（计算机软件与理论专业论文）基于serverscope平台tpcw性能评价.pdf

四川大学硕士学位论文 基于s e r v e r s c o p e 平台的t p c w 性能评价 计算机软件与理论专业 研究生朱军峰指导教师唐宁九教授 随着电子商务以及i n t e r n e t 技术的目益成熟，电子商务网站已经对人们的生 活产生了巨大的影响，人们对电子商务网站服务质量也越来越关注，而支撑整个 电子商务网站的后台w e b 服务器的性能自然而然地成为了人们关注的重中之重， 由此人们研究了很多优化w e b 服务器性能的方法，也提出了很多评测和分析w e b 服务器性能的方法。 在系统性能评价方面，s p e c 和t p c 是两个著名的性能评测组织，它们制定的 各种基准程序被广为使用，而且几乎所有知名的服务器厂商和软件厂商都是它们 的成员。这些基准程序已经成为了事实上的标准，其中一个重要原因就是它们已 经成为厂商之间相互进行性能比较的标准。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供应商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，咀求更准确地反映实际工作负载。也就是说，这些基准程序是面 向厂商的，各家厂商借助这些标准不断追求着更高的性能指标。而这些指标却与 用户实际相差甚远，不能为用户提供贴切的服务。 我们提出的性能评测系统( s e r v e r s c o p e ) ，希望建立起一套面向用户的，旨 在追求用户实际性能的评测方法和评测系统，可以针对不同应用、不同软硬件配 置进行性能监控、评价和优化，对用户使用的系统提出性能上的建议。另外，能 够根据评测系统的实际情况抽取、建立一定的理论模型，对系统的性能进行预测。 我们的主要工作是建立了一个通用的计算机系统性能评测平台s e r v e r s c o p e ， 四川大学硕士学位论文 并且基于s e r v e r s c o p e 性能评测系统进行t p c - w ( t r a n s a c t i o np r o c e s s i n g p e r f o r m a n c ec o u n c i w ) 的评测，使用s e r v e r s c o p e 提供的数据监控服务来监 控被测系统的性能，分析和优化电子商务w e b 服务器的性能。 曙光3 0 0 0 超级服务器是国产超级服务器的代表。在评测的过程中，我们提出 了一种w e b 服务器性能评测以及提高其性能的从上而下的优化方法。这些测试也 说明了曙光3 0 0 0 服务器的一个服务结点即可满足现有中小型商业应用，为曙光 3 0 0 0 超级服务器进入国内商业领域提供了性能数值上的依据。 关键词：电子商务，w e b 服务器，性能优化，性能评测，测试平台，s e r v e r s c o p e 四川大学硕士学位论文 t h et p c wp e r f o r m a n c et u n i n g b a s e do nt h e s e r v e r s c o p e t e s t s u i t e m a j o rc o m p u t e rs o f t w a r e t h e o r y s t u d e n tz h u j u n f e n g a d v i s o r p r e f t a n gn i n 自i u t o d a ye - c o m m e r c e w e b s i t e sh a v eh a dg r e a ti n f l u e n c eo n p e o p l e sl i f es t y l e 。a n d m o r ea n dm o r ea t t e n t i o nh a sb e e np a i dt oq u a | i t yo fs e r v i c eo fe c o m m e r c ew e b s i t e ， a n do fc o b r s ew e bs e r v e ro fa ne - c o m m e r c ew e b s i t e ，w h i c hi s s u p p o s e dt ob et h e b a c k b o n eo ft h ew e b s i t e ，b e c o m e st h ef o c u so ft h ei s s u e s op e o p l eh a v ed e v e l o p e d m a n ym e t h o d st oo p t i m i z et h ep e r f o r m a n c eo fw e bs e r v e r s ，a tt h es a m et i m em a n y t e s t i n ga n da n a l y z i n gm e t h o d s c a m ei n t ob e i n g t h em a i no b j e c t i v eo ft h i sp a p e ri st or e