為單個(gè)實(shí)例的值，這就錯(cuò)誤地報(bào)告了同名進(jìn)程的不同實(shí)例的數(shù)據(jù)?？赏ㄟ^按進(jìn)程標(biāo)志符對(duì)進(jìn)程進(jìn)行跟蹤來(lái)解決此問題。（2）監(jiān)視多個(gè)線程。當(dāng)監(jiān)視多個(gè)線程而其中一個(gè)線程停止時(shí)，一個(gè)線程的數(shù)據(jù)可能被報(bào)告成了另一個(gè)線程的數(shù)據(jù)。這是由于線程的編號(hào)方式所導(dǎo)致的?？赏ㄟ^將進(jìn)程線程的線程標(biāo)志符包含在日志或顯示中來(lái)解決此問題。為此，請(qǐng)使用"線程/線程ID

32、"計(jì)數(shù)器。（3）數(shù)據(jù)值中的不連續(xù)峰值。不必太重視數(shù)據(jù)中偶爾出現(xiàn)的峰值。這些峰值可能是由于進(jìn)程的啟動(dòng)，并不是該進(jìn)程隨時(shí)間改變的計(jì)數(shù)器值的準(zhǔn)確反映。尤其是平均計(jì)數(shù)器可以導(dǎo)致峰值隨時(shí)間停留的效果。（4）監(jiān)視一段延長(zhǎng)的時(shí)期。建議使用圖形代替報(bào)告或直方圖，因?yàn)楹髢煞N視圖僅顯示最后的值和平均值。結(jié)果，當(dāng)查找峰值時(shí)，可能得不到這些值的準(zhǔn)確反映。（5）排除啟動(dòng)事件。除非有特殊的原因需要將啟動(dòng)事件包含在數(shù)據(jù)中，否則排除這些事件，因?yàn)樗鼈儺a(chǎn)生的臨時(shí)性高峰值往往歪曲了整體性能結(jié)果。（6）零值或缺少的數(shù)據(jù)。調(diào)查所有出現(xiàn)的零值或缺少的數(shù)據(jù)。這些零值或缺少的數(shù)據(jù)會(huì)妨礙建立有意義的基準(zhǔn)。4.配置收集了數(shù)據(jù)并完成結(jié)

33、果分析后，可以確定系統(tǒng)的哪部分最適合進(jìn)行配置更改，然后實(shí)現(xiàn)此更改。實(shí)現(xiàn)更改的最重要規(guī)則是：一次僅實(shí)現(xiàn)一個(gè)配置更改?？雌饋?lái)與單個(gè)組件相關(guān)的問題可能是由涉及多個(gè)組件的瓶頸導(dǎo)致的。因此，分別處理每個(gè)問題很重要。如果同時(shí)進(jìn)行多個(gè)更改，將不可能準(zhǔn)確地評(píng)定每次更改的影響。5.測(cè)試實(shí)現(xiàn)了配置更改后，必須完成適當(dāng)級(jí)別的測(cè)試，確定更改對(duì)調(diào)整的系統(tǒng)所產(chǎn)生的影響。在這一點(diǎn)上，這是確定更改是否有如下影響的問題：（1）性能提高。更改提高了性能嗎？如果是，提高了多少？（2）性能下降。更改在其他位置導(dǎo)致了瓶頸嗎？（3）對(duì)性能沒有影響。更改對(duì)性能到底有何顯著的影響？如果幸運(yùn)，性能提高到預(yù)期的水平，這時(shí)便可以退出。如果不是這樣

