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北京邮电大学硕士论文基于1 2 e e 的网上办公系统的性能研究 独创性( 或创新性) 声明 本人声明所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所 知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰 写过的研究成果，也不包含为获得北京邮电大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材 料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢 意。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 本人签名： 茏d ! 超日期：坦年垒目垂盈 关于论文使用授权的说明 学位论文作者完全了解北京邮电大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校 攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京邮电大学。学校有权保留并向国家有关部 门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论 文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后遵守此规定) 保密论文注释：本学位论文属于保密在一年解密后适用本授权书。非保密论 文注释：本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。 本人签名：差型! 避日期：迎主皋华醛垦 导师签名：蕴型日期：兰型望! i 鱼 2 北京邮电大学硕士论文 基于j 2 e e 的网上办公系统的性能研究 基于j 2 e e 的网上办公系统的性能研究 摘要 信息技术的发展、网络软硬件价格的大众化、政府办公自动化的 需求，促进了电子政务的诞生与发展。它的到来不但可以提高政府的 办事效率和服务水平、加快信息的交流、增加信息的透明度、提高资 源的共享率、还可以加大群众对政府的监察力度，从而为建立一个精 简、高效、廉洁、公平的政府运作模式奠定了基础。科技司网上办公 系统就是政府信息化建设深入的一个产物，它是我们研究所应科技司 的要求开发的第一个电子政务系统。由于考虑到该系统多平台运行的 可能性，我们采用了移植性比较强、健壮性比较好、安全性比较高的 j 2 e e 平台与适合于广域网的b s 架构相结合的开发模式。目前该系 统已开发完成并投入了使用，在开发过程中，作者参与了多个模块的 设计与开发，对该系统的体系架构比较了解。虽然最终系统基本上能 满足客户的要求，但运行中也发现了诸多问题，尤其是性能方面的问 题，如果这些问题得到很好的解决，不但能完善科技司网上办公系统， 而且对我们以后开发同类型的系统也会起到一定的借鉴作用。基于这 个目的，论文研究了可能影响系统性能的各个因素，并探求优化性能 的诸多技术，利用这些技术对科技司网上办公系统的性能进行调整， 力求获得一条好的优化同类型电子政务系统性能的方式方法。 论文主要从五个方面进行了论述以及分析，包括性能优化目标主 体的选择、性能优化的理论基础、性能测试的方法以及测试工具的选 择、目标主体初始性能状况的测试、以及对目标主体性能的改进。在 性能优化目标主体部分的选择方面，将具有代表性的科技司网上办公 系统的外网首页和内网登录首页作为优化系统整体运行环境的研究 主体，而将逻辑比较复杂的公文处理模块作为优化应用程序本身的研 究主体。为了寻求性能优化的方式方法，性能优化理论基础部分从三 个方面进行了详细的分析，包括硬件的配置、软件环境的调整、以及 应用程序本身的改进等。目标系统的性能状况具体如何，得通过一种 有效的测试方法及工具进行测量，在性能测试的方法以及测试工具的 选择部分，论文介绍了几种测试基于j 2 e e 平台及b s 架构开发的应 用程序的方法，以及介绍了几款比较好的测试工具。为了找出影响科 技司网上办公系统性能的症结所在，在第四部分，利用前面介绍的方 北京邮电大学硕士论文基于j 2 e e 的同上办公系统的性能研究 法和工具对目标系统的性能进行了实际测试，并对测试的结果进行了 统计，这样在最后部分，对实际测试所得的统计结果进行了分析，找 出性能瓶颈，并对影响性能的因素做出假设，利用性能优化理论基础 部分研究的结果对目标主体的性能进行调整。 作者对科技司网上办公系统的性能进行了实际的测试，并利用论 文中研究的理论结果对其进行了调整。最终获取了一种比较好的优化 同类型电子政务系统性能的方式方法。 