中广核集团WEB应用平台优化.doc

中广核集团WEB应用平台优化林树顺 黄天武 徐宏文 春增军（ 中国广东核电集团 信息技术中心 深圳 518124 ）摘要 本项目主要目的是在不增加资源或增加少量资源的前提下，通过优化WEB平台的应用程序、开发过程、数据库和WEB服务器，使用户能够快捷、安全和可靠地使用WEB应用平台。关键词 WEB应用 运行平台 优化本文主要应用系统缩写说明：CIS平台大亚湾核电运营管理有限责任公司综合信息平台NEW系统中广核工程有限公司综合信息系统GTC系统中广核技术中心管理系统YES系统阳江核电有限公司综合信息系统COL系统中广核一站式信息服务系统一、 项目背景目前中广核WEB应用平台主要包括集团公司内部网站、运营公司CIS网站、工程公司NEW网站、阳江公司YES网站和技术中心GTC网站。这些网站形成了各公司的综合信息系统，它是一个面向管理的辅助决策支持系统，是一个高度开放的信息中心，同时还是一个简便快捷的员工实用工具。综合信息系统高度集成与整合了各管理职能的各项活动，其开发与应用结束了公司信息系统建设的零散局面，打破了部门界限。它的开发推动了管理过程创新，通过信息的普遍共享，提升了管理透明度，增强了决策过程的科学性与严密性。综上所述，综合信息系统对各个公司的管理和信息建设起着重要作用，因此对WEB平台进行优化、搞高系统的性能，具体重大意义。随着中广核集团信息化建设的不断深入，以WEB方式为主的应用软件体现出明显的优越性，WEB应用平台的使用频率也迅速增长。综合信息系统的发展历程是一个不断的开发、投产、完善的过程，具有较长的软件生命周期，这些也导致WEB应用平台的负荷不断上升，服务器的稳定性、可靠性承受日益增大的压力。以CIS网站为例，2001年的主页访问量为1万次/天、在线用户为300人，大型应用模块较少，系统运行可靠。2003年主页访问量增长到3万次天、在线用户增长到850人，大量大型应用模块在WEB平台上运行，如TMS培训管理、DAMI文档管理、PdM预测性维修、MPM维修大纲、考勤管理系统等。WEB应用平台访问速度变慢，并发处理数量增多，性能下降，服务器资源紧缺。本项目的主要目的是在不增加资源或增加少量资源的前提下，通过优化WEB平台的应用程序、开发过程、数据库和WEB服务器，使用户能够快捷、安全和可靠的使用WEB应用平台。二、 技术创新点1、 WEB应用程序优化。 由于各个网站的主页访问量非常高，项目组设计了具有创新性的缓冲方案，较大的提高了网站访问速度；优化了重要公共模块、高度集成了综合提醒信息、统一了数据库连接，普遍提高了WEB应用程序的运行速度；采用自主设计的缓冲技术由于公司的WEB应用数量增长迅速，网站访问量不断增大，服务器的负荷也迅速增加，要解决这一问题，首先需要了解WEB应用的访问方式。下图是WEB应用问原理示意图：瓶 颈用户浏览器 WEB 服务器 数据库服务器访问过程：用户在浏览器中提交一个访问请求，经WEB服务器处理，把数据操作请求发给数据库服务器，然后再把操作结果原路返回给用户。经过我们对服务器的监控，发现瓶颈在WEB服务器和数据库服务器之间，我们设法把常用的数据临时存放在WEB服务器中，这样一来，用户就能直接从WEB服务器得到需要的内容。在Internet Information Server(IIS)中存在Application变量存放区，该变量对每一个前来访问的用户都是唯一的。如果把访问频率很高的、公共的信息存放在Application变量中，用户需要的信息就从这些变量中读取，而不需要去访问数据库，这将大大提高网页的效率。这是我们缓冲技术的关键。每组存放在Application变量中的信息分为状态标记和内容信息，状态标记指明该内容是否为最新，如果不是最新的，下次访问时将自动从数据库中得到最新的信息。以下流程指明了访问信息组A的过程：否用户请求信息A判断信息A的标记是否为最新返回信息A的内容提交更新信息A内容的数据库操作数据库操作是用户更改了信息A的内容浏览器服务器数据库实施缓冲技术前后相关数据对比：对比项目实施缓冲前实施缓冲后访问某信息100次需要的数据库操作次数（期间该信息内容没有变化）100次1次访问CIS主页需要操作数据库次数10次0次查看新闻或通告内容需要的时间3秒小于1秒实施后每天能节省数据库操作数-30万次允许同时在线人数（超过该人数系统将变得不稳定）450人大于980人通过以上对比数据可以说明，实施自主设计的缓冲技术后，WEB平台的性能得到了很大提高，系统容量大幅度增大，实施效果非常满意。 