s e a r c hh o wt oi m p r o v ea n do p t i m i z et h e p e r f o r m a n c eo f a ne - c o r r f f t t e r c es e r v e r s p e ca n dt p ca r et w ov e r yf a m o u ss y s t e m t u n i n gc o u n c i l s ，a l m o s ta l lf a m o u s s e r v e r f a c t o r ya n d s o f tf a c t o r ya l et h e i r sm e m b e r s t h eb e n c h m a r k st h e yi n s t i t u t e da r ew i d e l ya p p l i e d t h e s eb e n c h m a r k sa r es t a n d a r d i n f a c tb e c a u s et h e ya r et h ep e r f o r m a n c ec o m p a r i n gs t a n d a r db e t w e e nf a c t o r i e s ，t h a ti s ； n a m e l y t h e s eb e n c h m a r k sf a c tf a c t o r i e s a n df a c t o r i e sb e gh i g h e rp e r f o r m a n c et a r g e t b a s e dt h eb e n c h m a r k s t p ci sap o p u l a rc o m m e r c i a lb e n c h m a r kg r o u pa n dm o s ta l lo f m a i ns e r v e ra n dd a b b l ee n t e r p r i s e sh a v ej o i n e dt h eo r g a n i z a t i o n s p e ce m p h a s i z e s o nd e v e l o p i n ga c t u a la p p l i c a t i o nb e n c h m a r k sa n de x p r e s s i n ga c t u a lw o r k l o a d s b u t t h e s eb e n c h m a r k sc a nn o t p r o v i d ea p p r o p r i a t e s e r v i c ef o rc o r n m o nr i s e r s w ep r o v i d es e r v e r s e o p et e s t s u i t et ob u i l dap e r f o r m a n c et u n i n gs y s t e mb a s e d u s e r sa n ds e e kt e s t i n gm e t l l o da n dt u n i n gs y s t e mm o r ee f f c t i v e i n a d d i t i o n ，w e c a n e x t r a c ta n db u i l d e r a p p r o p r i c a t em e t h o d m o d e lb a s e dt h ef a c t i a lc o n d i t i o no f t h es y s t e m 四川大学硕士学位论文 u n d e rt e s tt op r o g n o s t i c a t et h ep e r f o r m a n c e o f t h e s y s t e m u n d e rt e s t t h em a i nw o r ko fu si sb u i l d i n gac o m m o n - u s e dc o m p u t e rs y s t e mp e r f o r m a n c e t u n i n gp l a t f o r ms e r v e r s c o p e a n dw eh a v et e s t e dt h es y s t e mp e r f o r m a n c e ，m o n i t o r e d t h ep e r f o r m a n c eo ft h es y s t e mu n d e rt e s t ，a n a l y z e da n do p t i m i z e de c o m m e r c es e r v e r p e r f o r m a n c e i nv i r t u eo ft p c - wb e n c h m a r ka n do r a c l ed a t a b a s eb a s e do nt h e s e r v e