（控制理论与控制工程专业论文）基于sql+server数据库的性能调优策略与研究.pdf

哈尔滨理工大学工学硕十学位论文 基于s q ls e r v e r 数据库的性能调优策略与研究 摘要 随着计算机科学技术和电子信息的巨大发展，各个企业都建立起了各自 的信息系统。而数据库作为信息系统的核心和基础，也被越来越广泛的应 用。因此数据库的性能一直受到业界的普遍关注。 传统的性能测试工作采用手工的方式，不可能模拟大批量用户并发访问 系统时的真实情况，效果不是很理想。随着技术手段的不断进步出现了很多 借助相关的软件测试工具来模拟大量用户并发的场景，从而对系统性能进行 考察。 l o a d r u n n e r 作为专业的性能测试工具，通过模拟成千上万的用户对被 测应用进行操作和请求，在实验室环境中精确重现生产环境中任意可能出现 的业务压力，然后通过在测试过程中获取的信息和数据来确认和查找软件的 性能问题，分析问题产生的原因。， 本文介绍了l o a d r u n n e r 性能测试的一般流程，并介绍了其工作原理和 利用它对一个实际系统进行性能测试的详细过程。包括创建脚本，运行方 案，监控方案，分析结果。 论文研究数据库性能问题，介绍了数据库性能调整的研究背景以及论文 的立题意义，涉及性能调整的概念、目标、总体策略和步骤。另外对 l o a d r u n n e r 测试过程进行了阐述和分析。接下来在目标服务器上创建测 试，用终端模拟并发用户对s q ls e r v e r2 0 0 0 数据库服务器所在的系统进行 操作。通过详细的测试，得出数据库性能优化的目标，而后采用从上至下的 优化策略，从应用系统，数据库服务器，操作系统和硬件这四个层面分别提 出了优化调整建议，特别针对调优应用，给出多种具体的优化s q l 语句的 方法，并且进行了验证。在完成所有的调整之后，再次用l o a d r u n n e r 对系 统进行全面的测试，从事务的响应时间，吞吐量以及平均每秒点击次数这三 项重要指标上验证了系统性能有了显著的提高，达到了预期的目标。 关键词s q ls e r v e r ；数据库；性能调优；l o a d r u n n e r 哈尔滨理工大学t 学硕上学位论文 s t r a t e g ya n ds t u d yo ft u n i n gd a t a b a s e p e r f o r m a n c eb a s e do ns q ls e r v e r a b s t r a c t w i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to fc o m p u t e rs c i e n c ea n dd i g i t a li n f o r m a t i o n ， a l m o s te v e r yc o r p o r a t i o nc r e a t e st h e i ro w n e ri n f o r m a t i o ns y s t e m a st h ec o r ea n d b a s i cc o m p o n e n to ft h e s ei n f o r m a t i o ns y s t e m s ，d a t a b a s ei su s e dm o r ea n dm o r e i nt h e s es y s t e m s s om a n ya t t e n t i o n sa r ep a i dt ot h ed a t a b a s ep e r f o r m a n c e t h et r a d i t i o n a lp e r f o r m a n c et e s t i n gi su s u a l l yd o n em a n u a l l y ，t h u si ti s i m p o s s i b l et os i m u l a t et h ea c t u a lc o n d i t i o nw h e nl a r g eq u a n t i t i e so fc o n c u r r e n t u s e r sg e ta c c e s st ot h es y s t e m w i t ht h ed e v e l o p m e n to ft e c h n o l o g i e s ，m o r ea n d m o r es o f t w a r e sh a v eb e e nd e s i g n e dt os i m u l a t et h ec o n c u r r e n t u s e rs c e n e sa n d c a r r y o u t p e r f o r m a n c et e s t i n g ，w h i c he x p l o r e s t h e s y s t e mp e r f o r m a n c e s u c c e s s f u l l y l o a d r u n n e ri sap r o f e s s i o n a lp e r f o r m a n c et e