高度集成提醒信息WEB平台中很多业务系统都有事务需要用户处理，如果没有优化，用户必须进入每一个系统查询有没有自己的工作。这样会增加WEB平台的负荷，同时用户使用起来也非常不方便。为了解决此问题，我们建立了统一的提醒信息模块，把多个业务系统的提醒信息整合在一起，用户只需要进入公司主页便能弹出他所需要的信息，点击相关链接便能直接打开业务系统的具体窗口。WEB平台中的时间管理系统是员工工作时间的管理工具，作为一般的日程管理应该具有到时提醒功能，WEB方式数据是单向传递的，服务器不能主动向客户机传递信息，所以WEB方式的定时提醒不能采用CLIENT/SERVER的解决方法，经过技术研究自行开发了WEB定时提醒机制。同时，BP机和OUTLOOK邮件也是提醒信息的重要媒体。目前我们已经把考勤管理系统、COL信息服务、任务督办系统、改进计划、OA系统等业务系统的提醒信息集成起来，提高了系统性能也方便了用户的工作，总体应用效果良好。 统一数据库连接WEB应用平台使用了ORACLE数据库作为各模块统一的数据库系统，为了统一数据库管理，我们对数据库的连接方式进行了统一设计，模块开发人员不需要自己在程序中连接数据库，只需要采用代码包含技术(Include File技术)，把有关的代码应用到程序中就可以使用数据库了。 这样做数据库的密码和账号都不用公开，提高了数据库的安全性。如果需要更改数据库连接时，只需要维护单一文件，既方便帐号/密码的定期维护，又便于移植到其他数据库上。 优化重要公共模块在WEB应用平台建设初期，为了系统的规范性和公用性，开发了一系列公共模块，为快速搭建WEB平台起到了重要作用。近年来，随着用户不断提出新的要求，我们主要做了以下优化和改进：优化和完善了Xselect部门人员选择模块，增加了从用户组选择人员功能，采用临时文件存取技术，加快了程序的运行效率。优化OUTLOOK邮件发送程序，提高系统安全性。原来的邮件系统是可以发送匿名邮件的，这样病毒就容易对邮件服务器造成攻击。我们将匿名发送改为实名发送，申请了发送邮件的专用帐号，保证了系统的安全和可靠。 Xinfo信息模块增加了初审和复审功能，为网页信息的提交、初审、复审、发布起了重要作用。2、 WEB应用开发过程优化。 WEB应用程序按照开发标准进行设计和开发，然后根据审核标准通过审核的WEB应用程序才投入使用，这个优化过程保证了WEB应用程序的质量和安全。WEB应用平台是一个大容器，所有WEB应用程序都在其中运行，如果某些程序写得不好，便会影响整个WEB平台的效率，为此我们制定了投产前需要执行的WEB应用审核标准避免应用程序出现以下问题：l 占用过多的服务器内存l 程序中存在安全漏洞l 算法过于复杂l 程序编码运行效率低l 占用过多的CPU时间最后，按照WEB应用审核标准得出WEB应用审核报告，指出WEB程序的问题所在，返回相关开发人员进行优化。这种方法看似简单，但能对WEB应用程序的质量进行严格把关，较好地保证了WEB平台的稳定性和可靠性。3.WEB数据库优化。3.1 数据库系统现状l WEB数据库服务器配置情况P04是WEB平台的主要数据库服务器，硬件为IBM PC服务器，4个PIII 700Mhz CPU、4GB内存，共136GB磁盘空间。l 数据库情况系统原安装Oracle Server 8.05数据库，为web应用主数据库。该数据库同时是BMS、EFS、 FPIS、RCM、SEITRADB等系统的数据库服务器。Oracle系统安装在D:orant目录，数据存放在E:ORADATA目录。l 存在问题长期以来，CIS用户会话数超过500个，性能急剧下降，造成每天早上刚上班用户普遍反映CIS慢的情况。 基于以上情况，我们决定对数据库进行优化并升级到ORACLE。3.2 系统升级按以下步骤对数据库进行升级：1 重起数据库（RESTART DB）。2 数据库全库备份（EXP FULL=Y），备份的DMP文件拷贝到其他服务器上一份。