34、，則必須重新逐步進(jìn)行調(diào)整循環(huán)。測(cè)試時(shí)務(wù)必要檢查用于測(cè)試的應(yīng)用程序的正確性和性能，查找內(nèi)存泄露和不正常的客戶端請(qǐng)求響應(yīng)延遲；確保所有測(cè)試都正常進(jìn)行；確保可以使用相同的事務(wù)混合和相同的客戶端生成相同的負(fù)載來(lái)重復(fù)所有測(cè)試；文檔更改和結(jié)果。版權(quán)方授權(quán)希賽網(wǎng)發(fā)布，侵權(quán)必究· 上一節(jié)· 本書簡(jiǎn)介· 下一節(jié)第 4 章：系統(tǒng)性能評(píng)價(jià)作者：希賽教育軟考學(xué)院    來(lái)源：希賽網(wǎng)    2014年04月18日阿姆達(dá)爾解決方案4.3.2 阿姆達(dá)爾解決方案阿姆達(dá)爾（Amdahl）定律是這樣的：系統(tǒng)中對(duì)某部件采用

35、某種更快執(zhí)行方式，所獲得的系統(tǒng)性能的改變程度，取決于這種方式被使用的頻率，或所占總執(zhí)行時(shí)間的比例。阿姆達(dá)爾定律定義了采用特定部件所取得的加速比。假定使用某種增強(qiáng)部件，計(jì)算機(jī)的性能就會(huì)得到提高，那么加速比就是下式所定義的比率：加速比反映了使用增強(qiáng)部件后完成一個(gè)任務(wù)比不使用增強(qiáng)部件完成同一任務(wù)加快了多少。阿姆達(dá)爾定律為計(jì)算某些情況下的加速比提供了一種便捷的方法。加速比主要取決于兩個(gè)因素：（1）在原有的計(jì)算機(jī)上，能被改進(jìn)并增強(qiáng)的部分在總執(zhí)行時(shí)間中所占的比例。這個(gè)值稱之為增強(qiáng)比例，它永遠(yuǎn)小于等于1.（2）通過增強(qiáng)的執(zhí)行方式所取得的改進(jìn)，即如果整個(gè)程序使用了增強(qiáng)的執(zhí)行方式，那么這個(gè)任務(wù)的執(zhí)行速度會(huì)有多少

36、提高，這個(gè)值是在原來(lái)?xiàng)l件下程序的執(zhí)行時(shí)間與使用增強(qiáng)功能后程序的執(zhí)行時(shí)間之比。原來(lái)的機(jī)器使用了增強(qiáng)功能后，執(zhí)行時(shí)間等于未改進(jìn)部分的執(zhí)行時(shí)間加上改進(jìn)部分的執(zhí)行時(shí)間：版權(quán)方授權(quán)希賽網(wǎng)發(fā)布，侵權(quán)必究· 上一節(jié)· 本書簡(jiǎn)介· 下一節(jié)第 4 章：系統(tǒng)性能評(píng)價(jià)作者：希賽教育軟考學(xué)院    來(lái)源：希賽網(wǎng)    2014年04月18日負(fù)載均衡4.3.3 負(fù)載均衡負(fù)載均衡是由多臺(tái)服務(wù)器以對(duì)稱的方式組成一個(gè)服務(wù)器集合，每臺(tái)服務(wù)器都具有等價(jià)的地位，都可以單獨(dú)對(duì)外提供服務(wù)而無(wú)須其他服務(wù)器的輔助。通過某種負(fù)載分擔(dān)

37、技術(shù)，將外部發(fā)送來(lái)的請(qǐng)求均勻地分配到對(duì)稱結(jié)構(gòu)中的某一臺(tái)服務(wù)器上，而接收到請(qǐng)求的服務(wù)器獨(dú)立地回應(yīng)客戶的請(qǐng)求。當(dāng)用戶發(fā)現(xiàn)Web站點(diǎn)負(fù)載量非常大時(shí)，應(yīng)當(dāng)考慮使用負(fù)載均衡技術(shù)來(lái)將負(fù)載平均分?jǐn)偟蕉鄠€(gè)內(nèi)部服務(wù)器上。如果有多個(gè)服務(wù)器同時(shí)執(zhí)行某一個(gè)任務(wù)時(shí)，這些服務(wù)器就構(gòu)成一個(gè)集群（clustering）。使用集群技術(shù)可以用最少的投資獲得接近于大型主機(jī)的性能。1.負(fù)載均衡技術(shù)的類型目前，比較常用的負(fù)載均衡技術(shù)主要有以下幾種：（1）基于特定服務(wù)器軟件的負(fù)載均衡。很多網(wǎng)絡(luò)協(xié)議都支持"重定向"功能，例如，在HTTP協(xié)議中支持Location指令，接收到這個(gè)指令的瀏覽器將自動(dòng)重定向到Location

