【毕业学位论文】（Word原稿）军事综合信息网应用效能优化策略研究

兰州大学硕士研究生学位论文 军事综合信息网应用效能优化策略研究 1 第一章 绪 论 题研究的背景及意义 事综合信息网概述 随着信息技术的发展，网络正在以惊人的速度影响和改变着人们的工作、学习以及思维和管理方式，军队作为一个社会群体，国家机构，对网络的需求也与日俱增。构建集信息通讯、作战指挥、文件传输共享、政治思想教育、综合业务开发于一体的军事综合信息网是军队信息化建设的基础和先决条件，也是衡量军队现代化、信息化的重要标志，是信息化条件下军事斗争准备的重要组成部分。 我军军事综合信息网于 2006年 8月正式开通运行，在不到 10年的时间内，军事综合信息网的 建设已经基本覆盖全军团级以上单位。依托军事综合信息网，我军已初步建成集语音、视频、数据传输于一体的综合通信平台，实现了依靠网络进行信息、知识传输的跨越。很多基于军事综合信息网的应用系统，如：全军政工网、总参绿网、军事训练信息网等已在全军范围内得到广泛使用，取得了良好的应用效果。目前军事综合信息网的建设主要呈现出以下特点：一是覆盖面广。军事综合信息网的建设已经基本覆盖全军团以上单位，一些军事单位基本实现了军事综合信息网通到班排，为官兵利用军事综合信息网进行知识、信息的获取提供了方便。二是信息量大。军事综合信息 网作为全军军事训练、交流和休闲的网络媒介，承载着大量的信息，可以为各专业、各学科和各岗位官兵提供实时的知识信息，扩大了官兵的视野和接受信息的渠道。三是用途广泛。院校、科研机构可以依托军事综合信息网发布最新的科研成果和科研动态，军区等大单位机关可以通过军事综合信息网发布各种新闻消息、上级指示等，基层单位官兵可以借助军事综合信息网获取相关的军事技能理论知识、军事规章知识、军队动态发展知识和各种新闻信息等。总之，军事综合信息网的开通运行为全军官兵提供了获取知识、共享知识的平台，拓宽了知识获取的渠道，为知识的共享创 造了条件。由于军事综合信息网与国际互联网实行物理隔离，切断了网络泄密和网络攻击的途径，为军事信息的安全保密提供了保证。实际上，在军队内部，军事综合信息网已经基本取代国际互联网的功能，成为我军官兵工作、学习、生活和娱乐的重要网络平台。 军事综合信息网的组织结构为四级结构。由主干网、战区骨干网、本地网和兰州大学硕士研究生学位论文 军事综合信息网应用效能优化策略研究 2 用户网四级构成 8。主干网由一级交换节点组成，采用星网结合的网络拓扑结构，配置交换、网管、应用服务、安全保密管理等设备。 图 1 1 军事综合信息网组织结构 战区骨干网由设置在战区内的一级交换节点和战区内二级 交换节点组成，采用星网结合的网络拓扑结构，配置交换、网管、应用服务、安全保密等设备。本地网以设置在战区骨干网的二级交换节点为核心，连接周围各三级交换节点组成，采取星环结合的网络拓扑结构，配置交换、网管、应用服务、安全保密管理、接入等设备。城域网是本地网的一个组成部分。用户网由用户接入节点连接数据、视频、话音和多媒体等各类用户终端系统组成，其具体结构视用户大小、业务和分布情况而定。用户接入配置交换、控制终端、安全保密、接入等设备。 总体来讲，目前军事综合信息网基本能够满足各类信息系统对网络的一般性通用要求，也 能为广大官兵提供相对丰富和完善的信息服务。 前军事综合信息网存在的主要问题 随着各类业务系统广泛应用于军事综合信息网，新闻报道、网络电视、嘉宾访谈、心理咨询等各种应用系统的相继建设，各种动态网页、视频播放、软件下载等业务也相应增加，特别是随着军队政治工作网的建成，全军部队依托网络开展政治思想工作的需求逐渐增多，官兵网上文化活动不断增长。据统计， 2012年以来，全网终端用户增加至 60 余万，日访问量约为 值速率约为800然网络用户的数量、网络上分布的内容在迅速膨胀，但用户对 内容的访问速率却提升很慢，网络上应用业务的种类仍旧相当单一。有关部门在对军事综合信息网访问速度的抽样测试中，发现许多单位，尤其是基层部队网页打开速度很慢，甚至多次出现某一时刻多点无法打开网站的现象。信息传输速度慢、效率不高已经成为制约军事综合信息网发展的瓶颈。