关键词：性能研究j 2 e e 网上办公系统 北京邮电大学硕士论文基于j 2 e e 的网上办公系统的性能研究 t h ep e r f o r m a n c er e s e a r c h 0 f0 a s y s t e r mb a s e do nj 2 e e a b s t r a c t t h e d e v e l o p m e n t o fc o m m u n i c a t i o n t e c h n o l o g y ；t h em a s sp r o c e s so f i n t e m e ts o r w a r ea n dh a r d w a r e p r i c e a n di nn e e do f a u t o m a t i c h a n d l i n go f g o v e m m e n to f f i c i a l b u s i n e s s p r o m o t e t h eb i r t ha n d d e v e l o p m e n to f e l e c t r o n i cg o v e m m e n t b u s i n e s s e n h a n c i n gt h eh a n d l i n ge f f i c i e n c ya n d t h el e v e lo f s e r v i c e s ，s p e e d i n gu p i n f o r m a t i o nc o m m u n i c a t i o n ，p r o m o t i n g i n f o r m a t i o nt r a n s p a r e n c y , i m p r o v i n gs p a r i n gl e v e lo f r e s o u r c e s ，e n l a r g i n g t h e s u p e r v i s o r yl e v e l ，t h e b u s i n e s se s t a b l i s ht h ef u n d a m e n t a l so fa s i m p l i f i e de f f i c i e n c y h o n e s ta n df a i rm o d e lo fh a n d i n gg o v e r n m e n t a f f a i r s t h ei n t e r n e t g o v e r n m e n t b u s i n e s s s y s t e m o f t e c h n o l o g y d e p a r t m e n ti s o n eo ft h e p r o d u c t so ft h eg o v e r n m e n tc o m m u n i c a t i o n d e v e l o p m e n tp r o c e s s i ti st h ef w s te l e c t r o n i cg o v e r n m e n t b u s i n e s ss y s t e m d e v e l o p e db yt h er e s e a r c hi n s t i t u t eu n d e rt h er e q u i r e m e n to ft e c h n o l o g y d e p a r t m e n t c o n s i d e r i n g t h ep o s s i b i l i t yo f m u l t i - p i a t f o r mm o t i o n ，w et a k e t h ej 2 e ep l a t f o r m w h i c hh a s1 1 i g ht r a n s p l a n ts t r o n gs a f e t yl i k e n e s sa n d t h ed e v e l o p m e n tm o d e lo fb ss t r u c t u r e ，w h i c hs u i t sb r o a da r e an e t n o w t h e s y s t e m h a d a l r e a d y b e e nf i n i s h e da n d p u t t e d i n t ou s e i nt h e d e v e l o p m e n tp r o c e s s ，t h ea u t h o rj o i n e di nd e s i g na n dd e v e l o p so f t h e m o d u l e sa n dh a sas o u n du n d e r s t a n d i n go ft h es t r u c t u r eo ft h es y s t e m a l t h o u g h t h e s y s t e m c a nf u l f i l lt h e r e q u i r e m e n t o fg u e s t al o to f p r o b l e m so c c u r r e d o nt h i sp u r p o s e ，t h ee s s a yr e s e a r c h e st h ee l e m e n t s ， w h i c hw i l l a f f e c tt h ep e r f o r m a n c eo ft h e s y s t e m ，a n dt r y t of i n dt h