r s c o p ep l a t f o r r n d a w n i n 9 3 0 0 0 c l u s t e rs e r v e ri st h er e p r e s e n t a t i v eo fc l u s t e rs y s t e mi n0 1 1 1 c o u n t r y w ei m p l e m e n t e dt h et p c wp r o g r a m so nt h i s p l a t f o r m ，d e s i g n e d s e v e r a l t e s t i n g m o d e l s ，a n dt e s t e dt h ep e r f o r m a n c eo fi t sn o d e s ，a n dd i dm a n ys t u d i e si nw e bs e r v e r p e r f o r m a n c ea n dd a t a b a s et u n i n g ，a n dp r e s e n t e d t h ew i p sv a l u ei nt u n i n g d u r i n gt h e p e r i o do ft e s t i n g ，w ep r e s e n t e dat p c we v a l u a t i o nm e t h o da n daf r o m u p - t o d o w n o p t i m i z i n gm e t h o d ，w h i c h a r es u i t a b l et ob eu s e di nt h ec l u s t e re n v i r o n m e n t t h et e s t a l s o p r o v e d t h a to n en o d eo fd a w n i n g3 0 0 0c a nc o n t e n t r e q u i r e m e n t s o ft h e m e d i u m s i z e do rs m a l l e n t e r p r i s e s ，w h i c hg a v ea c t u a ls u p p o r tf o ra p p l y i n gt h e s e s e r v e r si ns u c he 。c o m m e r c ef i e l d s k e y w o r d s ：e c o m m e r c e ，w e bs e r v e r ，p e r f o r m a n c e t u n i n g ， p e r f o r m a n c e e n h a n c i n g ，t e s t s u i t e ，s e r v e r s c o p e 4 四川大学硕士学位论文 引言 随着i n t e r n e t 以及电子商务的迅猛发展，用于提供电子商务网站服务的w e b 服务器的性能评测及优化越来越为人们所重视。w e b 的总体性能依赖于它的各组 成部分的性能：客户端，网络和服务器。电子商务网站的日益普及对电子商务网 站服务器提出了更高的要求。许多受人喜欢的站点，由于每天要处理成百万的用 户请求而大大增加了对用户的响应时间。这样一来，网站服务器的性能已经成为 改善电子商务网站的服务质量的关键因素。本文研究的内容并不是发明新的体系 结构和研究下一代的w e b 服务器，而是如何在已有w e b 服务器基础上，测试其作 为一种典型的电子商务服务器的性能，并从服务器硬件、操作系统，数据库系统 和应用系统四个层面上研究了优化和提高性能的方法。在测试方面人们提出了很 多基准测试程序，包括s p e cw e b 9 9 ，w e b s t o n e 以及t p c - w 。 我们提出的性能评测系统( s e r v e r s c o p e ) ，希望建立起一套面向用户的，旨 在追求用户实际性能的评测方法和评测系统，可以针对不同应用、不同软硬件配 置进行性能监控、评价和优化，对用户使用的系统提出性能上的建议。另外，能 够根据评测系统的实际情况抽取、建立一定的理论模型，对系统的性能进行预测。 开发性能评测系统的具体目标是较清楚地定义出一套通用的性能评测的方 法，设计出测试软件包的基础平台，结合硬件技术，通过原型系统的实现( 以 t c p i p 、t p c w 、s p e c w e b 和s p e c m a - | 为实例) 对其正确性、可行性和有效性加以 模拟和验证。 我们基于s e r v e r s c o p e 性能评测系统，选择了t p c - w 标准为工作负载，实现 了t p c - w 的服务器端和客户端的基准程序。 曙光3 0 0 0 超级服务器是国产超级服务器的代表，它采用了机群操作系统，机 群是一组物理上通过高速互连网连接在一起的计算机集合，通过附加的机群系统 软件，互相协作，作为一个整体对外提供服务，其中每个计算机称为一个结点。 本文正是在曙光3 0 0 0 这样的机群操作系统上实现了t p c - w 基准程序，测试了服 四川大学硕士学位论文 务器端的性能。