s t i n gt 0 0 1 b ys i m u l a t i n gt h e c o n d i t i o nt h a tt h o u s a n d so fu s h e r s r e q u e s t a n d o p e r a t e t h e a p p l i c a t i o n s i m u l t a n e o u s l y , p o s s i b l et a s kp r e s s u r ei nt h er e a lc o n d i t i o nw i l lo c c u rr a n d o m l y i nt h el a be n v i r o n m e n t ，b ya n a l y z i n gt h ei n f o r m a t i o na n dd a t aa c q u i r e di nt h e t e s t i n gp r o c e s s ，t h ep r o b l e mc a u s i n gs o f h v a r ep e r f o r m a n c ep r o b l e mw i l lb ef o u n d a n ds o l v e d t h eg e n e r a lp r o c e s so fl o a d r u n n e rp e r f o r m a n c et e s t i n gt ot h es y s t e mi s d e s c r i b e d ，a n di t sw o r k i n gp r i n c i p l ei sp r e s e n t e d a na c t u a ls y s t e mh a sb e e n t e s t e d b ye m p l o y i n gl o a d r u n n e r , a n dt h ed e t a i l e dp r o c e s sw h i c hi n c l u d e s c r e a t i n gs c r i p t ，o p e r a t i n gs c h e m e ，m o n i t o r i n gs c h e m e ，a n da n a l y z i n gr e s u l t sh a s b e e ng i v e n d a t a b a s ep e r f o r m a n c et u n i n gp r o b l e mi sr e s e a r c h e di nt h ep a p e r f i r s t ，t h e r e s e a r c ha n dd e v e l o p m e n to f d a t a b a s ep e r f o r m a n c et u n i n ga n ds t u d yv a l u eo ft h i s t h e s i sa r ei n t r o d u c e di ne x o r d i u m s e c o n d ，t h eb a s i cr e s e a r c hf r a m eo fd a t a b a s e p e r f o r m a n c et u n i n g ，i n c l u d i n gc o n c e p t i o n ，a i m ，s t r a t e g y a n da p p r o a c ha r e i i 哈尔滨理丁大学工学硕上学位论文 i n t r o d u c e d a n dt h e nl o a d r u n n e rt e s t i n gp r o c e s si sf u l l yd e s c r i b e da n da n a l y z e d ， t h et e s to nat a r g e ts e r v e ri sc r e a t e d u s i n gt e r m i n a le m u l a t i o no fc o n c u r r e n t u s e r so ns q ls e r v e r2 0 0 0d a t a b a s es y s t e mo p e r a t i o n ，ad e t a i l e dt e s t i n ga n d a n a l y s i si sc a r r i e do u t t h r o u g ht h ed e t a i l e dt e s t s ，t h eo p t i m i z a t i o ng o a l i s a t t a i n e d a n dt h e na p p l yat o pt od o w nm e t h o d o l o g y , a n dp r o p o s es o m et u n i n g s u g g e s t i o n sf r o mt h ea p p l i c a t i o nl a y e r , d a t a b a s el a y e r , a n do p e r