e t e c h n o l o g i e s t oe n h a n c et h ep e r f o r m a n c e u s i n gt h e s et e c h n o l o g i e st o a d j u s ti n t e r n e tg o v e r n m e n t b u s i n e s so f t e c h n o l o g y , t h ea u t h o rt r i e st og e t am e t h o dt oe n h a n c et h ep e r f o r m a n c eo fe l e c t r o n i cg o v e m m e n tb u s i n e s s s y s t e m o f t h ek i n d t h ee s s a yn a r r a t e sa n da n a l y z e sf r o mf i v e a s p e c t si n c l u d i n gt h e 北京邮电大学硕士论文基于j 2 e e 的网上办公系统的性能研究 c h o i c et h et h e o r yf u n d a m e n t a l s ，s u p e r i o rp e r f o r m a n c e ，t e s tm e t h o d s ，t h e t e s to fi n i t i a lt a r g e tc o n f o r m a n c e a n , dt h ei m p r o v e m e n t o ft h ep e r f o r m a n c e o ft h et a r g e t t h ee s s a yc h o o s e st h ef i r s to u t s i d ea n di n s i d en e tp a p e ro f t e c h n o l o g yd e p a r t m e n t a st h em a i nr e s e a r c h t a r g e t o ft h e s y s t e m p e r f o r m a n c ee n v i r o n m e n t ，t h eh a n d l i n gm o d u l e sw h i c hh a v ec o m p l e x l o g i c a st h er e s e a r c ht a r g e to fs y s t e mp r o c e s s t h ee s s a ya n a l y z e st h e e q u i p m e n to f t h eh a r d w a r e ，t h ea d j u s t m e n to ft h es o rw a r ee n v i r o n m e n t a n di m p r o v e m e n to ft h ep r o c e s ss y s t e m t og e te f f e c t i v et e s tm e t h o d so f t h ep e r f o r m a n c eo f t a r g e ts y s t e m ，t h ee s s a yi n t r o d u c es e v e r a lb e t t e rt e s t m e t h o d sa n dt o o l so nt h eb a s eo fj 2 e ep l a t f o r ma n db ss t r u c t u r e t o d e f i n e t h e p r o b l e m s a f f e c t e d t h e p e r f o r m a n c e o ft h e t e c h n o l o g y d e p a r t m e n ti n t e m e tg o v e r n m e n tb u s i n e s ss y s t e m ，t h ef o u r t hp a r to f t h e e s s a ya d d su pt h e c o n c l u s i o no ft h et e s t s i nt h el a s t p a r t ，t h ee s s a y a n a l y z e s t h es t a t i s t i c so ft h et e s t s ，t r yt of i n d st h eb o t t l e n e c k so ft h e p e r f o r m a n c e ，m a k e s o m e s u p p o s e o ft h ee l e m e n t sw h i c ha f f e c tt h e p e r f o r m a n c e a n dm a k es o m e a d j u s t m e n t s o ft h e p e r f o r m a n c e o ft h e t a r g e t t h ea u t h o