在性能优化方面作者也做了许多尝试，并给出了曙光机一个服务 结点优化前后的t p c - w 性能数值。在评测的过程中，本文提出了一种适合t p c w 基准测试和中小型商业应用从而提高电子商务服务器性能的从上而下的优化方 法；本测试也说明了曙光3 0 0 0 的一个服务结点可以满足现有中小型商业应用，为 曙光3 0 0 0 超级服务器进入国内商业领域提供了性能数值上的依据。 本文共分为六章，其组织结构如下： 首先通过本文的引言部分概述了本文的主要工作及其意义； 第一章为本文的相关技术综述，首先我们简单介绍了电子商务服务器性能和 优化及其重要性，并简要介绍了机群技术：最后，我们引入了专门针对电子商务 服务器性能测试的基准测试规范t p c w ，并对它进行了详细介绍； 第二章我们具体介绍了我们提出的s e r v e r s c o p e 测试平台。包括研究目标、 硬件平台和软件平台以及s e r v e r s c o p e 的设计； 第三章我们具体介绍了s e r v e r s c o p e 性能测试系统中的监控服务； 第四章我们详述了基于s e r v e r s c o p e 评测系统进行t p c w 测试，包括t p c w 评 测方法的系统分析与设计、在单机以及机群环境下的实现和性能测试及优化，我 们还分析了影响w e b 服务器性能的因素、系统性能瓶颈的检测和消除以及优化的 大体方法；然后，我们详述了曙光3 0 0 0 单机以及机群环境下各个步骤的测试及 优化，给出不同配置环境下，各个环节优化的具体方法以及优化前后测试结果数 据的比较，并在最后对整个优化过程进行了总结； 最后是本文的结论部分，首先，我们对本文的所有工作进行了总结；然后， 我们也指出了本文工作的不足之处；最后，我们提出了的以后的工作。 四川大学硕士学位论文 1 相关技术综述 1 1 研究背景 作为国家8 6 3 计划中的重点研发项目的曙光3 0 0 0 超级服务器采用机群操作系 统，它是国产超级服务器的代表。本课题在曙光3 0 0 0 上实现了s e r v e r s c o p e 性能 评测系统，并基于s e r v e r s c o p e 性能评测系统进行了t p c - w 基准测试，对其作为 一种典型的电子商务服务器的性能进行了评测、分析和优化，并给出了曙光机服 务结点的w l p s 性能数值，从而为曙光3 0 0 0 在商务应用领域的配置提供参照数据。 1 2 计算机性能评价 几乎所有与计算机相关的人，包括：计算机系统用户、管理者和设计者都非 常关心计算机系统的性能，都希望以最低的价格获取最高的计算机性能；而且除 了价格因素以外，现在一些关键应用对系统具有很高的可靠性和可用性的要求， 商家所提供服务的质量直接关系到客户的满意度和忠实度。所有以上列出的或者 一些未列出的原因，促使着性能评测作为一个新兴计算机技术不断的发展。 s p e c 和t p c 是两个著名的性能评测组织，它们制定的各种基准程序被广为使 用，而且几乎所有知名的服务器厂商和软件厂商都是它们的成员。这些基准程序 已经成为了事实上的标准，其中一个重要原因就是它们已经成为厂商之间相互进 行性能比较的标准。也就是说，这些基准程序是面向厂商的，各家厂商借助这些 标准不断追求着更高的性能指标。而这些指标却与用户实际相差甚远，不能为用 户提供贴切的服务。 我们提出的性能评测系统( s e r v e r s c o p e ) ，希望建立起一套面向用户的，旨 在追求用户实际性能的评测方法和评测系统，可以针对不同应用、不同软硬件配 置进行性能监控、评价和优化，对用户使用的系统提出性能上的建议。另外，能 3 四川大学硕士学位论文 够根据评测系统的实际情况抽取、建立一定的理论模型，对系统的性能进行预测。 开发性能评测系统的具体目标是较清楚地定义出一套通用的性能评测的方 法，设计出测试软件包的基础平台，结合硬件技术，通过原型系统的实现( 以 t c p i p 、t p c w 、s p e c w e b 和s p e c m a i l 为实例) 对其正确性、可行性和有效性加以 模拟和验证。 1 2 1 现有性能评测的通常做法 性能评测经过几十年的发展，人们总结了一些性能评测的方法。 通常的做法如下： 被评测系统的问题阐述：作为一个特定领域的性能评测，首先要有明确的测 试目的。 工作负载的选择和描述：实际负载较为复杂，并可能包含异常负载，要从实 际工作中选取尽量简单的、有代表性的操作行为作为评测程序的负载事务； 评测程序的模拟实现：选择一种合适的编程语言，实现所描述的工作负载， 包括负载的发生端和服务端； 测试环境的部署：搭建测试平台，安装测试程序，配置测试参数，控制测试 过程，收集分析测试数据，给出性能指标，提出优化建议。 被评测系统的优化：根据优化建议，修改系统配置，直至测试结果满足用户 要求为止。 存在的不足： 只能评测系统对一种应用的支持程度，每种应用的评测程序的定义、生成和 实现相互独立，当需求发生变化时，评测程序又得重新进行上面的测试步骤，即 评测程序不能复用，不支持工作负载的动态、适度定制； 测试环境的部署耗费时间长，部署复杂，一般用户难以胜任； 测试成本过高，通常为了获得较高的测试指标必须大量增加参与的客户端数 量，直接导致了硬件设备数量的增加： 固定的工作负载的定义很难满足用户千变万化的应用，因此评测结构缺乏实 四川大学硕士学位论文 际应用意义。 