a t i n gs y s t e ml a y e r a n dh a r d w a r el a y e ra s p e c t s e s p e c i a l l yf o rt h et u n i n ga p p l i c a t i o n s ，av a r i e t yo f s p e c i f i co p t i m i z a t i o nw a y s i s g i v e na n dv e r i f i e d a f t e r a l lt h ea d j u s t m e n t ， l o a d r u n n e ri sa d o p t e da g a i nt oc o n d u c tac o m p r e h e n s i v et e s t i n gw o r k t h e r e s p o n s et i m e ，t h r o u g h p u t a n da v e r a g en u m b e ro fc l i c k s p e r s e c o n dh a s a p p a r e n t l yi m p r o v e d ，w h i c ha c h i e v e st h ee x p e c t e dg o a l k e y w o r d ss q ls e r v e r , d a t a b a s e ，p e r f o r m a n c et u n i n g , l o a d r u n n e r i i i 哈尔滨理工大学硕士学位论文原创性声明 本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文基于s q ls e r v o r 数据库的性 能调优策略与研究，是本人在导师指导下，在哈尔滨理工大学攻读硕士学位期 间独立进行研究工作所取得的成果。据本人所知，论文中除已注明部分外不包含 他人已发表或撰写过的研究成果。对本文研究工作做出贡献的个人和集体，均已 在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。 作者签名：日期：年月日 哈尔滨理工大学硕士学位论文使用授权书 基于s q ls e r v e x 数据库的性能调优策略与研究系本人在哈尔滨理工大学 攻读硕士学位期间在导师指导下完成的硕士学位论文。本论文的研究成果归哈尔 滨理工大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。本人完全了解 哈尔滨理工大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门提 交论文和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权哈尔滨理工大学可以采用 影印、缩印或其他复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。 本学位论文属于 保密口，在年解密后适用授权书。 不保密囹 。 ( 请在以上相应方框内打) 作者签名： 导师签名： 慨 武雠 日期：o ( 年q 月c 7e 1 日期： 7 年午月c 。日 哈尔滨理工大学丁学硕 学位论文 第1 章绪论 1 1 课题研究的目的和意义 以计算机网络和数据库技术为基础的各种信息应用系统已成为当今信息社 会运行的基础，作为计算机应用研究领域的一个重要分支，数据库管理信息系 统已经渗透到社会生活及工作的诸多领域。数据库是核心，其性能与管理是涉 及各方面的全局性问题，是保证系统高效运行及安全的关键。随着计算机应用 的不断深入，m ss q ls e r v e r ，o r a c l e ，s y b a s e ，d b 2 等大型多用户数据库在客 户机服务器分布式计算环境下的许多领域得到了广泛应用1 。同时，为了适应 i n t e r n e t 技术的发展，它们相继对浏览器服务器( b r o w e r s e r v e r 简称b s ) 的计 算模式提供了支持。现代信息应用系统r 趋复杂，系统问基于同一信息平台上 的相互协作、相互交叉也日益紧密，对于大量数据的收集、加工、传递、存 储、处理等数据管理工作提出了新的发展要求，构建一个能满足当前信息应用 系统实现高效信息互用和处理需求的数据库系统支撑体系尤为重要。加之，由 于数据库应用系统所涉业务不断发展，使用数据库的用户不断增加，用户处理 吞吐量大，网络通信繁忙，数据库海量存储的迅速增长，从而使数据库的性能 问题变得愈加突出”1 。 数据库的性能最终决定数据库的可用性。对于大多数应用数据库而言，在 经过一段时间运行后，系统会存在一定的性能问题，可能涉及数据库硬件、数 据库服务器、应用程序和网络等方面。因此，基于数据库系统的性能调整对于 整个系统的正常运行起着至关重要的作用p 州。性能调整就是通过优化应用程 序、修改系统参数、改变系统配置硬件调整来改变系统性能。性能调整包括对 硬件配置、操作系统与关系型数据库管理系统配置，以及对访问这些组件的应 用的详细分析与优化。系统性能的判定标准依赖于性能衡量的研究，通常认为 性能的指标可以通过处理一个事务所需的i o 量、c p u 时间量以及响应时间来 衡量。