3 系统以下注册表备份：ORACLE相关注册表内容HKEY_LOCAL_MACHINESOFTWAREORACLE, HKEY_LOCAL_MACHINESYSTEMCurrentControlSetServices4 删除ORACLE相关注册表内容，环境变量PATH中数据库相关信息。5 重起P04服务器。6 安装Oracle 8i (8174)软件于E:oracle目录。7 安装Oracle 8174软件。8 建新库：运行DBCA，建DB。9 运行脚本建表空间，数据文件位于E:ORADATA1目录。10 恢复文件SQLNET.ORA、TNSNAMES.ORA11 修改参数GLOBAL_NAMES=FALSE、调整SORT AREA、BLOCK FUFFERS、PROCESS、open_cursors等参数。调整后的SGA大小930MB，约为物理内存的1/4。12 修改回退段rollback_segments = ( RBS0, RBS1, RBS2, RBS3, RBS4, RBS5, RBS6, RBS7, RBS8, RBS9)。13 导入数据到Oracle 8i数据库（IMP FULL=Y）。3.3 性能优化1 、删除原没用的30多个rollback_segment，只保留system和RBS0-RBS9；RBS表空间调整为1024MB。2 、删除各应用独立的临时表空间20多个，TEMP表空间大小调整为1024MB，所有应用公用。3 把3个redo log file由1MB调整为10MB。4 CIS软件表空间CIS_DATA和CIS_INDEX大小均调整为500M。5 CIS软件数据（tables）从system表空间迁移到CIS_DATA表空间。6 CIS软件索引数据从CIS_DATA表空间迁移到表空间CIS_INDEX。3.4 测试效果经过对数据库优化和升级，调整了数据库系统的配置，使其达到最佳状态，同时网页访问的速度也得到了较大提高。使用专用工具SQL*Plus测试，发现P04数据库性能至少提高一倍。4、WEB服务器优化。4.1 构造安全的WEB服务器 要创建一个安全可靠的Web服务器，必须要实现Windows 2000和IIS的双重安全，因为IIS的用户同时也是Windows 2000的用户，并且IIS目录的权限依赖Windows的NTFS文件系统的权限控制，所以保护IIS安全的第一步就是确保Windows 2000操作系统的安全：1确保Windows 2000操作系统的安全l 安装最新WINDOWS Service Pack，并且及时更新最新补丁l 使用NTFS文件系统，以便对文件和目录进行管理。l 彻底关闭默认共享，打开注册表编辑器，展开 “HKEY_LOCAL_MACHINESYSTEMCurrentControlSetServicesLanmanServerParameters”项，添加键值AutoShareServer，类型为REG_DWORD，值为0。l 修改共享权限：建立新的共享后立即修改Everyone的缺省权限，不让Web服务器访问者得到不必要的权限。l 为系统管理员账号更名，避免非法用户攻击。l 禁用TCP/IP 上的NetBIOS：鼠标右击桌面上网络邻居 属性 本地连接 属性，打开“本地连接属性”对话框。选择Internet协议(TCP/IP)属性高级WINS，选中下侧的“禁用TCP/IP上的NetBIOS”一项即可解除TCP/IP上的NetBIOS。l 将服务器配置为应用程序服务器：单击“开始”，指向“设置”，单击“网络和拨号连接”，选择“本地连接”并打开其属性，选择“Microsoft 网络上的文件和打印机共享”并打开其属性，在“服务器优化”选项卡中，选择“最大化网络应用程序数据吞吐量”。 l 修改注册表，减小拒绝服务攻击的风险。打开注册表：将HKLMSystemCurrentControlSetServicesTcpipParameter下 SynAttackProtect的值修改为2，使连接对超时的响应更快。2保证IIS自身的安全性l 不要将IIS安装在系统分区上，并且要修改IIS的安装默认路径。l 删除不必要的虚拟目录：IIS安装完成后在wwwroot下默认生成了一些目录，包括IISHelp、IISAdmin、IISSamples、MSADC等。