rt e s tt h ep e r f o r m a n c eo f i n t e r n e tb u s i n e s sh a n d l i n gs y s t e m o ft e c h n o l o g yd e p a r t m e n t ，m a k es o m ea d j u s t m e n to nt h er e s u l t so ft h e r e s e a r c h a n da tl a s ta t t a i nab e t t e rm e t h o d so fh a n d l i n ge l e c t r o n i c g o v e r n m e n t b u s i n e s so f t h ek i n d k e yw o r d s ：p e r f o r m a n c er e s e a r c h ，j 2 e e ，o a - 6 北京邮电大学硕士论文 基于j 2 e e 的网上办公系统的性憾研究 1 1 论文背景 l _ 1 1 电子政务系统的由来 第一章绪论 信息化的快速发展，i n t e m e t 网的纵横贯通，网络软硬件价格接受度的合理 化，使得各行各业自动化水平日益提高，其中办公自动化是当前的一个趋势。它 的发展是一个不断进化的过程，随着电脑和网络技术的发展可以分为以下几个阶 段：办公电脑化、办公网络化、网络程序化、以及网络办公的智能化，办公变得 越来越轻松。办公自动化的出现，极大地提高了工作效率、节省运营成本、规范 单位管理、提高企业竞争力和凝聚力、使决策变得迅速科学。随着i n t e r n e t 技术、国际互联网络的发展，目前的办公自动化已由传统的局域网内互联互通上 升到了支持移动办公、远程办公管理等更广阔的领域。而近年来政府办公的自动 化需求也已提上日程，这种办公自动化系统也即现今非常流行的电子政务系统。 它有利于提高政府的工作效率、增强政府服务的透明度、实现政府办公的自动化 等等。 l - 1 2 电子政务系统的发展现状 根据联合国教科文组织的调查，8 9 的国家都在不同程度上着手推动电子政 务的发展，并将其列为国家级的重要事项。我国的电子政务在办公自动化、政府 上网、政策信息网上发布等基本实现之后，开始进行政务流程的系统整合和应用 实旋，并进入深入建设时期。一个高效公正的电子政府有望逐步形成，并带动整 个i t 产业走出低迷。 据有关消息称，我国的政府信息公开法、电子签章法即将出台。这 有利于政府行政办公信息的公开，加大透明度和群众监督，以促进政府办公服务 水平不断提高。在各部门推行电子政务过程中，电子签章是被呼吁最多也是必不 可少的环节。法案将把“电子签章”的有效性以法律形式确定下来，将极大提高电 子政务办公速度。 北京邮电大学硕上论文 基于j 2 e e 的同上办公系统的性能研究 1 1 3 电子政务系统的意义 电子政务的建设可以促进政府提高管理和服务的水平，主要表现在以下几方 面：1 、电子政务是国民经济和社会信息化的“牛鼻子”，发展电子政务可有力地 推进国民经济和社会信息化的进程。2 、电子政务是转变政府职能的“助推器”。 发展电子政务，可有效地增强政府的公仆意识，更好地为纳税人服务。3 、电子 政务是传递政令的“千里马”。电子政务可通过网络传递，提高政令推行的时效性， 提高工作效率。4 、电子政务是反腐倡廉的“好帮手”。5 、电子政务是政府与群 众之间的“连心桥”。6 、电子政务是节约行政开支的“好管家”。7 、电子政务是 政府信息资源的聚集库和开发中心。电子政务系统积累了大量的信息资源，经过 筛选、分类、整理和归纳，可转换成为政府工作的参考依据。经过整合的信意， 有助于资源共享，便于社会和企业利用，增强政府的指导和服务功能，发挥信息 资源的社会效益和经济效益。 1 2 技术背景 1 2 1 科技司网上办公系统简介 教育部科技司网上办公系统是一个典型的电子政务系统，该办公系统是北京 邮电大学现代网络教育技术研究所承担的教育部科技司的项目。该项目自2 0 0 3 年3 月实施，前后历经了九个月，目前已交付使用。由于是基于j 2 e e 平台开发 的，所以具有良好的移植性或跨平台性，在l i n u x 、w m d o w s 操作系统和m o z i l l a 、 i e 、n e t s c a p e 等浏览器上都能正常运行。该网上办公系统由内外网组成，外网主 要向外界发布一些信息，内网满足日常办公需求，它由工作台、通知公告、新闻 参考、个人消息、考勤管理、规章制度、系统管理、职员列表、公文处理等几大 功能模块组成。由于功能模块较多，我只选择了其中比较熟悉、具有代表性的部 分进行研究。在该系统的研发中，我主要参与开发了公文处理模块，同时该模块 又是整个系统中逻辑比较复杂的一部分，它可能就是系统的性能瓶颈之一，所以 我在整体性能研究后，就选择公文处理模块作为我论文研究的模块部分的重点。 1 2 2 科技司罔上办公系统所用技术简介 教育部科技司网上办公系统是我们实验室开发的第一个自动化办公系统，由 于该系统服务的用户群不是很大发布的服务项目不是很多，业务逻辑也不是很 复杂我们开发时采用了j 2 e e 的三层模式以及b s 架构。