性能会随特定环境的不同而变化，并受应用程序、体系结构和资源、服 务器以及并发活动的具体情况影响。 数据库性能调整是一项涉及多个层面的复杂工作，通过统一规划、系统分 析做出相应的调整方法和措施，可以提高数据库的稳定性和可用性，保障系统 高效地运行，解决系统瓶颈，节约系统开销，具有良好的应用价值，同时也对 哈尔滨理工大学工学硕l 学位论文 理论研究提供了一定的实践方法支持p 一。 当前各种大型的数据库应用系统中，数据量越来越大，数据处理越来越复 杂，对数据库安全和性能的要求也越来越高。如何充分利用现有的软硬件资 源，获得系统的最大吞吐量及数据处理能力已成为数据库应用系统中的一个重 要的研究课题。数据库系统性能的好坏主要通过响应时间和吞吐量来衡量，响 应越快，吞吐量越大，系统性能就越好。在很多大型的数据信息采集系统中， 在规定时间内采集量大，用户与系统的交互时间短，存在对系统的爆炸性访 问，同时存在对数据库海量数据的读写。因此，优化和调整数据库应用系统的 性能，使整个数据库应用系统满足以上要求显得非常重要州。 1 2 数据库性能调整的发展概况 关于数据库性能( d a t a b a s ep e r f o r m a n c e ) 问题的讨论比较多。许多研究机构 对数据库硬件性能和数据库系统技术做了大量基础性的研究，主要服务器和数 据库企业都出版了相关数据库性能问题的专论p 。“。 在2 0 世纪7 0 年代，美国的t o n yd a u g h e r w 提出了数据库性能优化 ( p e r f o r m a n c eo p t i m i z a t i o n ) 的概念，不仅对于数据库应用系统的研究起了重要 作用j “，而且对于数据库性能问题的研究也起了开创性的作用；到2 0 世纪 8 0 年代，p e r f o r m a n c et u n i n gb a s i c s 中提出了“性能调整( p e r f o r m a n c e t u n i n g ) 的概念，论及性能调整是一项通过修改系统参数、改变系统配置( 硬 件调整) 、优化组件应用来改变系统性能的活动“。m m 的p a u lc a s h y 也这 样叙述了性能调整的目的：mg o a li st oi m p r o v ep e r f o r m a n c eu n t i la c c e p t a b l e l e v e l sa l er e a c h e d 对此，m ss q ls e r v e r ，o r a c l e 等数据库业界通常认为性能调 整的目的是通过将网络流量、磁盘i o 和c p u 时间减到最小，使每个查询的 响应时间最短并最大限度地提高整个数据库服务器的吞吐量。m ss q ls e r v e r 自推出后，稳步地从桌面发展到工作组并快速普及，其对性能调整和优化的研 究尤为深入，特别是针对s q ls e r v e r 自身的特点，在数据库服务器调整方法、 大小估计与容量规划、应用调整等方面提出了较好的理论和实践方法”1 。 在系统性能评价方面，目前存在着两个标准的基准程序系列，即 t p c ( t r a n s a c t i o np r o c e s s i n gp e r f o r m a n c ec o u n c i l ) 和s p e c ( s t a n d a r dp e r f o r m a n c e e v a l u a t i o nc o r p o r a t i o n ) 。t p c 系列基准是现在流行的商业基准组，主要服务器 和数据库企业都派代表加入了这一组织。s p e c 则强调开发实际应用基准程 序，以求更准确地反映实际工作负载4 “。 2 哈尔滨理t 大学t 学硕j 二学位论文 近年来，在数据库性能调整理论方面研究针对基于数据库应用系统遇到的 问题和数据库w e b 应用的需求，国内外研究机构，公司提出来许多数据库性 能调整的理论、原型( p r o t o t y p e ) 和商用系统。有的研究机构提出了一种基于 w e b 数据库系统设计，实现的性能调优新方法，该方法包括由r d b m s 配置优 化、应用模式设计优化和编程优化。通过内存、分段、磁盘参数和时间相关参 数的优化可设置一个好的r d b m s 运行环境。在编程时，通过减少与后台连接 和断开操作，建立和使用索引、多用存储过程和优化s q l 语句可以优化系统 性能”。在应用设计时，通过优化应用逻辑和降低规范化可以大大地改善系统 性能。 也有研究提到应用系统的开发不仅以追求系统性能为主要目的，应强调功 能的完整性、系统结构的清晰并具有良好的可扩展性和可维护性，同时兼顾快 速的系统响应速度m 。 有研究者分析数据库性能优化模型问题，结合数据库系统整体性能规划和 软件竞争约束，提出了基于队列理论的单队列性能优化模型和封闭队列网络性 能优化模型建模方法。 在硬件调整方面，绝大多数高性能解决方案都采用共享存储器簇结构，在 这种结构中，多个服务器都连蛩j 4 , b 部的r a i d 子系统上。而也有研究提出了低 成本的解决方案，例如在两个完全独立系统之间通过t c p i p 协议实现磁盘数 据复制的高性能系统弘“1 。