l 删除危险的IIS组件“默认安装后的有些IIS组件可能会造成安全威胁，例如 Internet服务管理器(HTML)、FTP Service、SMTP Service和NNTP Service、样本页面和脚本，避免更多的非法访问和攻击。l 为IIS中的文件分类设置权限：除了在操作系统里为IIS的文件设置必要的权限外，还要在IIS管理器中为它们设置权限。一个好的设置策略是：为Web 站点上不同类型的文件都建立目录，然后给它们分配适当权限。例如：静态文件文件夹允许读、拒绝写，ASP脚本文件夹允许执行、拒绝写和读取，EXE等可执行程序允许执行、拒绝读写。l 删除不必要的应用程序映射：ISS中默认存在很多种应用程序映射，除了ASP的这个程序映射，其他的文件在网站上都很少用到。在“Internet服务管理器”中，右击网站目录，选择“属性”，在网站目录属性对话框的“主目录”页面中，点击配置按钮，弹出“应用程序配置”对话框，在“应用程序映射”页面，删除无用的程序映射。如果需要这一类文件时，必须安装最新的系统修补补丁，并且选中相应的程序映射，再点击编辑按钮，在“添加/编辑应用程序扩展名映射”对话框中勾选“检查文件是否存在”选项。这样当客户请求这类文件时，IIS会先检查文件是否存在，文件存在后才会去调用程序映射中定义的动态链接库来解析。l 保护日志安全：日志是系统安全策略的一个重要环节，确保日志的安全能有效提高系统整体安全性。修改IIS日志的存放路径：默认情况下，IIS的日志存放在%WinDir%System32LogFiles，黑客当然非常清楚，所以最好修改一下其存放路径。在“Internet服务管理器”中，右击网站目录，选择“属性”，在网站目录属性对话框的“Web站点”页面中，在选中“启用日志记录”的情况下，点击旁边的属性按钮，在“常规属性”页面，点击浏览按钮或者直接在输入框中输入日志存放路径即可。 修改日志访问权限，设置只有管理员才能访问。 l 禁用TSInternetUser账户。IUSR用户的权限也应该尽可能的小。4.2 IIS性能优化导致IIS服务性能不良的原因有两个方面。一个是人为的，也就是说管理员在安装、配置IIS的时候没有进行优化或者配置错误。另一个则是客观上的，随着运行的服务种类，以及访问人数的增加，服务器原有的硬件配置已不能满足要求了。1在服务器配置上优化IIS性能l 优化注册表设置，表项如下：HKEY_LOCAL_MACHINESystemCurrentControlSetServicesInetInfoParameters DisableMemoryCache REG_DWORD 范围： 0, 1默认：0请确定此参数在所有生产服务器上全都设为 0。如果将此参数设为 1，则会停用缓存。虽然在侦错时停用缓存是很有用的，但却会严重损害生产服务器的性能。ListenBackLog REG_DWORD范围： 1 到 300默认：15这个参数会指定在一个队列中，等待服务器处理的最大使用中连接数目。增强的 IIS 功能通常会免去使用或修改这个项目的需要，但是如果遇到超大量的使用率，则你可以将此值调整到 300。MaxPoolThreads REG_DWORD 范围： 0 - 无限制默认：4 这个参数会指定每一个处理器要建立的缓冲池线程数目。一条缓冲池线程会看守一个网络请求并处理它。MaxPoolThreads 计数不包括 ISAPI 应用程序使用的线程。在默认情况下，只有 4 个 CGI 应用程序可以同时执行。如果执行很多个 CGI 应用程序，则必须增加此值。一般来说，最好不要为每一个处理器设置超过 20 条线程。MaxCachedFileSize REG_DWORD范围： 0 - 无限制 (以字节测量)默认：262,144 字节 (256KB)，如果注册表中没有值的话。 这个参数会决定能放在缓存中的最大文件大小。IIS 不会缓存大于 MaxCachedFileSize 字节的文件。如果您正在执行大型的专用 Web 服务器，则可以将此值添加到注册表，以增加缓存可以保留的文件大小。MemCacheSize REG_DWORD范围： 0 MB - 总计 MB 的可用 RAM默认：50% 的可用内存。这个参数会指定 IIS 将用于其本身文件缓存的最大内存容量。