38、指明的另一個(gè)URL上。由于發(fā)送Location指令比起執(zhí)行服務(wù)請(qǐng)求，對(duì)Web服務(wù)器的負(fù)載要小的多，因此可以根據(jù)這個(gè)功能來(lái)設(shè)計(jì)一種負(fù)載均衡的服務(wù)器。當(dāng)Web服務(wù)器認(rèn)為自己負(fù)載較大的時(shí)候，它就不再直接發(fā)送回瀏覽器請(qǐng)求的網(wǎng)頁(yè)，而是送回一個(gè)Location指令，讓瀏覽器在服務(wù)器集群中的其他服務(wù)器上獲得所需要的網(wǎng)頁(yè)。在這種方式下，服務(wù)器本身必須支持這種功能，然而具體實(shí)現(xiàn)起來(lái)卻有很多困難。例如，一臺(tái)服務(wù)器如何能保證它重定向過的服務(wù)器是比較空閑的，并且不會(huì)再次發(fā)送Location指令？Location指令和瀏覽器都沒有這方面的支持能力，這樣很容易在瀏覽器上形成一種死循環(huán)。因此這種方式實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中并不多見，使

39、用這種方式實(shí)現(xiàn)的服務(wù)器集群軟件也較少。有些特定情況下可以使用CGI（包括使用FastCGI或mod_perl擴(kuò)展來(lái)改善性能）來(lái)模擬這種方式去分擔(dān)負(fù)載，而Web服務(wù)器仍然保持簡(jiǎn)潔、高效的特性。此時(shí)，避免Location循環(huán)的任務(wù)將由用戶的CGI程序來(lái)承擔(dān)。（2）基于DNS（Domain Name Server,域名服務(wù)器）的負(fù)載均衡。通過DNS服務(wù)中的隨機(jī)名字解析來(lái)實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡，在DNS服務(wù)器中，可以為多個(gè)不同的地址配置同一個(gè)名字，而最終查詢這個(gè)名字的客戶機(jī)將在解析這個(gè)名字時(shí)得到其中一個(gè)地址。因此，對(duì)于同一個(gè)名字，不同的客戶機(jī)會(huì)得到不同的地址，它們也就訪問不同地址上的Web服務(wù)器，從而達(dá)到負(fù)載均

40、衡的目的。DNS負(fù)載均衡的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單、易行，并且服務(wù)器可以位于互聯(lián)網(wǎng)的任意位置上，當(dāng)前使用在包括Yahoo在內(nèi)的Web站點(diǎn)上。然而它也存在不少缺點(diǎn)，一個(gè)缺點(diǎn)是為了保證DNS數(shù)據(jù)及時(shí)更新，一般都要將DNS的刷新時(shí)間設(shè)置得較小，但太小就會(huì)造成太大的額外網(wǎng)絡(luò)流量，并且更改了DNS數(shù)據(jù)之后也不能立即生效；第二點(diǎn)是DNS負(fù)載均衡無(wú)法得知服務(wù)器之間的差異，它不能做到為性能較好的服務(wù)器多分配請(qǐng)求，也不能了解到服務(wù)器的當(dāng)前狀態(tài)，甚至?xí)霈F(xiàn)客戶請(qǐng)求集中在某一臺(tái)服務(wù)器上的偶然情況。（3）反向代理負(fù)載均衡。使用代理服務(wù)器可以將請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)給內(nèi)部的Web服務(wù)器，使用這種加速模式顯然可以提升靜態(tài)網(wǎng)頁(yè)的訪問速度。因此也可以考