1 3s e r v e r s c o p e 性能评测系统 我们的想法是将现有的性能评测系统按阶段进行划分，横向分析评测系统每 个阶段的一般性和特殊性，将共同的部分抽象成服务器性能测试基础平台，将特 有的部分构建成组件，结合分布式和面向对象的系统设计方法进行硬件和软件结 构的设计。 该项目研究的主要内容包括：s e r v e r s c o p e 硬件结构的设计及实现、 s e r v e r s c o p e 软件结构的设计及实现、被测系统的监控服务和数据分析方法。 1 3 1s e r v e r s c o p e 系统具备的特点 性能评测系统要确保具有以下特点： 评测系统的低成本运作：尽可能的降低用户的测试成本，确保整个评测系统 包括硬件及软件低成本的运行模式； 评测系统的可扩展性：其中包括两层含义。 测试规模的可扩展：即整个评测系统中参与测试的计算机数量以及每台计算 机上可运行的负载发生器的数量定义都是可扩展的； 测试对象的可扩展：即将每种测试项目作为一个测试对象，抽取所有测试对 象共同的、基础的建立成评测软件包的基础平台。每个测试对象作为运行于平台 之上的c o m p o n e n t 组件； 评测对象客户化：即不仅可以支持t p c c 、t p c w 、s p e c w e b 、s p e c m a ii 、n o t e s b e n c h 等基准程序的测试，而且能够满足客户特定应用要求的性能评测： 评钡n 系统的易用性：即各种操作简单易行，提供单一的系统控制点，从测试 平台和环境的部署、测试过程的控制、到被评测服务器性能监控及历史数据的统 计分析都要保证系统的简单易用，使得一般用户通过简单的手册说明都可以操作 自如。 所以我们建立的评测软件包的基础平台具有如下特点： 5 四川大学硕士学位论文 功能上，它应该能够为所有的评测程序服务，包括：微观测试和宏观测试； 结构上，它应该是开放的和模块化的： 在实现上，采用面向对象的设计方法，平台中的所有资源应设计成对象，对 象之间的信息交流，以及对上层软件提供的服务均通过对象的方法来实现。 在层次上，对下应该抽象出与具体的各种性能评测的无关层，对上则应该支 持上层软件对服务完全透明的使用。 1 3 2s e r v e r s c o p e 支持的评测内容 单元测试：定点、浮点、内存、i o 、操作系统、t a p e 、t c p i p ： 并行性能测试：并行c o m m u n i c a t i o n 、并行i o 、并行计算能力( 对矩阵的处 理能力，即l i n p a c k ) 的测试； b e n c h m a r k 基准程序测试：s p e c w e b 、s p e c m a i i 、t p c c 、t p c w 、n o t e s b e n c h 等： 负载发生器测试：即通过负载发生器模拟客户端，使其能够按照某种协议标 准( i p ，t c p ，h t t p ，s m t p ，s o l 等) 不间断地向服务端发送请求，以测试服务器 对该类请求的处理能力的测试： 客户化的应用测试：各种特定的用户应用的测试，目标是为所有的企业，提 供评测服务； 其中前面两个为微观钡4 试m i c r o l o e n c h ，通常是单机模式，中间两个为宏观测 试m a c r o b e n c h ，宏观测试通常是c ii e n t s e r v e r 模式，最后一个既可能是微观测 试也可能是宏观测试。 1 4 监控服务与数据分析工具 监控是控制和管理系统的基本方法。持续不断的监控对于决定当前被管理系 统的状态是必不可少的。这神活动的一种典型的集合需要决定被监控系统的当前 状态。首先，要定义一系列的状态变量( 例如s n m p 的m i b s 等) 。其次，状态变量 的取样间隔决定于要控制的活动的粒度。最后，不停的处理和解释所有搜集的样 本。 四川大学硕士学位论文 监控服务( s e r v e r s c o p e - m o n i t o r ) 是基础平台上的核心服务之一，它的主要 任务是向评测对象索取数据，并将结果通过服务管理层提供给g u i 。 根据工作方式的不同，监视可分为0 n | in e 和b a t c h 两种方式。在线方式是实 时连续显示被监控系统的状态，或者相隔一定时间刷新一次。b a t c h 方式是首先 收集系统状态信息，然后在通过专门分析程序分析系统运行情况。 s e r v e r s c o p e 监控子系统的功能主要包括硬件监控系统和性能管理系统中 m o nlt o r 功能模块。在配置管理、数据采集和通讯上采用“s e r v e r s c o p e “的基础 平台和基础服务。 1 5b 2 c 电子商务 电子商务按其实质内容划分为四种： 企业对消费者的电子商务( 我们将要讨论的b 2 c 类型) ； 企业对企业的电子商务： 企业内部电子商务； 各国之间的企业对企业或企业对消费者的电子商务。 