美国a u s t i ni n s t i t u t e 着重于数据库系统体系结构 ( s y s t e l ns t r u c t u r e ) 的研究m 1 ，涉及内存结构方面的数据库缓冲区高速缓存 ( d a t a b a s eb u f f e rc a c h e ) 、重做日志缓冲区( r e d ol o gb u f f e r ) 、共享池( s h a r e dp 0 0 1 ) 等问题，提出了数据重分布( r e d i s t r i b u t i o n ) 、共处理连接( s h a r e dp r o c e s s o r c 0 皿e c t i o n ) 等概念。 在针对数据库w e b 应用的需求的研究中，清华大学的汪东升提出了 r i c e ( r e m o t eh i 曲c o m p u t i n g 伽哳m 胁e n t ) 的概念弘1 ，通过合理划分本地机和 远端机的工作任务，引入增量更新，压缩传送，检查点设置和恢复等多种传输 措施，并集成了负载平衡工具，提供了身份检查，日志记录等安全机制，b s 结构w e b 工作模式，具有联网，远程执行过程对用户透明，系统安全性好等 特点，满足数据库w e b 应用的性能调整和优化需求。 m r r 的i r e n eg r i e f 看到随着数据库规模的扩大和系统中用户数目的增加， 内部竞争的复杂性也增大因此导致了数据库性能问题，按照投资优化策略 ( r o i ) ，提出了l o 个步骤解决数据库性能问题：进行正确的数据库逻辑设计 减少存储量；进行正确的数据库物理设计减少多个软件竞争同一资源；选 3 哈尔滨理t 大学t 学硕十学位论文 择高效算法编写有效的应用程序；优化数据库内存结构；必要时优化内存 结构；必要时优化数据库；必要时优化o s ；必要时优化网络；必要 时优化客户机；必要时优化i o 。 1 3 数据库性能优化工具的发展概况 在数据库性能优化工具方面，可以分为数据库产品自带的性能优化与监测 工具以及专有的性能优化工具两类弘卅。数据库产品自带的性能优化与监测工具 有o r a c l e 的数据库在线数据字典、s q l 语言跟踪工具( s q l t r a c e f a c i l i t y ) 和e x p l a i n p l a n 【2 9 j ；s y b a s e 的s y b a s ea d a p t i v es e r v e re n t e r p r i s e 和查询分析器：s q ls e r v e r 2 0 0 0 提供企业管理器、q u e r ya n a l y z e r 、s q l p r o f i l e r 、i n d e x t u n i n gw i z a r d 等工具，可以管理和配置s q ls e r v e r 、设计和 测试查询以检索数据、提供诊断信息、备份和恢复数据库。另一方面是专有的 性能优化工具，如i n t r i n s i cd e s i g n 公司发布的c o e 伍c i e n t 。c o e f f i c i e n t 可以帮 助加强s q ls e r v e r 的性能调节，提高操作员监控s q ls e r v e r 内部工作的能 力。用c o e f f i c i e n t 定义数据库各个性能方面的基准，然后比较不同周期的分析 结果，借以了解数据库的运行情况。执行计划重复使用的频率p 。存储过程再 编译的频率。存储程序和s q l 语句的调用情况。包括持续时间、读和写的次 数等等p “。s q ls e r v e r 超时次数。但是像c o e f f i c i e n t 之类的专有工具并不是 p e r f o r m a n c em o n i t o r ，q u e r ya n a l y z e r 或者p r o f i l e r 的完全替换品，作为研究来 说提高数据库调整优化工具本身更为重要。 1 4 本文所完成的工作 本文研究的主要内容是通过对一个实际的数据库系统做了性能测试指出性 能问题。而后运用各种调整手段对数据库进行调优，再次测试对比结果得出系 统整体性能提升情况。 1 指出研究数据库性能问题的重要性。介绍国内外在这方面的研究成果。 2 阐述s q ls e r v e r 数据库的基础知识，它的基本构成以及l o a d r u n n e r 性 能测试工具。 3 对实际的系统进行完整的性能测试，记录测试步骤及测试结果。 4 运用各种对数据库性能的调整方法改变数据库从而来提升它的总体性 能，最终完成调优的目标。 4 哈尔滨理工大学工学硕十学位论文 2 1 s q ls e r v e r 简介 第2 章预备知识 m i c r o s o f ts q ls e r v e r 是一个关系数据库管理系统，关系模型是当前最受欢 迎的数据存储和数据检索模型。而且作为客户机服务器框架的后端s q ls e r v e r 就必须要有适当的机制才能解决上千个计算机同时访问时产生的问题，使每个 计算机系统都能独立地处理来自于服务器数据库的各种数据。