客户层主要通过w e b 北京邮电大学硕士论文基于j 2 e e 的网上办公系统的性能研究 浏览器访问服务，用户端可能运行在w i n d o w s 或l i n u x 平台下，可能使用的是正 浏览器，也可能是m o z i l a 浏览器，还可能是别的浏览器，所以我们开发的界面 主要针对多平台的w e b 浏览器用户。表示层采用j s p 、s e r v l e t 、h t m l 、j a v a s c f i p t 、 x m l 相结合的技术。资源层通过d a o 、j d b c 访问企业资源，数据库端采用的是 m y s q l 。应用服务器采用a p a c h e - q - r e s i n 或者单用r e s i n 。项目开发工具采用的是 j b u i l d e r 、e d i t p l u s 或者记事本等编辑器。考虑到系统的规模、费用及日常维护等 因素，我们没有采用一些昂贵、庞大的组件( 如e j b ) ，虽然它们在很多方面有 独特的优势，但对于小型而简单的系统，我们采用的是经济而实惠的模式。 1 2 2 1j 2 e e 简介 开发该办公系统时我们采用的是j 2 e e 的框架。j 2 e e 是种利用j a v a2 平台 来简化企业解决方案的开发、部署和管理相关的复杂问题的体系结构。其技术的 基础就是核心j a v a 平台或j a v a2 平台的标准版，它不仅巩固了标准版中的许多 优点，例如”编写一次、随处运行”的特性、方便存取数据库的j d b ca p i 、c o r b a 技术以及能够在i n t e m e t 应用中保护数据的安全模式等等，同时还提供了对e j b ( e n t e r p d s ej a v a b e a n s ) 、j a v a s e r v l e t sa p i 、j s p ( j a v as e r v e rp a g e s ) 以及x m l 技术的全面支持。其最终目的就是成为一个能够使企业开发者大幅缩短投放市场 时间的体系结构。 j 2 e e 为搭建具有可伸缩性、灵活性、易维护性的系统提供了良好的机制。 它有很多优势，对我们来讲，以下的特点可能是我们选择它的重要原因。 支持异构环境；j 2 e e 能够开发部署在异构环境中的可移植程序，基于j 2 e e 的应用程序不依赖任何特定操作系统、中间件、硬件。因此设计合理的基于j 2 e e 的程序只需开发一次就可部署到各种平台。这在典型的异构企业计算环境中是十 分关键的。j 2 e e 标准也允许客户订购与j 2 e e 兼容的第三方的现成的组件，把它 们部署到异构环境中，节省了由自己制订整个方案所需的费用。 稳定的可用性：一个服务器端平台必须能全天候运转以满足公司客户、合作 伙伴的需要。因为i n t e r n e t 是全球化的、无处不在的，即使在夜闻按计划停 机也可能造成严重损失。若是意外停机，那会有灾难性后果。j 2 e e 部署到可靠 的操作环境中，他们支持长期的可用性。一些j 2 e e 部署在w i n d o w s 环境中， 客户也可选择健壮性能更好的操作系统如s u ns o l a r i s 、m mo s 3 9 0 。最健壮的操 作系统可达到9 9 ，9 9 9 的可用性或每年只需5 分钟停机时间。这是强壮性要求很 高的商业系统的理想的选择。 高效的开发：j 2 e e 允许公司把一些通用的、很繁琐的服务端任务交给中间 件供应商去完成。这样开发人员可以集中精力在如何创建商业逻辑上，相应地缩 短了开发时间。 北京邮电大学硕士论文基于j 2 e e 的同上办公系统的性始研究 这种基于组件，具有平台无关性的j 2 e e 结构使得j 2 e e 程序的编写十分简 单，因为业务逻辑被封装成可复用的组件，并且j 2 e e 服务器以容器的形式为所 有的组件类型提供后台服务。因为你不用自己开发这种服务，所以你可以集中 精力解决手头的业务问题。 1 2 2 2 科技司圈上办公系统的开发模式简介 教育部科技司网上办公系统采用了j 2 e e 的三层架构模式，它的模式架构图 如下1 1 图所示： 1 3 研究内容及意义 图1 1 网上办公系统的模式架构 由于考虑到科技司网上办公系统的实际使用情况，开发中我们没用一些成熟 的组件来管理系统的一些系统级服务，所以对开发人员来讲很多服务都是手工实 现的，比如异常处理、内存管理、安全管理、事务管理、业务处理等等。在这种 情况下，开发的系统虽然在一定条件下基本能满足需求，但也存在一些不足，而 对这些不足之处的研究与改进就显得非常有意义。由于性能问题对任何系统都是 十分重要的所以我想对该系统的性能进行研究，找出可能影响系统性能的各个 北京邮电大学硕士论文 基于j 2 e e 的网上办公系统的性能研究 方面，对这些方面进行分析，探求一种改善系统性能的方式方法。 1 3 1 科技司网上办公系统存在的性能问题 教育部科技司网上办公系统是我们所开发的第一个电子政务系统，虽然系统 已交付使用，但其实它不是一个很完善的系统。目前运行中已暴露了一些问题， 同时可能还存在一些隐藏的缺陷，这些都值得我们注意。所以对该系统进行全面 的研究( 包含性能研究) ，相信对我们改善系统以及今后的研发都会有定的意 义。 ( 1 ) 系统负载能力有限 当一定数目的用户同时访闻系统时，系统的反应会特别慢，甚至访闯失败、 服务器当机。