目前，军事综合信息网主要有三大问题： 兰州大学硕士研究生学位论文 军事综合信息网应用效能优化策略研究 3 一是网络带宽不足。军事综合信息网建设初期，节点交换容量设计不过数 G，节点间设置带宽为数百兆中继链路若干条。随着业务的 拓展 ，节点的交换容量和节点间中继链路容量已逐渐不能满足要求，需要视情进行扩容。 二是网络结构不合理 。目前，军 事 综 合信息 网采用 “应用层 网络层 用户层 ”的服务模式，仅由北京中心站点提供服务，全军约 60万用户均要到 中心站点获取信息，客观上造成骨干网络存在大量无序的重复流量、网站出口和用户接入带宽过度消耗，引发了不必要的端到端网络压力。 以全军政工网为例，高峰期访问量可以达到 70万。 图 1 2 政工网网站出口流量分布图 三是网站设计不合理。我们采用专业网站性能评测工具，对政工网页面进行了测试分析，共发现首页页面存在着 11 大类、 200 余项问题，其中严重问题 6类，一般问题 5 类，导致网站下载时间延长或超时。我们对 兰州 军区 13 个单位网站进行了间隔 5 分钟、 7*24 小时 38304 次抽样测试。发现页面超过 2 分钟未打开 14130 次， 页面打开成功率 平均首屏时间为 ，与互联网行业标准相比，访问慢的问题确实比较突出。 要优化策略 本文经过对军事综合信息网 存在的问题 进行深入研究分析后，认为带宽不足并不是导致网络连接速度慢的惟一因素， 在查阅了大量的资料并进行分析后发现，单纯 增加带宽并不能有效解决问题。 如果没 有良好的流量管理策略、负载均衡机制和网站设计规范，网站不管有多高 带宽，用户对 网站的访问连接同样会慢如蜗牛。 因此，本文主要研究了在不增加网络带宽的条件下 ， 如何对网络进行有效的优化，以提升网络应用效能。本文针对军事综合信息网的应用特点，提出了构优化 思想和针对 综合优化策略 。 具体内容 如下 ： 1、将 内容分发网络 ） 加速技术引入军事综合信息网，解决网络拥塞兰州大学硕士研究生学位论文 军事综合信息网应用效能优化策略研究 4 问题，为用户建立 “应用层 用户层 ”的信息分发服务架构。 2、针对用户接入带宽不足的问题，采用 为 决用户接入带宽不足的问题。 3、针对网站设计不合理导致的 强用户体验，提升网络服务质量。 本课题将运用现行的网络优化技术，对军 事 综 合信息 网效能优化 涉及的技术进行 了 相关研究，提出了军事综合信息网应用效能优化策略，实现了网络加速和访问质量的提升。 文的组织结构 本文共分 5章，内容安排如下： 第一章绪论。介绍了论文的课题背景，军事综合信息网的基本概述，存在的主要问题及解决的主要策略。 第二章详细介绍军 事 综 合信息网效能优化 的主要技术， 包括 内容分发网络概念、工作过程、 络优化的 关键技术，重点介绍了 载均衡技术 和内容分 发技术 ， 对军事综合信息网的负载均衡和内容分发 机制 进行了设计 。 第三章对 端性能优化技术进行了研究，阐述了前端性能优化的重要性，对前端优化涉及的技术原理进行了深入分析，并详细介绍了几种常用的优化手段。 第四章结合兰州军区政工网性能测试评估，对军事综合信息网应用效能进行了优化实践，对文中介绍的理论进行了验证，并以政工网网站为平台，进行了前端优化实验，对实验结果进行了分析。 第五章是总结和展望。对本文的主要思想和意义作了总结，对未来的研究进行了展望。 兰州大学硕士研究生学位论文 军事综合信息网应用效能优化策略研究 5 第二章 随着 的飞速发展，互联网正在发生着翻天覆地的变化。网络提供的业务种类越来越多， 件下载、流媒体视频、电子商务、网络游戏，各种新业务、新需求不断涌现，虽然宽带资源和宽带技术不断发展，但还是不可避免地出现了骨干网络日趋拥堵的现象， 造成 网站 访 问速度慢、各区域访问速度不均衡等问题。传统的网络结构已经无法适应不断增长的系统业务对带宽的需求，迫切需要进行优化。 据了解 ，传统的网络结构的缺陷突出表现在以下几个方面： 1. 本全部采用客户 /服务器模型如 。随着网络规模的增大，服务器特别是中心服务器的处理能力逐渐成为网络发展的瓶颈，显然，这种模型是无法满足高速增长的访问量的需求的。