s q ls e r v e r 数据 库是建立在m i c r o s o f t 操作系统的基础之上，它提供了一个功能强大的客户服 务器平台，是能同时支持多个并发用户的关系数据库系统。m i c r o s o f ts q l s e r v e r 是在成熟和强大的关系模型中建立的，而关系模型是当前最受欢迎的数 据库存储和检索的模型p ”“。 2 1 1 s q ls e r v e r 数据库 m i c r o s o f ts q ls e r v e r 是从原来的s y b a s es q ls e n ，e r 数据库演化来的。而 s y b a s es q ls e r v e r 是p c 市场中最早的关系数据库系统之一。1 9 8 8 年，由 s y b a s e ，m i c r o s o f t 和a s h t o n - t a t e 联合开发的基于o s 2 平台的s q ls e r v e r 问 世。在s q ls e r v e r 移植到n t 后，m i c r o s o f t 成为这个项目的领头羊。m i c r o s o f t 和s y b a s e 销售和支持的产品在4 2 1 版本是基本上是相同的。到1 9 9 3 年，主要 由于w i n d o w sn t 操作系统的出现，联合开发认证协议取消。从此，m i c r o s o f t 主要集中于n t 版本的s q ls e r v e r 开发，而s y b a s e 则将注意力放在微机版本 的s q ls e r v e r 开发p ”“。 2 1 2 s q l s e r v e r 的优点 s q ls e r v e r 在数据库领域最重要的领先和创新包括以下几方面： 1 第一个能够缩放以适应从便携式移动计算到企业级应用的各种规模的数 据库。尽管应用环境差别悬殊，但是s q ls e r v e r 使用的是同一个代码库，因此 从根本上保证了不同应用环境的数据库之间1 0 0 的兼容性。 2 第一个支持自配置和自调整的数据库。 3 第一个和o l a p ( o n l i n ea n a l y z ep r o c e s s 联机分析处理服务器) 集成的数 哈尔滨理工大学工学硕f j 学位论文 据库。 4 第一个与d t s ( d a t at r a n s f e rs e r v i c e 数据传送服务) 继承的数据库。 5 第一个提供多服务器管理以适应大量服务器应用的数据库。 6 到目前为止最广泛地支持复制任意类型的数据库。 7 与目前世界上装机量最大的服务器操作系统w i n d o w sn t 和m i c r o s o f t b a c ko 伍c e 服务器家族的最佳集成。 8 采用m i c r o s o f t 的全局数据存取( u n i v e r s a ld a t aa c c e s s ) 策略实现了对大 量信息资源的高性能存取。 2 1 3 s q ls e r v e r 的组件 s q ls e r v e r 是一个功能强大的，综合性的数据库环境。在m i c r o s o f ts q l s e r v e r 中，最多可以创建3 27 6 7 个数据库。在每个数据库中，最多可以定义 2 0 亿个表。每一个表中最多可以定义2 5 0 列，2 5 0 个索引一。 设备和数据库用户将数据库和其中所有的对象存储于磁盘文件中，s q l s e r v e r 称数据库文件为设备，但这是逻辑单元而不是物理设备。每一数据库创 建伴随着一组系统表的生成，s q ls e r v e r 用它来记录关于数据库对象的数据， 例如用户随后生成的表和索引。像关系数据库产品一样，s q ls e r v e r 将数据库 对象的控制信息保存在一个关系数据库中，也就是一组系统表。 s q ls e r v e rs e r v i c e 是数据库管理系统的核心数据库引擎，它在数据库管理 系统中的地位就像发动机在汽车中的地位一样，是最重要的部分。在w i n d o w s n t 操作系统中，s q ls e r v e r 以n t 的一种服务形式出现，名称为m ss q l s e r v e rs e r v i c e 。它从服务一启动就运行在w i n d o w sn t 服务器上，直到服务停 止为止。m ss q ls e r v e rs e r v i c e 是s q ls e r v e r 系统中唯一可以直接读取和修改 数据的组件。客户对数据库的所有服务请求，最终都会体现为一组s q l 指 令，并向提交这些服务请求的客户返回执行结果。m i c r o s o f ts q ls e r v e r 提供各 种图形和命令行工具使客户能用不同方法访问数据。 t r a n s a c ts q l 是结构化查询语言的增强版本。s q l 是一个关系数据库系统 的高级语言。s q l 最初由m m 开发，然后适应于多种关系数据库管理系统 ( d b m s ) ，被a n s i 认定为官方关系型查询语言标准。t r a n s a c ts q l 遵循很多 a n s is q l 标准，也提供了重要的附加能力和功能。结构化查询语言是由i b m 在7 0 年代开发的查询语言，它已经成为关系数据库查询语言的事实标准。