比如每天上午上班的签到时间段和下午下班的签离时间段，会有多 个用户同时访问系统，如果这个问题不能得到很好的解决，势必会给用户的工作 带来大的影响。具体该怎么解决，是通过调整硬件配置，还是查找系统缺陷，从 而完善系统，这些还有待研究。 ( 2 ) 系统响应较慢 当访问信息量较大的网页时，系统的响应时间会较长。比如公文处理模块中， 当用户打开系统准备查看公文信息时，如果公文比较多，系统的反应就会比较慢， 这是该系统的一大比较严重的性能缺陷。究竟是什么原因造成的呢，是数据库访 问频繁，导致数据库负载过量，还是处理业务的逻辑不够简洁，应用程序编写繁 琐，还是其他别的原因，这些都有待详细的探讨。 ( 3 ) 服务器内存负载较大 当我们用专业的性能检测工具检测系统时，发现运行一些服务时服务器的内 存负载较大，具体什么原因导致的，有待以后研究。 因为目前还没有仔细的检测系统的性能，所以还有一些隐藏的问题没发现。 要解决好这些问题，就有待于对系统的性能进行全面的研究，当然研究有重点与 侧重点之分，有些改进可能要花费很大的精力，但效果不是很好，反之有些方面 可能稍加改进，收益却很丰厚。 1 3 2 研究内容及意义 电子政务系统是目前政府办公自动化的一个趋势，而高效可靠的办公环境是 对系统的一个最基本的要求，本文稽在研究影响基于j 2 e e 开发的电子政务系统 性能的各个方面，从而寻求一种系统性地解决类似的应用程序的性能问题的途 径，并通过这条途径试探性地完善教育部科技司网上办公系统的性能。 北京邮电大学硕士论文基于j 2 e e 的两上办公系统的性能研究 第二章目标系统描述 2 1 教育部科技司网上办公系统的描述 教育部科技司网上办公系统分为内外网两部分，外网主要用于对外发布一些 信息，内网用于内部人员办公，其功能模块架构图( 也即体系架构图) 如下2 一 l 图所示： 图2 一l 科技司网上办公系统功能模块架构 北京邮电大学硕士论文 基于j 2 e e 的同上办公系统的性能研究 作为系统整体性能研究，我选择科技司网上办公系统的外网首页以及内网的 首页一工作台界面作为研究目标主体。由于这些部分的实现逻辑不复杂，其性能 的影响基本上不是来自代码的实现方式，而主要是系统的整体配置状况，所以通 过这些部分的性能研究，达到优化系统的整体配置，如硬件、软件( 操作系统、 m 的参数配置、数据库的调整、应用服务器的调整) 、以及应用程序本身的一 些参数配置，使得从整体上改善系统的运行环境。 2 2 公文处理模块的描述 公文处理模块是为科技司内部办公人员设计的一种无纸化网上处理公文的 便捷方式。办公人员可以通过该模块的相应部分进行在线填写公文、上传公文、 修改公文、运转公文、审批公文、发布公文、以及查询公文。公文的流转采用系 统自动控制与办公人员手工调整相结合的方式，比如科技司的总运转员可以通过 公文处理模块中专为其设计的运转界面决定或选择是结束该公文的运转、退回该 公文、运转到哪个部门、编号存档、发布该公文( 可以指定发布的范围) 或运转 到科技司外部其它单位等等。其界面如下2 2 图所示： 图2 - - 2 科技司运转员运转界面 公文处理模块的逻辑比较复杂，它性能的优劣不但受系统整体配置环境的影 响，还受逻辑处理的方式、具体代码的编写技巧等其它因素的影响。而系统运行 环境的优化部分准备通过对外网的首页访阔的研究得到调整，所以该部分的研究 北京邮电大学硕士论文 基于j 2 e e 的碍上办公系统的性舱研究 主要从模块事务的处理逻辑的方式、具体代码的编写技巧等微观方面着手，通过 使用一些技巧对该模块的性能进行优化，作为这部分的研究主体，我选择发文稿 类中的司文类公文的整个处理过程作为优化部分。它的处理流程图如下2 3 图 所示： 、 图2 3 司发文处理流程 为了方便研究，我选取了公文的拟稿并提交部分，即流程图中的拟稿人从拟 稿到将拟好的公文提交到业务处领导部分。该过程涉及的界面及界面间的流转关 系如下2 4 图所示： 图2 4 司文一发文稿类公文的拟稿界面运转 北京邮电大学硕士论文 基于j 2 e e 的网上办公系统的性能研究 第三章性能优化理论基础 系统陛能的优化不是对系统的查漏补缺，它应该是一个系统的工程，贯穿于 应用程序生命周期的始末。包括需求阶段的性能指标设定，设计阶段的性能分析， 运行阶段的性能调整、性能监控等。优化性能最好的方法是先通过好的性能测试 工具检测目标主体( 包括代码级、功能模块级以及系统级) 的性能瓶颈，有针对 性地解决，以最小的代价达到目标。当然改进后的性能如何，还得通过测试工具 进行验证，这样反反复复地进行，直到解决了问题为止。本文着重研究运行阶段 的性能调整，以及设计阶段的性能控制与优化。 3 1 性能的定义 为了改善系统的性能，首先必须明确怎样衡量你系统的性能。在有些情况下， 好的性能意味着能够支持巨大的用户数量；在另外一些情况下，用户负载可能比 较小，好的性能可能仅仅是运行的尽可能快。为了更深入地分析，我们可以将开 发的j 2 e e 应用程序分成两个基本类别：交互式的一即终端用户与应用程序同步 交互，批处理或后端应用程序一即不需要直接与终端用户交互。对于交互式应用 程序，性能一般是通过大小和规划问题的容量来定义，例如能够支持指定的用户 数，并同时满足一些关键的参数，这些“必需的参数”可能包括特定的部署硬件， 或者是最大响应时间，也即这种情况下的测度有两个度量标准：同时发生的用户 数量和响应时间，具体的数值根据体系的需求而定。