41、慮使用這種技術(shù)，讓代理服務(wù)器將請(qǐng)求均勻地轉(zhuǎn)發(fā)給多臺(tái)內(nèi)部Web服務(wù)器，從而達(dá)到負(fù)載均衡的目的。這種代理方式與普通的代理方式有所不同，標(biāo)準(zhǔn)代理方式是客戶使用代理訪問多個(gè)外部Web服務(wù)器，而這種代理方式是多個(gè)客戶使用它訪問內(nèi)部Web服務(wù)器，因此也被稱為反向代理模式。實(shí)現(xiàn)這個(gè)反向代理能力并不能算是一個(gè)特別復(fù)雜的任務(wù)，但是在負(fù)載均衡中要求特別高的效率，這樣實(shí)現(xiàn)起來(lái)就不是十分簡(jiǎn)單的了。每針對(duì)一次代理，代理服務(wù)器就必須打開兩個(gè)連接，一個(gè)為對(duì)外的連接，一個(gè)為對(duì)內(nèi)的連接。因此，當(dāng)連接請(qǐng)求數(shù)量非常大的時(shí)候，代理服務(wù)器的負(fù)載也就非常之大了，最后，反向代理服務(wù)器會(huì)成為服務(wù)的瓶頸。例如，使用Apache的mod_rpr

42、oxy模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡功能時(shí)，提供的并發(fā)連接數(shù)量受Apache本身的并發(fā)連接數(shù)量的限制。一般來(lái)講，可以使用它來(lái)對(duì)連接數(shù)量不是特別大，但每次連接都需要消耗大量處理資源的站點(diǎn)進(jìn)行負(fù)載均衡，例如搜尋。使用反向代理的好處是，可以將負(fù)載均衡和代理服務(wù)器的高速緩存技術(shù)結(jié)合在一起，提供有益的性能，具備額外的安全性，外部客戶不能直接訪問真實(shí)的服務(wù)器。并且實(shí)現(xiàn)起來(lái)可以采用較好的負(fù)載均衡策略，將負(fù)載非常均衡地分給內(nèi)部服務(wù)器，不會(huì)出現(xiàn)負(fù)載集中到某個(gè)服務(wù)器的偶然現(xiàn)象。（4）基于NAT（Network Address Translation,網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換）的負(fù)載均衡技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換指的是在內(nèi)部地址和外部地址之間進(jìn)行

43、轉(zhuǎn)換，以便具備內(nèi)部地址的計(jì)算機(jī)能訪問外部網(wǎng)絡(luò)，而當(dāng)外部網(wǎng)絡(luò)中的計(jì)算機(jī)訪問地址轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)擁有的某一外部地址時(shí)，地址轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)能將其轉(zhuǎn)發(fā)到一個(gè)映射的內(nèi)部地址上。因此如果地址轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)能將每個(gè)連接均勻轉(zhuǎn)換為不同的內(nèi)部服務(wù)器地址，此后，外部網(wǎng)絡(luò)中的計(jì)算機(jī)就各自與自己轉(zhuǎn)換得到的地址上服務(wù)器進(jìn)行通信，從而達(dá)到負(fù)載分擔(dān)的目的。地址轉(zhuǎn)換可以通過軟件方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，也可以通過硬件方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。使用硬件方式進(jìn)行操作一般稱為交換，而當(dāng)交換必須保存TCP連接信息的時(shí)候，這種針對(duì)OSI/RM網(wǎng)絡(luò)層的操作就被稱為第四層交換。支持負(fù)載均衡的網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換為第四層交換機(jī)的一種重要功能，由于它基于定制的硬件芯片，因此其性能非常優(yōu)秀，很多交換