在 s q ls e r v e r 中使用的s q l 语言是t r a n s a c ts q l ，它是一个核心组件。访问和管 6 哈尔滨理丁大学工学硕士学位论文 理s q ls e r v e r 的安装中有几个g u i 应用程序可供使用。s q le n t e r p r i s e m a n a g e r 是用来在本地或远程服务器执行几乎所有管理操作的服务器应用程 序。s q lp e r f o r m a n c em o n i t o r 是w i n d o w sn t 操作系统标准的管理应用程序。 s q ls e r v e r 己被编写为允许s q ls e r v e r 的对象和计数器用w i n d o w sn t 的对象 的计数器在p e r f o r m a n c em o n i t o r 中显示。p e r f o r m a n c em o n i t o r 还允许用户为 s q ls e r v e r 计数器设置阀值。当到达阀值后，将在p e r f o r m a n c em o n i t o r 的个 砧e f t 视图中显示警告，即使用户是在一客户工作站上工作，也可以给用户发 送一个提醒信息。s q le x e c u t i v e 是一个动态的、智能的主管，它在s q l s e r v e r 环境的管理中担当着一个综合的角色。它提供一个全功能的调度引擎， 利用它可以调度任务和程序。s q l 事件探查器是图形工具，使系统管理员得 以监视m i c r o s o f ts q ls e r v e r 实例中的事件。可以捕获有关每个事件的数据并 将其保存到文件或s q ls e r v e r 表中供以后分析。例如，可以对生产环境进行 监视，了解执行速度太慢而妨碍性能的存储过程。使用s q l 事件探查器只监 视感兴趣的事件。如果跟踪变得太大，可以基于需要的信息进行筛选，以便只 收集事件数据的子集。监视太多事件类会增加服务器和监视进程的开销，并且 可能导致跟踪文件或跟踪表变得很大，尤其是在进行长时间监视时。在跟踪事 件后，s q l 事件探查器允许重播在s q ls e r v e r 实例上捕获的事件数据，因此 可以如事件当初发生时一样有效地重新执行保存的事件。 2 2 数据库性能测试 2 2 1 性能测试的定义 性能测试是为描述测试对象与性能相关的特征并对其进行评价，而实施和 执行的一类测试，如描述和评价计时配置文件、执行流、响应时间以及操作的 可靠性和限制等特征p 一1 。 不同类型的性能测试侧重于不同的测试目标，这些性能测试的实施贯穿于 整个软件开发生命周期( s o f b v a r ed e v d o p m e n tl i f ec y c l e ，s d l c ) 。起初，在构 架迭代中，性能测试侧重于确定和消除与构架有关的性能瓶颈。在构建迭代中 还将实施和执行其他类型的性能测试，以调整软件和环境( 优化响应时间和资 源) ，并核实应用程序和系统是否能够处理高负载和高强度的情况，如有大量 事务、客户机和数据的情况。 7 哈尔滨理t 大学工学硕十学位论文 2 2 2 性能评测方法 性能评测是数据系统研究与应用的重要理论基础和支撑技术，是计算机科 学领域的重要研究方向，也是一门理论与实践紧密结合、内容丰富、体系完整 的学科。现在有关性能评价的方法有很多，大致分为两类，即测量方法和模型 方法【4 i 】o 数据库性能测评的目的主要有三个选择，改进和设计。具体而言，使得在 众多的系统方案中选择一个最适合需要的数据库系统方案，即指在一定的价格 范围内选择性能最好的系统，达到较好的性价比对己有系统的性能缺陷和瓶颈 进行改进和优化，提高其运行效率对未来涉及的系统进行预测，在性能成本方 面实现最佳设计和配置。数据库性能评测不可避免的要与相应的计算机系统联 系起来，其性能评测中一个重要的方面是数据库和系统的处理能力。这又可以 分为三个指标：吞吐量，例如在系统在单位时间内能处理正常作业的个数。另 一个指标是各种响应时间，即从系统的输入到输出结果之间的时间。最后一类 指标是各种利用率，即在给定的时间区间内，各种部件( 包括硬件设备和软件 设备) 被使用的时间与总时间的比例。性能评价的主要任务就是研究系统配 置、系统负载、性能指标之间的相互关系。性能评价的方法大致分为两类： 1 测量方法 通过一定的测量设备或一定的测量程序可以直接从计算机系统测得各项性 能指标或与之密切相关的度量，然后由它们经过一些简单的运算求出相应的性 能指标。这是最直接也是最基本的方法，其他方法在一定程度上也要依赖于 它。但是这种方法只能用于已经存在的系统，而且比较浪费时间。测量方案和 测量手段是测量方法的关键所在。 2 模型方法 首先对要评价的系统建立一个适当的模型，然后求出模型的性能指标，以 便对系统进行性能评价。模型中一般包括许多参数，这些参数的确定往往依赖 于对实际系统的测量结果或对系统参数的估计。与前一种方法相比，模型方法 有两个优点一是它不仅可以应用于己有的系统的性能评价，而且可以应用于尚 未存在的系统的性能测评，二是它的工作量一般要小于测量方法，费用比测量 方法的要少。 模型方法又可以分为模拟方法和分析方法两种，模拟方法是用一个程序动 态的模拟一个系统及其负载。