对于后端应用程序，性能统 计量是吞吐量，最流行的方式之一是每秒的事务处理，而事务处理在具体的场合 定义可能有所不同。比如对于s e r v l e t ，事务处理可能为一个请求。而对j m s ， 吞吐量可能就是消息。吞吐量并不能反映一个系统的性能好坏问题，比如你获得 了高的吞吐量但却付出了很大的代价( 比如1 0 0 的c p u 利用率、高的内存使 用值，或者超过用户忍耐极限的响应时间) 。尤其是对于交互式应用程序，它应 该与其它测度一起使用，才能更好地优化系统的性能。 3 2 性能调整的过程 性能调整是一门工程或科学，不能杂乱无章地进行。它是一个系统的过程， 贯穿于项目的整个生命周期，在不同的阶段采取不同的手段。以下图3 1 是性 北京邮电大学硕士论文基于j 2 e e 的网上办公系统的性能研究 能调整的过程图： 图3 1 性能调受过程 一般而言，性能调整包含以下几个步骤： ( 1 ) 使用工具测试系统是否满足性能要求。 ( 2 ) 使用工具或其它手工方式发现性能瓶颈。 ( 3 ) 假设瓶颈的原因。 ( 4 ) 测试假设。 ( 5 ) 如果假设成立，更改这一部分，使系统获得更好的性能。 ( 6 ) 测试确定更改是否真的提高性能，衡量性能提高的程度。 重复以上步骤，直到获得可接受的性能。 3 3 影响性能的几大关键因素 影响系统性能的因素有很多，若对这些因素了解得越多，发掘的方面越多， 那么就越能更好地对系统的性能进行控制、调整以及优化了。总的来讲，影响 j 2 e e 应用程序性能的关键因素有以下几大方面： 北京邮电大学硕士论文基于3 2 e e 的同上办公系统的性能研究 网络环境。如网速、权限配景等，对于应用于广域网的应用程序，这部分的 影响比较大，但这又是很难单方面控制的，不过随着科学技术以及i n t e m e t 等的 发展，这部分的影响会越来越小的。 硬件配置。如应用服务器、数据库服务器的内存、c p u 、体系结构等。 操作系统。如操作系统支持的并发线程数等因素。 5 a v a 虚拟机( j v m ) 。如m 的版本、内存管理机制、垃圾回收方式以及它 的一些参数的配置。 软件平台。如基于c o r b a 的相关产品、e j b 容器、应用服务器等。 数据库管理系统及其他相关软件。 j a v a a p p l e t 或应用程序。一个系统的好坏关键还是决定于所开发的应用程序 本身。 以上的排列次序并不代表其重要程度的顺序。以下介绍各关键因素影响性能 的相关方面以及相应的优化技术。 3 3 1 硬件配置 如有条件，硬件配置当然是越高级越好，但若条件不允许，那么就得根据需 求合理分配，尤其是一些大型的分布式应用系统，如采用集群服务器、远距离分 布式多服务器等。比如，若数据库访问比较频繁且数据量比较大，用性能测试工 具检测到数据库的读写比较慢，那么就应为数据库服务器设计好的硬件配置，相 反若数据量比较小，而数据的读写又不是很频繁，这种情况下就没必要为数据库 服务器配置昂贵的硬件环境了；若采用的是集群式服务器，还得考虑怎样在这些 服务器间分配硬件，以及各服务器间的连接传输方式等因素。 针对数据库服务器方面来讲，硬件方面的性能瓶颈常常有磁盘寻道、磁盘地 址的准确性( 比如当磁盘处在我们需要读取的数据的正确位置时，磁盘的读写 会比较快，尤其是在并行处理方式下) 、c p u 周期以及内存带宽等。磁盘寻道是 一个大的性能瓶颈，当数据开始增长以致缓存变得不可能时，这个问题会变得越 来越明显。对于大的数据库，当我们需要时常随机存取数据时，我们将至少需要 一次磁盘寻道进行读取以及几次磁盘寻道进行写入操作，这将会在一定程度上降 低系统的性能，为了将该影响降低到最小的程度，我们可以使用有低寻道时间的 磁盘。然而，对于磁盘寻道方面的问题，更换新的硬盘很难有很好的效果，并且 对数据库表的优化也不是很大，不过我们可以采用多个磁盘的方式，将数据分布 在多个磁盘上。为了增加可用磁盘轴的数量，并且减少寻道开销，可采用符号联 接文件到不同磁盘或分割磁盘的方式。 使用符号连接方式。这是将索引数据文件符号从正常的数据目录链接到其 北京邮电大学硕士论文基于1 2 e e 的网上办公系统的性能研究 他磁盘，也可以是被分割的磁盘的其他分区这样可能会取得更好的磁盘寻道和 读取时间。这种方式很多数据库都支持，比如m y s q l 数据库。 使用磁盘分割方式。使用该方式可将一块完整的磁盘分割成你想要的n 个磁 盘，这样可将不同类别的数据放到不同的磁盘上。如果你所存储的正常数据大小 接近于该磁盘分区的大小，或者你完美地排列过数据，比如将稍重要的数据( 它 能再生) 存在r a i d0 磁盘上，而将确实重要的数据( 像主机信息和日志文件) 存在 一个r a i d0 + i 或r a i dn 磁盘上，这种情况下你将会得到比较好的磁盘寻道性 能。不过分割的方式会受操作系统的限制，所以在分割时应先了解操作系统的一 些相关规定。 还有一种建议，如果你有足够的r a i v l ，你可以删除所有交换设备。因为一 些操作系统在某些情况下会使用一个s w a p 设备，即使此时你有足够的空闲内 存，这将会导致额外的开销，从而影响系统的性能。 关于硬件配置方面的问题，针对不同的应用系统，还会考虑到实际运行环境 因素的影响。 