如果 IIS 不需要这么多内存，则剩余的内存可供其它应用程序使用。如果注册表中没有此值，则 IIS 最多只会使用到 Web 服务器上可用内存的一半l 将服务器的页交换文件分布到多个物理磁盘上，不要将其放在与WIndows引导区相同的分区中。 l 检查IIS服务器上的服务列表并保持尽量少的服务。Windows 2000 Resource Ki一个有用的程序tlist.exe，它能列出每种情况运行在svchost 之下的服务。运行这个程序可以寻找到一些你想要知道的隐藏服务。任何含有daemon几个字的服务可能不是Windows本身包含的服务，都不应该存在于IIS服务器上。l 最好把所有的数据都储存在一个单独的分区里。然后定期运行磁盘碎片进行整理，以保证在存储Web服务器数据的分区中没有碎片。l 启用“保持HTTP连续”可以改善1520%的执行效率；不启用日志记录可以改善58%的执行效率；应用程式保护设定为低(IIS进程)时执行效率较高；增加缓存所有请求的ASP文件数量可以改善执行效率；不使用CGI程式，一般而言ASP比CGI可能快10倍；不启用ASP脚本调试功能也可以改善执行效率；不要例行或定期地重新启动 IIS 服务器，而应使用 IISReset.exe 公用程序。4.3 IIS性能监控手段与方法1、 内存通常系统中所发生的问题是由于内存不足所导致出来的问题。因为IIS 文件缓存默认是使用最多一半可用的内存，因此内存越多，IIS 文件缓存就越多。可以使用内建在Windows 2000 中的 性能 工具来监视性能。有关计数器的说明：l 内存：Page Faults/sec、MemoryPages Input/sec及MemoryPage Reads/sec。如果有个程序请求内存中的一页，但系统无法在所需的位置上找到它，就会构成一个分页错误。如果此页位于内存中的其它位置，则此错误便称为软件分页错误。如果必须从磁盘获取此页，则此错误便称为硬件分页错误。大部分的处理器可以处理大量的软件错误而不会引起任何后果。但是，硬件错误却会导致严重的延迟。Page Faults/sec是指处理器处理错误页 (包括硬件及软件分页错误) 的整体速度。Pages Input/sec是指为了解决硬件分页错误而从磁盘读取的总页数。Pages Reads/sec是指为了解决硬件分页错误而读取磁盘的次数。Pages Input/sec会大于或等于Page Reads/sec，如果这些数字都很低，则服务器可以快速地响应请求。如果很高，则可能用了太多的内存在缓存处理上，而没有留足够的内存供系统的其它部份使用。必须在服务器上添加 RAM 的容量，但是降低缓存的大小也是可行的。l 内存：Cache Bytes、Internet Information Services GlobalFile Cache Hits %、Internet Information Services GlobalFile Cache Flushes，及 Internet Information Services GlobalFile Cache Hits。第一个计数器Memory : Cache Bytes显示文件系统缓存的大小，其默认为最多使用 50% 的可用物理内存。由于当缓存的内存快要不足时，IIS 会自动调整它，所以请留意这个计数器行进的方向。第二个计数器是缓存存取次数与缓存请求总数的比例，它会反应出此IIS 文件缓存的设置表现的好不好。对于主要由静态文件组成的网站来说，80% 以上的缓存存取次数应是个不错的数字。l 除了添加更多 RAM 外，请尝试下列技巧以增强内存性能改进数据组织、尝试映像或等量划分磁盘、以 ISAPI 或 ASP 应用程序取代 CGI 应用程序、加大分页文件、重新计数IIS 文件缓存、删除不需要的功能，以及将文件系统缓存的平衡值改成IIS 5.0 工作设置。2、 处理器容量随着用户请求从网站获得快速的响应时间，以及在这些网站上不断增加的动态内容，更加需要利用到快速、有效的处理器用量。当一或多个进程几乎耗尽所有处理器时，就会发生瓶颈。这会迫使准备好执行的进程线程必须在队列中等待处理器时间。Windows 2000 Server 上的 IIS 5.0 能有效地调配二至四个处理器。如果服务器上大多是静态内容，则备有两个处理器的计算机应已足够。