Web应用服务器动态资源调度关键技术研究

摘要

随着企业应用环境逐渐向Internet网络分布式计算环境转移，企业级Web应用呈现出复杂性、动态性等特征，对位于中间件层的Web应用服务器性能优化提出了更高的要求，其中资源的利用和调度是影响服务器性能的关键问题。论文对Web应用服务器的资源调度问题进行研究，对其中的动态线程池管理机制和缓存替换策略开展工作，研究了利用启发式因素提升线程池处理用户请求和用语义缓存提高数据利用率的解决方案，以达到提升Web应用服务器性能的目标。
　　 首先，针对Web系统高负载高并发的特点以及如何在Web应用服务器运行期间动态调整线程池大小的问题，设计了一种动态线程池模型HDTP-QS。它在用户请求排队时，利用M/M/1/K/oo/FCFS排队系统减少用户请求的等待时间，然后通过响应系数和阻塞线程指标两个启发式因素来触发线程的创建、阻塞，实现运行过程中线程池大小的动态调整。实验表明利用HDTP-QS模型可使服务器在运行过程中动态调整线程池大小，提升了服务器的响应时间和吞吐量。
　　 其次，大量用户请求频繁与数据库交互会严重影响Web应用服务器的性能，缓存技术可用于减少请求与数据库的交互开销、提高服务器的响应速度。已有缓存替换策略主要考虑缓存对象本身属性，致使缓存命中率不高。为此，研究了在Web应用服务器中引入语义缓存，用语义描述后端数据库对象的关系片，在查询缓存时利用语义信息进行匹配，然后追踪分析用户访问时间性、访问内容量、业务关联三个特征，获取三个特征的引用率，在此基础上构建基于用户访问特征的缓存替换算法。实验表明，缓存的命中率有所提高，应用服务器的响应时间和吞吐量也得到改善。
　　 最后，在开放源代码的JBoss4.2.1应用服务器上对上述工作进行了原型研究和实验，引入动态线程池模型和语义缓存替换策略的实现，利用典型Web应用测试用例，在具有代表性的测试场景中，对原型系统进行了性能测试。实验表明，原型系统在响应时间和吞吐量等性能指标上总体较原始的JBoss服务器有所提高。