發(fā)布時間：2020-06-01 11:35

【摘要】：為了高效使用服務(wù)器資源,云中心(如阿里云)會部署大量應(yīng)用,尤其是多層Web應(yīng)用,如淘寶網(wǎng)等大型電子商務(wù)網(wǎng)站。對于多層Web應(yīng)用,系統(tǒng)的性能會極大的影響用戶體驗和服務(wù)提供商的收益。一項亞馬遜的報告顯示系統(tǒng)每增加100毫秒的延遲就會損失1%的收益。提升Web系統(tǒng)性能的傳統(tǒng)方法是增加服務(wù)器數(shù)量或者更新硬件設(shè)備。但是,這種傳統(tǒng)方法不僅會增加成本,而且無法有效提高服務(wù)器的資源利用率。而軟資源是一系列可以決定系統(tǒng)性能的軟件配置,例如Web服務(wù)器中的線程,可以通過調(diào)節(jié)軟資源配置來優(yōu)化系統(tǒng)性能。因此,在有限的硬件資源情況下,如何調(diào)節(jié)軟資源配置來保證系統(tǒng)性能和提高資源利用率是一項巨大挑戰(zhàn)。同時,云中心里不同Web應(yīng)用的工作負載不同,不同的工作負載包含不同類型和比例的請求且在不同時間段內(nèi)變化較大。因此,如何針對混合負載進行精細化分析,進而準(zhǔn)確評估與優(yōu)化系統(tǒng)性能同樣是一項巨大挑戰(zhàn)。針對以上兩個挑戰(zhàn),本文從軟資源配置和混合負載建模兩個角度對多層Web應(yīng)用的性能進行分析與優(yōu)化。主要內(nèi)容概括如下:1、研究了軟資源配置對多層Web應(yīng)用性能的影響。對于多層Web應(yīng)用,從每層服務(wù)器中選取一種軟資源,通過對單一軟資源配置和多種軟資源配置兩類情況進行實驗和性能分析研究,發(fā)現(xiàn)各層服務(wù)器的軟資源之間相互依賴,相互影響,只有合理的調(diào)節(jié)各層的軟資源配置,才能改善系統(tǒng)的整體性能。2、針對軟資源配置問題,提出了一種基于排隊論和模擬退火算法的方法來優(yōu)化軟資源配置。該方法通過使用M/M/N排隊模型和Jackson排隊網(wǎng)絡(luò)對多層Web應(yīng)用進行理論建模,用于求解性能指標(biāo),然后在保證系統(tǒng)性能的前提下,通過采用模擬退火算法來對軟資源配置進行優(yōu)化。3、針對混合負載下的性能評估問題,首先分析了混合負載對多層Web應(yīng)用性能的影響;然后通過使用離散時間的馬爾可夫調(diào)制的泊松過程(Discrete-time Markov-modulated Poisson Process,DMMPP)對混合負載進行建模,分析了多層 Web應(yīng)用中每種請求的訪問比例;最后通過使用排隊論模型評估系統(tǒng)在混合負載情況下的整體性能。本文搭建了 RUBiS benchmark系統(tǒng)作為研究多層Web應(yīng)用性能的實驗環(huán)境。通過使用自動化測試框架,運行大量實驗采集了足夠的實驗測量數(shù)據(jù),主要包括服務(wù)器的CPU利用率、服務(wù)器的數(shù)據(jù)包傳輸速率、服務(wù)器的日志記錄、系統(tǒng)的性能指標(biāo)如吞吐量和平均響應(yīng)時間等。通過采用基于排隊論和模擬退火算法的軟資源配置優(yōu)化方法,針對不同的工作負載,我們可以通過優(yōu)化軟資源配置來保證系統(tǒng)的性能,如保證系統(tǒng)的平均響應(yīng)時間在1秒之內(nèi)。通過采用DMMPP對混合負載建模,所求的請求訪問概率與實際結(jié)果相比,最大誤差在2%之內(nèi)。在評估系統(tǒng)性能(響應(yīng)時間)方面,通過采用DMMPP/M/1隊列對多層Web應(yīng)用的服務(wù)器進行建模,模型分析結(jié)果比直接使用M/M/1隊列建模的準(zhǔn)確度提升了一倍。
【圖文】：

Ｃｅｎｔｏｓ邋７．０系統(tǒng)；每臺機器的硬件配置相同？？邋Ｉｎｔｅｌ邋Ｅ７５００邋３ＧＨＺ６４位處理器、４Ｇ內(nèi)逡逑存和５０ＧＢ硬盤；并且每臺服務(wù)器在局域網(wǎng)中通過使用千兆網(wǎng)線進行連接。三層架逡逑構(gòu)的ＲＵＢｉＳ系統(tǒng)的拓撲結(jié)構(gòu)如圖３－１所示。逡逑＾邋ｓｇ＾Ｓ＇邋？逡逑客戶端邐Ａｐａｃｈｅ邐Ｔｏｍｃａｔ邐ＭｙＳＱＬ－Ｃｌｕｓｔｅｒ逡逑Ｗｅｂ服務(wù)器層邐應(yīng)用服務(wù)器層邐數(shù)據(jù)片：服務(wù)器層逡逑圖３－１三層架構(gòu)的ＲＵＢｉＳ系統(tǒng)的拓撲結(jié)構(gòu)圖逡逑１３逡逑

圖３－３自動化測試框架的數(shù)據(jù)流逡逑（１）根據(jù)個性化的實驗配置生成控制實驗執(zhí)行的可執(zhí)行腳本文件
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TP393.09

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本文編號：2691427