本文所讨论的电子商务系统b 2 c ，在任何相关法规尚未出台之前，我们无法给 它下一个确切定义。所以现在我们讨论的所谓b 2 c 电子商务实际上是狭义的通过 互联网进行的商业活动，如在线挑选商品、在线付款、然后等着商家送货上门等 等。b 2 c 最大的优势就是给我们的日常工作生活带来了电子化的方便和快捷，人 们可以通过电子商务的网上服务平台，快速检索到喜欢又便宜的商品，而且只花 了很少的时间，这就是一个时期内b 2 c 发展得红红火火的一个直接原因。 1 5 1 电子商务服务器及其性能优化的重要性 电子商务服务器就是专门用来支持电子商务网站摄务的w e b 服务器，那么什 么是电子商务服务器的性能? 所谓电子商务服务器的性能是指一个w e b 服务器响 应具有电子商务网站特征的用户请求的能力。我们讨论电子商务服务器的性能， 主要包括评价和优化两个方面。这两个方面相辅相成，不可分割。我们将从服务 四川大学硕士学位论文 器硬件、操作系统，服务器软件、应用系统四个层面( 如图卜1 ) 讨论性能的评 价和优化。 应用系统 服务器软件 操作系统 服务器硬件 图1 1 性能评价和优化的四个层面 随着in t e r n e t 以及电子商务的迅猛发展，用于提供电子商务网站服务的w e b 服务器的性能评测及优化越来越为人们所重视。w e b 的总体性能依赖于它的各组 成部分的性能：客户端，网络和服务器。电子商务网站的日益普及对电子商务网 站服务器提出了更高的要求。许多受人喜欢的站点，由于每天要处理成百万的用 户请求而大大增加了对用户的响应时间。这样一来，优化网站服务器的性能已经 成为改善电子商务网站的服务质量的关键因素。 1 5 2 测试的负载的选取 近年来电予商务活动的增长都是惊人的，从而导致了人们对电子商务服务质 量的要求日益增加。在 1 0 3 中，对电子商务网站的可扩展性分析所面临的许多挑 战进行了阐述。这种分析或者评价所遇到的困难就是缺少一种标准有代表性的方 法来描述进而实现电子商务网站工作负载的特征。人们怎样才能衡量电子商务服 务器的性能以及性价比呢? 两个最著名的基准系列，s p e c w e b 和t p c - c 已经被许 多电子商务服务器的提供商采用来测量并优化他们自己的电子商务服务器。但是， 这些基准都没有明确规定一个电子商务网站的复杂工作负载。 为了解决这一问题，在2 0 0 0 年2 月，t p o ( 事务处理协会) 推出了t p c - w 基 准，以专门用于电子商务环境。t i ) 3 - w 基准明确规定了一个模拟了顾客在一个网 上商店浏览并购买商品的过程的工作负载。这一工作负载的可以由一系列的服务 器( w e b 服务器，w e b 缓存服务器，图片服务器以及数据库服务器) 协调工作来实 8 四川大学硕士学位论文 现。它与实际中的电子商务网站的操作流程非常相似。所以我们历作的测试选用 了t p c w 基准。 1 6 什么是t p c - w ? t p c w 是t p c ( 事务处理协会) 制定的一套专门用于b 2 c 电子商务系统性能测试 的标准 11 。它明确规定了一个网上零售商店的活动工作负载( 我们在后面的文章 内容把这个网上零售商店称为t p c - w 网站) 。 工作负载的执行包括一下特征： 建立在线多浏览器的会话 产生基于数据库存取和更新的动态页面 静态w e b 对象 对于不同复杂程度差别很大的多事务的同时执行 在线事务处理模式 包含许多大小，属性，关系差别很大的数据表的数据库 事务处理完整性( a c f d 属性) ( a t o m i c ，c o n s i s t e n c y ，is o f a t i o n ，d u r a t i o n ) 数据存取更新的争用 模拟的用户可以从网上商店里浏览购买商品。t p c - w 网站中，这些商品是书。 而一个用户则是由r b e ( r e m o t eb r o w s e re m u l a t o r ) 来模拟。实际上，我们也可以 通过一个真正的浏览器，浏览t p c w 网站，甚至订购商品。t p c - w 基准的声明中 描述了t p c w 网站的1 4 个不同网页。我们理解这个基准的最好方法就是想像我 们正在浏览一个电子商务网站。我们看到的第一个页面是它的主页。它的主页包 括公司的徽标，推荐的商品，以及可以选择浏览的最畅销书本页面，最新书本页 面，查找页面，购物车和购物状态页面； 新或最畅销的列表的页面；或者以标题， 您可以浏览一个包含有按主题分类的最 作者或者主题为线索，从所有书本中搜 索符合条件的书本；一个产品页面可以为您提供这个书本的详细信息以及书本封 面的图片。您可以在订购页面订购书本；如果您是一个新顾客，您必须在注册页 四川大学硕士学位论文 面注册；如果您是老顾客。您的信息会自动地从数据库中读取；您可以改变您订 购商品的数量，或者从购物车中删除一本书；当您决定购买时，您输入您信用卡 的信息并提交订单。系统将从p g e ( p a y m e n tg a t e w a ye m u l a t o r ) 那里获得信用卡 的授权信息，并返回给您一个订单的确认页面；然后，您可以通过订单状态页面 查看您最近的订单状态；有两个额外的页面被添加以方便系统管理员来管理网页， 商品信息。