44、機(jī)聲稱具備400MB800MB的第四層交換能力，然而也有一些資料表明，在如此快的速度下，大部分交換機(jī)就不再具備第四層交換能力了，而僅僅支持第三層甚至第二層交換。使用軟件方式來(lái)實(shí)現(xiàn)基于網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換的負(fù)載均衡則要實(shí)際得多，除了一些廠商提供的解決方法之外，更有效的方法是使用免費(fèi)的自由軟件來(lái)完成這項(xiàng)任務(wù)。其中包括Linux Virtual Server Project中的NAT實(shí)現(xiàn)方式。一般來(lái)講，使用這種軟件方式來(lái)實(shí)現(xiàn)地址轉(zhuǎn)換，中心負(fù)載均衡器存在帶寬限制，在100MBps的快速以太網(wǎng)條件下，能得到最高達(dá)80MBps的帶寬，然而在實(shí)際應(yīng)用中，可能只有40MBps60MBps的可用帶寬。（5）擴(kuò)展的負(fù)載均

45、衡技術(shù)。上面使用網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換來(lái)實(shí)現(xiàn)負(fù)載分擔(dān)，毫無(wú)疑問所有的網(wǎng)絡(luò)連接都必須通過中心負(fù)載均衡器，那么如果負(fù)載特別大，以至于后臺(tái)的服務(wù)器的數(shù)量不再在是幾臺(tái)、十幾臺(tái)，而是上百臺(tái)甚至更多，這時(shí)，即便是使用性能優(yōu)秀的硬件交換機(jī)也會(huì)遇到瓶頸。此時(shí)問題將轉(zhuǎn)變?yōu)?，如何將那么多臺(tái)服務(wù)器分布到各個(gè)互聯(lián)網(wǎng)的多個(gè)位置，分散網(wǎng)絡(luò)負(fù)擔(dān)。當(dāng)然這可以通過綜合使用DNS和NAT兩種方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，然而更好的方式是使用一種半中心的負(fù)載均衡方式。在這種半中心的負(fù)載均衡方式下，即當(dāng)客戶請(qǐng)求發(fā)送給負(fù)載均衡器的時(shí)候，中心負(fù)載均衡器將請(qǐng)求打包并發(fā)送給某個(gè)服務(wù)器，而服務(wù)器的回應(yīng)請(qǐng)求不再返回給中心負(fù)載均衡器，而是直接返回給客戶，因此中心負(fù)載均衡器只

46、負(fù)責(zé)接受并轉(zhuǎn)發(fā)請(qǐng)求，其網(wǎng)絡(luò)負(fù)擔(dān)就較小了。2. 服務(wù)器負(fù)載均衡服務(wù)器負(fù)載均衡一般用于提高服務(wù)器的整體處理能力，并提高可靠性、可用性和可維護(hù)性，最終目的是加快服務(wù)器的響應(yīng)速度，從而提高用戶的體驗(yàn)度。負(fù)載均衡從結(jié)構(gòu)上分為本地負(fù)載均衡（Local Server Load Balance）和全域負(fù)載均衡（Global Server Load Balance,全局負(fù)載均衡），前者是指對(duì)本地的服務(wù)器群作負(fù)載均衡，后者是指對(duì)分別放置在不同的地理位置、有不同的網(wǎng)絡(luò)及服務(wù)器群之間作負(fù)載均衡。全域負(fù)載均衡有以下的特點(diǎn)：（1）解決網(wǎng)絡(luò)擁塞問題，服務(wù)就近提供，實(shí)現(xiàn)地理位置無(wú)關(guān)性；（2）對(duì)用戶提供更好的訪問質(zhì)量；（3）提

47、高服務(wù)器響應(yīng)速度；（4）提高服務(wù)器及其他資源的利用效率；（5）避免了數(shù)據(jù)中心單點(diǎn)失效。版權(quán)方授權(quán)希賽網(wǎng)發(fā)布，侵權(quán)必究· 上一節(jié)· 本書簡(jiǎn)介· 下一節(jié)第 4 章：系統(tǒng)性能評(píng)價(jià)作者：希賽教育軟考學(xué)院    來(lái)源：希賽網(wǎng)    2014年04月18日性能評(píng)估4.4 性能評(píng)估性能評(píng)估是對(duì)一個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行各項(xiàng)檢測(cè)，并形成一份直觀的文檔，因此性能評(píng)估是通過各項(xiàng)測(cè)試來(lái)完成的。評(píng)估的一個(gè)目的是為性能的優(yōu)化提供參考，而性能優(yōu)化涉及的面很廣，也很復(fù)雜，而且永無(wú)止境。對(duì)于不同的應(yīng)用程序，優(yōu)化的方法會(huì)有一些區(qū)別。