如果是会动态生成的内容，则备有四个处理器的安装可以解决您的问题。不过，如果站点上的工作量需要大量的 CPU，则单一计算机将无法符合请求的数量。如果您的站点是这种情况，则应将它调配成跨多台服务器。如果已经在多重服务器上执行您的站点，请考虑添加更多服务器。使用内建在Windows 2000 中的 性能 工具来监视性能。有关计数器的说明：l System : Processor Queue Length。这个计数器显示了在由系统上所有处理器共享的队列中，等候执行的线程数目。如果这个计数器提供了两个或以上的自变量值，则表示手边就有一个处理器瓶颈。l Processor : %Processor Time。处理器瓶颈的特征是当网络适配卡及磁盘 I/0 仍保持正常的低容量时，处理器% 处理器时间的数字却很高。3、 网络容量、等待时间及带宽测量有效带宽最简单的方法是判定服务器是以哪个速度传送及接收资料的。有一些性能计数器可以测量服务器上许多组件中的数据传输。包括 Web、FTP 及 STMP 服务、TCP 对象、TP 对象及网络接口对象上的计数器。每一个计数器都会反应不同的 Open System Interconnectivity (OSI) 层。l Network Interface: Bytes Total/sec。若要判定网络连接是否存在瓶颈，可比较Network Interface: Bytes Total/sec计数器与网络适配卡总带宽。如果这个数字十分接近连接的容量，而处理器及内存的使用都很适中，则此连接也会是个问题。l Web Service: Maximum Connections 及 Web Service: Total Connection Attempts 。如果计算机上执行的其他服务也使用网络连接，则应监视Web Service: Maximum Connections及Web Service: Total Connection Attempts计数器，以检查Web服务器是否能够尽可能地使用它需要的连接数目。请记得将这些数字与内存及处理器使用量作比较，如此才能确定连接就是问题，而不是其它组件有问题。4、 磁盘最佳化若要确定磁盘存取的频率，记录下列计数器l Processor: % Processor Time, Network Interface Connection: Bytes Total/sec及PhysicalDisk: % Disk Time。如果这三个计数器的值都很高，则硬盘不会引起站点的瓶颈。但是，如果% Disk Time的值很高，但处理器及网络连接并没有饱和，则硬盘可能会造成瓶颈。如果服务器上没有启用Physical Disk计数器，使用diskperf -yd 指令。5、监视网络应用程序 若要判定Web 服务器是否造成瓶颈，监视下列性能计数器l Active Server PagesRequests/Sec、Active Server PagesRequests Executing、Active Server PagesRequest Wait Time、Active Server PagesRequest Executing Time 及 Active Server PagesRequests Queued。Active Server PagesRequests/Sec不含静态文件或其它动态内容的请求，它会根据 ASP 网页的复杂度及Web 服务器的容量明显地变动。如果这个计数器在服务器上的传输量处于尖峰期间出现低值的话，则应用程序可能会导致瓶颈。Requests Executing显示目前正在执行的请求数目；Request Wait Time显示最近的请求在队列中等待的毫秒数；Request Execution Time显示最近的请求花在执行上的毫秒数。理想的状态是Requests Queued 及Request Wait Time应保持接近 0，但它们会在不同的载量下起伏变动。最大Requests Queued数目是由 AspRequestQueueMax 的 Metabase 设置来决定。如果达到此限制，则客户端浏览器将显示 HTTP 500/ 服务器太过忙碌。如果这些数字大幅偏离了预计的范