所以t p c w 网站包含了一个电子商务网站所应有的全部基本功能。 t p c - w 的两个主要性能度量值分别是w i p s ( 每秒钟w e b 交互请求完成数) 和 $ w l p s ( 被测试的系统总成本除以w i p s ) 。 t p c w 基准的工作负载主要是由模拟的浏览器来产生。一个r b e ( r e m o t e b r o w s e re m uia t o r ) 必须模拟多个用户使用不同的连接访问被测试的系统。r b e 通 过s ie e p 数秒来模拟用户的思考时间“h i n kt i m e ) 。思考时间平均起来应该是7 秒左右，但每次不能大于7 0 秒。 t p c - w 基准对工作负载的大小( 也就是同时访问的用户数量) 与被测试系统的 w i p s 之间的关系也有规定，如果一个系统运行良好，它的w l p s 应该是无限接近 同时访问数量的1 7 。每个用户在”思考”一定的时间后，在t p c - w 基准规定的范 围内随机地选择下一浏览页面，首先这个页面必须是真实的用户所能选择的，而 且，模拟用户所作的选择也必须遵循t p c - w 基准所制定的比例规定。被测试的系 统也不能随意地响应请求，t p c - w 基准对每一个页面都规定了严格的响应时间。 如果被测试的系统不能够满足响应时间的标准，那么工作负载就必须减少，直到 系统能满足这一标准。 r b e 模拟用户会话。一个用户可以是一个已经存在的顾客，也可以是一个系统 未知的新顾客。个用户可以一直连接在网站上。会话时间平均是1 5 分钟，但最 长不能超过6 0 分钟。当一个用户结束了这个会话，r b e 必须断开这个连接，并重 新建立一个新的用户会话以确保被测试的系统维持一个不变的用户数量。 w l p s b ，w l p s o 是t p c - w 基准专门规定了两个辅助的性能度量值。w l p s b 是用 来度量模拟一个主要是浏览动作而只有很少的购买动作的网站的性能值 11 。通 过控制r b e 端，使得用户访问的页面中有9 5 是浏览页面( 包括主页，新商品页面， 1 0 四川大学硕士学位论文 最畅销书页画，产品详细信息页面，搜索页面) ，而只有5 是订购页面。这种情 况是为了把测试压力集中在前端的w e b 服务器，图片服务器和w e b c a c h e 上。w l p s o 是用来度量模拟一个购买动作占相当比例的网站的性能值。在这种情况下，用户 访问的页面中浏览页面和订购页面各占5 0 ，显然这种情况测试压力主要在数据 库服务器上。 1 6 1t p c - w 基准的规模因子 t p c w 基准规定了数据库中书本的数量。有效的书本数量因子是1 k 、i o k 、 1 0 0 k 、1 m 和i o m 。t p c - w 基准的测试结果的眈较只能在同一个规模因子下迸行。 同样对同时溺览的用户数量，t p c - y ( 基准也有规模因子来限定。那时因为对每个 用户，数据库必须维护他的个人相关信息以及他订购的相关信息，这样随着用户 的增加，数据库的规模也会变大。规定了浏览用户数量因子，可以防止测试时， 通过使用小数据库，报告不合理的测试结果。报告的w i p s 的数值必须满足下一 条件：用户数量因子1 4 0 ) e x i t ( ： 】 2 3 1 2 通讯方式 本系统采用j a v a 和c 混合编程方式，所以在层与层之间的通讯根据实际情况 使用r m i 或r p c 的通讯方式，下面就两种通讯方式进行简单的说明 远程过程调用r p c r p c 其实是一种c s 的编程模式，有点类似c ss o c k e t 编程模式，但要比它 四川大学硕士学位论文 更高一层。当我们在建立r p c 服务以后，客户端的调用参数通过底层的r p c 传输 通道，可以是u d p ，也可以是t c p ( 也即t 卜r p c 一无关性传输) ，并根据传输前所 提供的目的地址及r p c 上层应用程序号转至相应的r p ca p p i lc a tio np o r g r a m m e s e r v e r ，且此时的客户端处于等待状态，直至收到应答或t i m eo u t 超时信号。 具体的流程图如图2 2 。当服务器端获得了请求消息，则会根据注册r p c 时告诉 客户进程 服务器进程 r p c 系统的例程入口地址，执行相应的操作，并将结果返回至客户端。 图2 - 2 r p c 通讯流程图 通常的步骤如下： 调用客户端句柄；执行传送参数 调用本地系统内核发送网络消息 消息传送到远程主机 服务器句柄得到消息并取得参数 执行远程过程 执行的过程将结果返回服务器句柄 服务器句柄返回结果，调用远程系统内核 匹1 ) l l 大学硕士学位论文 消息传回本地主机 客户旬柄由内核接收消息 客户接收句柄返回的数据 任何运行r p c 服务器的主机必须在运行p o r tm a p p e r ，赋给p o r tm a p p e r 的端 口是t c p 的1 1 1 和u d p 的1 1 1 。r p c 服务器总是先捆绑一个临时端口，再向本地 p o r tm a p p e r 注册自己的临时端口。