48、版權(quán)方授權(quán)希賽網(wǎng)發(fā)布，侵權(quán)必究· 上一節(jié)· 本書簡(jiǎn)介· 下一節(jié)第 4 章：系統(tǒng)性能評(píng)價(jià)作者：希賽教育軟考學(xué)院    來(lái)源：希賽網(wǎng)    2014年04月18日基準(zhǔn)測(cè)試程序4.4.1 基準(zhǔn)測(cè)試程序把應(yīng)用程序中用得最多、最頻繁的那部分核心程序作為評(píng)價(jià)計(jì)算機(jī)性能的標(biāo)準(zhǔn)程序。稱為基準(zhǔn)測(cè)試程序（benchmark）。（1）整數(shù)測(cè)試程序：Dhrystone.用C語(yǔ)言編寫，100條語(yǔ)句。包括：各種賦值語(yǔ)句，各種數(shù)據(jù)類型和數(shù)據(jù)區(qū)，各種控制語(yǔ)句，過程調(diào)用和參數(shù)傳送，整數(shù)運(yùn)算和邏輯操作。VAX-11/78

49、0z的測(cè)試結(jié)果為每秒1757個(gè)Dhrystones,即：1VAX MIPS=1757 Dhrystones/s（2）浮點(diǎn)測(cè)試程序：Linpack.用FORTRAN語(yǔ)言編寫，主要是浮點(diǎn)加法和浮點(diǎn)乘法操作。用MFLOPS（Million Floating Point Operations Per Second）表示GFLOPS、TFLOPS.（3）Whetstone基準(zhǔn)測(cè)試程序。用FORTRAN語(yǔ)言編寫的綜合性測(cè)試程序，主要包括：浮點(diǎn)運(yùn)算、整數(shù)算術(shù)運(yùn)算、功能調(diào)用、數(shù)組變址、條件轉(zhuǎn)移、超越函數(shù)。測(cè)試結(jié)果用Kwips表示。（4）SPEC基準(zhǔn)測(cè)試程序。SPEC基準(zhǔn)測(cè)試程序（System performa

50、nce evaluation Cooperative,系統(tǒng)性能評(píng)估聯(lián)盟）由30個(gè)左右世界知名計(jì)算機(jī)大廠商所支持的非盈利的合作組織，包括IBM、AT&T、BULL、Compaq、CDC、DG、DEC、Fujitsu、HP、Intel、MIPS、Motolola、SGI、SUN、Unisys等；SPEC能夠全面反映機(jī)器的性能，具有很高的參考價(jià)值。SPEC以AX-11/780的測(cè)試結(jié)果作為基數(shù)，當(dāng)前主要的基準(zhǔn)測(cè)試程序有SPEC int_base_rate 2000、SPEC fp_base_rate 2000和SPEC JBB 2000等。還有基于某種數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行環(huán)境下的測(cè)試，也是可以參考的數(shù)

51、值。在采用通用基準(zhǔn)測(cè)試程序時(shí)，要注意真實(shí)的業(yè)務(wù)流程和使用環(huán)境與通用測(cè)試基準(zhǔn)的業(yè)務(wù)流程和使用環(huán)境的異同，這樣，基準(zhǔn)測(cè)試值才有參考價(jià)值。（5）TPC基準(zhǔn)程序。TPC（Transaction Processing Council,事務(wù)處理委員會(huì)）成立于1988年，已有40多個(gè)成員，用于評(píng)測(cè)計(jì)算機(jī)的事務(wù)處理、數(shù)據(jù)庫(kù)處理、企業(yè)管理與決策支持等方面的性能。1989年以來(lái)相繼發(fā)表的TPC基準(zhǔn)測(cè)試程序包括TPC-A、TPC-B、TPC-C、TPC-D、TPC-H和TPC-W等。其中TPC-A用于在線聯(lián)機(jī)事務(wù)處理下更新密集的數(shù)據(jù)庫(kù)環(huán)境下的性能測(cè)試，TPC-B用于數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)及運(yùn)行它的操作系統(tǒng)的核心性能測(cè)試，TPC