一般首先使用一个模拟语言来为系统建立模型， 然后在模拟时通过用负载驱动系统模型从而得出模型的性能指标。模拟方法可 8 哈尔滨理工大学工学硕士学位论文 以详细的刻画系统，得出较精确的的性能指标，但是构造和使用模型时的费用 较高。 分析方法则是应用数学理论与方法来研究和描述性能与系统、负载之间的 关系。为了数学上描述与计算的方便，往往要对系统模型进行一些简化和假 设，因而这种模型刻画系统的详细程度较低，得出的性能指标精度也比较的 低。但是这种方法理论基础很强，可以明显的刻画各个因素之间的关系，而且 构造和使用模型时的费用也比较低。 2 2 3 关系数据库测评基准 在系统性能评价方面，存在着两个标准的基准程序，t p c 和s p e c 。t p c 系列基准是现在流行的商业基准组，它由事务处理性能委员会( t r a n s a c t i o n p r o c e s s i n gp e r f o r m a n c ec o u n c i l ) 开发，主要服务器和数据库企业都派代表加入 了这一组织，主要从事事务处理和基准程序的开发。 s p e c 基准程序序列是由名为s t a n d a r dp e r f o r m a n c ee v a l u a t i o nc o r p o r a t i o n 非盈利公司开发的，s p e c 强调开发实际应用基准程序，以求更准确的反映实 际工作负载，s p e c 以测量c p u 性能的基准程序作为出发点，向客户服务器计 算，商业应用，以及w e b 已服务器等方面发展。己经颁布的基准程序组有 s p e c w e b 9 9 ，s f s ，h p g 等。 关系数据库作为理论和实践相对成熟的数据库，在实践生活中得到了广泛 应用，对它的性能研究一直是数据库方面的一项重要目标。在性能研究测试过 程中，开发完善了众多的数据基准其中包括w i s c o n s i n 基准，s e tq u e r y 基准， n e a ln e l o n ，t p c 等等，这些基准随着数据库应用反战而逐渐完善，经历 了从单一到多样化，从单纯功能测试到结合实际应用测试的过程，在负载和性 能度量上的研究为今后新领域基准的能力提供了理论基础和实践经验。 2 3l o a d r u n n e r 软件介绍 m e r c u r yl o a d r u n n e r 是一种预测系统行为和性能的负载测试工具。通过以 模拟上千万用户实施并发负载及实时性能监测的方式来确认和查找问题， l 0 a d r u n n e r 能够对整个企业架构进行测试。通过使用l o a d r u n n e r ，企业能最 大限度地缩短测试时间，优化性能和加速应用系统的发布周期m 。 目前企业的网络应用环境都必须支持大量用户，网络体系架构中含各类应 用环境且由不同供应商提供软件和硬件产品。难以预知的用户负载和愈来愈复 9 哈尔滨理t 大学工学硕上学位论文 杂的应用环境使公司时时担心会发生用户响应速度过慢，系统崩溃等问题。这 些都不可避免地导致公司收益的损失。m e r c u r yi n t e r a c t i v e 的l o a d r u n n e r 能 让企业保护自己的收入来源，无需购置额外硬件而最大限度地利用现有的盯 资源，并确保终端用户在应用系统的各个环节中对其测试应用的质量，可靠性 和可扩展性都有良好的评价一。 l o a d r u n n e r 是一种适用于各种体系架构的自动负载测试工具，它能预测系 统行为并优化系统性能。l o a d r u n n e r 的测试对象是整个企业的系统，它通过 模拟实际用户的操作行为和实行性能监测，来发现问题。此外，l o a d r u n n e r 能支持广泛的协议和技术，为您的特殊环境提供特殊的解决方案卜“。 l o a d r u n n e r 中包含了三个组件：提供产生压力脚本的v u g e n ；提供运行 脚本并对后台进行监控的c o n t r o l l e r ；对压力数据进行分析的a n a l y s i s 。v u g e n 用于性能测试中的脚本录制，c o n t r o l l e r 用于设置、运行和监控场景，a n a l y s i s 用于测试结果分析。 它的工作原理是通过a g e n t 进程，监视各种协议的客户端与服务端通讯， 用l o a d r u n n e r 的一套c 语言函数来录制脚本，然后调用这些脚本向服务器端 发出请求，接受服务器的返回。通过大量重复的页面请求来模拟多用户对被测 系统的并发访问，以此达到产生压力的目的。产生压力的手段是由虚拟用户产 生器( v u c e n ) 通过录制客户端与后台服务器之间的通讯包，分析其中的协议， 自动产生脚本。在自动产生脚本的基础上经过修改，得到一个逻辑功能和客户 端软件完全一样的压力测试脚本。这些脚本以单线程或多进程的形式在客户端 运行，通过人为制造各种类型的压力，可以观察到被测系统在各种压力情况下 的表现，从而定位系统瓶颈，作为系统调优的基础。 2 3 1 虚拟用户产生器 虚拟用户产生器( 、r m u a lu s e rg e n e r a t 0 0 简称v u g 雌，v u g e n 为l o a