3 3 2 软件环境配置 除了合理的硬件配置外，还有很多影响系统性能的参数可调整，包括数据库、 j a v a 虚拟机( m ) 、操作系统、t c p i p 堆栈、w e b 服务器、网络、路由器等， 它们都有调节器或参数，可以通过调节它们以优化应用程序的运行环境。 3 3 2 1 优化数据库 数据库性能优化所遵循的基本原则就是：通过尽可能少的磁盘访问获得所需 要的数据。要评价数据库的性能，需要在数据库调节前后比较其评价指标：响应 时间和吞吐量之间的权衡、数据库的可用性、数据库的命中率以及内存的使用效 率。数据库的性能优化分两个阶段：数据库设计阶段和数据库运行阶段。设计阶 段：对其逻辑结构和物理结构进行优化设计，使之在满足需求条件的情况下，系 统性能达到最佳，系统开销达到最小；数据库运行阶段：采取操作系统级、数据 库级的一些优化措施来使系统性能最佳。 目前基于j 2 e e 开发所采用的数据库大致有o r a c l e 、s y b a s e 、m y s q l 等，每 种数据库的可调参数具体可从其手册中获得，可调节各个参数或一些核心参数， 通过性能测试工具测试调整后的情况，再比较各参数下的结果，选定使得性能最 优的组合。 ( 1 ) o r a c l e 数据库的调配 o r a c l e 数据库参数主要包括磁盘i o ，回滚段、r e d o 日志、s g a ( s y s t e m g l o b l e a r e a ) 参数，适当调整o r a c l e 数据库的参数可以提高系统性能，但不恰当的调整 也会降低系统的性能。o r a c l e 数据库的参数，一部分可以通过执行s q l 语句或 北京邮电大学硕士论文 基于j 2 e e 的网上办公系统的性能研究 o r a c l e 的工具d b as t u d i o 调整，另外一部分则必须通过修改服务器上o r a c l e 的安装目录下的文件i n i t o r a 来调整，i n i t o r a 文件一般放在o r a c l e 安装目 录a d m i n o r a c l e 服务名p f i l e 下。 a 、优化数据库磁盘i ，o 使用分布y o 减少磁盘竞争：将数据文件和r e d ol o g 文件分开；减少与o r a c l e 无关的磁盘y o 。 调整 c h e c k p o i n t s 。修改 i n i t o r a文件中的参数 l o g _ c h e c k p o i n t _ t i m e o u t 和l o g _ c h e c k p o i n t _ i n t e r v a l ，增大这两 个参数会减少i o 次数，提高系统性能。 调整l g w r 和d b w ni o 。调整i n i t o r a 中的参数l o gb u f f e r 以调节 l o g 缓冲区大小，把r e d ol o g 文件分为几个文件，放在不同的磁盘上；调整 i n i t o r a 中的参数d bw r i t e rp r o c e s s e s 。 b 、优化回滚段 若s y s t e m h e a d e rw a i t s ，r e a d ss y s t e mb l o c kw a i t s ，r e a d s r o l l b a c kh e a d e rw a i t s ， r o r b a c kb l o c kw a i t s 中的任何一个比率大于1 时，建议再创一个回滚段。若动 态分配次数较多可增大回滚段的初始容量。 c 、优化r e d o 日志 检测r e d o 日志缓冲区锁存：若其值接近0 时，则应加大i n i t o r a 中的 l o gb u f f e r 项的值。减少r e d o 日志转储y o 争用：将r e d o 日志分布在不同 磁盘中。 d 、优化系统全局区( s g a ) 使用s g a 的主要目的是为了在内存中存储数据，以利于快速访问。通过设 置初始化参数p r ep a g es g a = y e s ，在数据库启动时可以将整个s g a 读入 内存，这样会减少在启动后o r a c l e 达到全部性能的总的时间。 ( 2 ) m y s q l 数据库的调配 对于m y s q l 数据库来说，优化可从两方面着手。1 、写程序时注意使用合理的 语句，在合理的地方加上索引。2 、优化配置m y s q l 服务器。m y s q l 的参数可 使用m y s q l d - - - - h e l p 或者m y s q l a d m i n v a r i a b l e s 命令进行查看，它会生成一张所 有m y s q l 选项以及其可配置参数的表，并且会打印出相关的变量值，m y s q l 的可调参数太多，一般关键性的有如下几个。 b a c k _ l o g ：它表示在m y s q l 暂时停止回答新请求之前的短时间内，多少个 请求可以被存在堆栈中。此值要受操作系统的限制，试图设定b a c k _ l o g 高于操 作系统的限制将是无效的，其默认数值是5 0 。 c o n n e c tt i m e o u t ：m y s