52、-C則用于在線聯(lián)機(jī)事務(wù)處理測(cè)試，TPC-D用于決策支持系統(tǒng)測(cè)試，TPC-H是基于TPC-D基礎(chǔ)上決策支持基準(zhǔn)測(cè)試，還有TPC-W是用于電子商務(wù)應(yīng)用軟件測(cè)試。TPC-C是衡量OLTP系統(tǒng)的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。它測(cè)試廣泛的數(shù)據(jù)庫(kù)功能，包括查詢、更新和排隊(duì)袖珍型批處理（mini-batch）事務(wù)。這一規(guī)范在關(guān)鍵領(lǐng)域十分嚴(yán)格，如數(shù)據(jù)庫(kù)透明性和事務(wù)處理隔離性。許多IT專家把TPC-C作為"真實(shí)世界"OLTP系統(tǒng)性能的一個(gè)很好的指示器。獨(dú)立審核員認(rèn)證基準(zhǔn)測(cè)試（benchmark）的結(jié)果，TPC還有全套的公開報(bào)告。（6）Linpack測(cè)試。Linpack是國(guó)際上最流行的用于測(cè)試高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)浮點(diǎn)

53、性能的測(cè)試。通過對(duì)高性能計(jì)算機(jī)采用高斯消元法求解一元N次稠密線性代數(shù)方程組的測(cè)試，評(píng)價(jià)高性能計(jì)算機(jī)的浮點(diǎn)性能。Linpack測(cè)試包括三類，Linpack100、Linpack1000和HPL.Linpack100求解規(guī)模為100階的稠密線性代數(shù)方程組，它只允許采用編譯優(yōu)化選項(xiàng)進(jìn)行優(yōu)化，不得更改代碼，甚至代碼中的注釋也不得修改。Linpack1000要求求解1000階的線性代數(shù)方程組，達(dá)到指定的精度要求，可以在不改變計(jì)算量的前提下做算法和代碼上的優(yōu)化。HPL即High Performance Linpack,也叫高度并行計(jì)算基準(zhǔn)測(cè)試，它對(duì)數(shù)組大小N沒有限制，求解問題的規(guī)?？梢愿淖儯舅惴ǎㄓ?jì)

54、算量）不可改變外，可以采用其他任何優(yōu)化方法。前兩種測(cè)試運(yùn)行規(guī)模較小，已不是很適合現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的發(fā)展。HPL是針對(duì)現(xiàn)代并行計(jì)算機(jī)提出的測(cè)試方式。用戶在不修改任意測(cè)試程序的基礎(chǔ)上，可以調(diào)節(jié)問題規(guī)模的大?。ň仃嚧笮。⑹褂肅PU數(shù)目、使用各種優(yōu)化方法等來(lái)執(zhí)行該測(cè)試程序，以獲取最佳的性能。HPL采用高斯消元法求解線性方程組。求解問題規(guī)模為N時(shí)，浮點(diǎn)運(yùn)算次數(shù)為。因此，只要給出問題規(guī)模N,測(cè)得系統(tǒng)計(jì)算時(shí)間T,峰值=計(jì)算量（ ）/計(jì)算時(shí)間T,測(cè)試結(jié)果以浮點(diǎn)運(yùn)算每秒（Flops）給出。HPL測(cè)試結(jié)果是TOP500排名的重要依據(jù)。版權(quán)方授權(quán)希賽網(wǎng)發(fā)布，侵權(quán)必究· 上一節(jié)· 本書簡(jiǎn)介· 下一節(jié)第 4 章：系統(tǒng)性能評(píng)價(jià)作者：希賽教育軟考學(xué)院    來(lái)源：希賽網(wǎng)    2014年04月18日Web服務(wù)器的性能評(píng)估4.