当一个客户启动时，它必须首先跟服务器主 机上的p o r tm a p p e r 联系，询问服务器的临时端口号，然后跟这个临时端e l 上的 服务器联系。p o r tm a p p e r 提供了一个其范围局限于所在系统的名字服务。 2 3 1 3s e w e r s c o p e 的初始化过程 在s e r v e r s c o p e 中只有服务结点是带有存储设备的，因此它作为s e r v e r s c o p e 的b o o ts e r v e r ，其他测试结点只能作为无盘工作站方式进行工作，s e r v e r s c o p e 的启动步骤如下； 服务结点上电，b 1 0 s 执行开机自检，完毕后调用i n t1 9 h 软中断，把控制权 交给硬盘的主引导程序，启动l i n u x 操作系统，包括远程启动测试结点所必需的 d h c p 服务、t f t p 服务和n f s 服务。 约1 2 分钟后，测试结点上电，由各自的b i o s 执行开机自检过程，自检完 毕后由i n t1 9 hb o o tl o a d e r 取得控制权。若网卡的远程启动设置为直接拦截i n t 19 h ，则这时控制权就交给了网卡上固化在e p r o m 芯片内的i n t e ip x eb o o ta g e n t 程序，否则。网卡的远程启动设置就是拦截i n t1 8 h 。这时因测试结点并不安装 本地硬盘，i n t1 9 h 中断服务程序发现无可用的引导设备，即调用i n t1 8 h 软中 断试图进入r o mb a s l c 程序，而i n t1 洲中断矢量已经被网卡的b o o tr o m 程序修 改为指向b o o ta g e n t 程序，最终还是b o o ta g e n t 程序获得控制权( 注意网卡上 安装的e p r o m 属于p c ia d d o nr o m ，其中储存的代码由系统b i o s 在自检过程中调 用，所以能够在n t1 9 h 被调用之前取得控制权并修改# n t1 8 h 或者i n t1 9 h 中 断矢量。) 。 b o o t a g e n t 程序初始化网卡，然后控制网卡向所有和它连接的主机广播出一 四川大学硕士学位论文 个d h c p 请求包，其中包含此网卡的物理地址。 服务结点接收到d h c p 请求，立刻根据请求中的网卡物理地址找到发出请求的 测试结点，向其回复一个应答包，其中包含该测试结点的正确网络配置信息，以 及和该测试结点对应的启动内存镜像文件，我们所用的启动镜像文件是远程启动 工具b p b a t c h ，全部过程遵从基于t c p i p 协议的d h c p 协议。 测试结点收至服务结点发回的应答包后，即根据包中的内容设置好网络配置， 然后向服务结点发出下载启动镜像文件的请求( 遵从t f t p 协议) ，服务结点使用 t f t p 协议将启动镜像文件b p b a t c h 发送到测试结点( 注意，文件传输使用的是t f t p 协议，它是基于u d p 协议而不是t c p 协议的，因为b o o tr o m 的容量限制，无法采 用基于t c p 的f t p 协议，并且局域网内部也不需要高可靠性) 。 b p b a t c h 进入内存，获得控制权，这时b o o ta g e n t 程序成为供b p b a t c h 调用 以控制网卡的后台服务程序。然后b p b a t c h 根据预先设定好的启动脚本继续从服 务结点将l i n u x 的内核镜像文件下载到测试结点的内存中( 同样是采用t f t p 协 议) ，用给定的参数启动l i n u x 内核。 l i n u x 内核取得控制权，加载一切必需的设备驱动程序，并且驱动网卡再次发 出d h c p 请求以正确设置l i n u x 环境下的网络配置参数。全部内核级别的初始化工 作完成后，内核寻找网络上的n f s 服务器，找到服务结点，将其导出的n f s 文件 系统作为根文件系统装载，然后启动i n i t 进程。 l n i t 程序得到控制权，完成l i n u x 系统正常启动所需要的剩余工作，检查文 件系统，加载当前运行级别下的服务程序，启动所有设定为系统启动时自动运行 的进程，产生虚拟控制台，允许用户登录。此时l i n u x 系统启动完毕，可以运行 用户程序。 2 3 2 软件体系结构 2 3 2 。1 设计方法 为了保证测试对象的可扩展，在软件设计中采用面向对象和框架式的设计方 法，即：将测试项目抽象为类，将具体的测试实例化为对象，而框架则是协同完 四川大学硕士学位论文 成一些工作的对象运行的基础平台。相对抽象类，框架是更大程度范围的设计a 框架提供了复用高层设计的手段。更精确些，框架不是一些类的简单集合，它为 开发人员提供了一个内部结构，具有丰富的功能和很强的内部对象类之间的连接。 总的来说，框架为运行一批对象提供了一个有组织的环境及约定规则，包括组件 的组织、相互作用以及框架与外部对象的相互作用等。框架还提供一些工具使得 我们可以构造新的组件，当然这些组件必须遵循框架的约定规则。框架则给出了 “有序的社会“，即任何遵循约定规则的对象均