但是单纯地升级服务器以提高其性能的代价非常昂贵，而采用服务器集群的方法难以进一步扩展，因此需要一种新的方式来解决服务器群的扩展问题。 2. 网络访问对于带宽的要求呈现出端对端的形式，某段带宽瓶颈的限制将造成整个网络的拥塞，尤其在大量用户同时访问同一台服务器时，对连接服务器的链路带宽要求更高。 3. 远距离用户的访问需要通过若干个网络设备进行多跳转发，由于路由不一定是直达的，链路上 的网络设备不可能没有传输延迟，且受到传输线路的带宽限制，从而造成了很大的时延，使系统对用户请求的响应速度大打折扣。 4. 虽然被动 布放可以降低服务器的负载和对骨干网带宽的消耗，并可加速用户的访问速度，但由于缓存设备内容的更新为被动形式，因此会出现缓存的内容与实际的原始内容不一致的问题。 在互联网行业，有个著名的 8秒原则，即当用户打开一个互联网页面时，他能接受的等待时间最长只有 8 秒钟。近两年，随着流媒体技术的不断成熟，在网上看视频节目成为可能。 据有关统计 显示，在中国现有的 81%的网络视频用户 ， 而网络视频用户对网站的要求显然更高。视频应用在帮助网站吸引越来越多忠实用户的同时，也对网站的技术实力和宽带资源提出了更高的要求。一方面，网站要提供大用户量的视频应用服务，必须具备足够的带宽资源，一般的视频网站动辄就需要上百 带宽；另一方面，视频服务对实时性、不间断性要求极高，用户如果看到的视频时断时续，将大大影响用户对该视频网站的忠诚度。 在这种情况下， 兰州大学硕士研究生学位论文 军事综合信息网应用效能优化策略研究 6 么是 内容分发网络。其 目的是通过在现有的 网站的内容发布到最接近用户的网络 “边缘 ”，使用户可以就近取得所需的内容，提高用户访问网站的响应速度 14。为它比镜像更智能， 或者可以这样认为， 智能的镜像 加上 缓存 和 流量导流 的综合网络系统 。 因而， 以明显提高 技术上全面解决由于网络带宽小、用户访问量大、网点分布不均等问题，提高用户访问网站的响应速度。 书中这样描述 术的原理：把流行的或 “ 重量级 ” 的内容放置到离用户更近的骨干网的边缘，使内容尽量接近用户接入点并到达尽可能多的位置，就能减轻网络负载并改善每个用户的体验，提高用户访问网站的响应速度（见图 2 1）。 图 2 1 与传统的网络相比， 调了网络在内容发布中的重要性。通过引入主动的内容管理层的和全局负载均衡， 根本上区别于传统的内容发布模式。在传统的内容发布模式中，内容的发布由 应用服务器完成，而网络只表现为一个透明的数据传输通道， 这种透明性表现在网络的质量保证仅仅停留在数据包的层面，而不能根据内容 服务 对象的不同区分服务质量。此外，由于 的“尽力而为”的特性使得其质量保证是依靠在用户和应用服务器之间端到端地提供充分的、远大于实际所需的带宽通量来实现的。在这样的内容发布模式下，不仅大量宝贵的骨干带宽被占用， 同时， 用服务器的负载也变得非常重，而且不可预计。特别是当发生热点事件和出现浪涌流量时，其产生的局部热点效应，更是会让服务器过载而退出服务。 随着互联网业务的不断拓展， 内容位于网络的中心并不能解决骨干带宽的占用和建立 络上的流量秩序。因此将内容兰州大学硕士研究生学位论文 军事综合信息网应用效能优化策略研究 7 推到网络的边缘，为用户提供就近性的边缘服务，从而保证服务的质量和整个网络上的访问秩序就成了一种显而易见的选择。而这就是内容发布网 (务模式 的基本思想 。 15： 本地 速： 采用高速缓存服务器，有效 提 升网站 的访问速度，并大大提高稳定性。 镜像服务：消除 多链路接入互联网造成的瓶颈， 保证不同 运营商网络 用户都能 获得 良好 的服务 质量。 远程加速： 由于采用 以为 远程访问用户 智能地自动选择 快访问 速度。 带宽优化： 用户直接就近从 读取数据，分担了网络流量，减轻了源站负载，使远程访问带宽进一步缩小。 集群抗攻击： 由于 网络抗攻击性能大大提升，尤其是智能冗余机制的引入，使网络更加稳定而富有灵活性。 在描述 首先了解一下 传统 C/S 架构网络的访问过程，以便了解在使用 络的访问过程和传统方式的区别： 图 2 2 传统网络的访问过程 由上图可见，传统 C/ 1)用户向浏览器提供要访问的域名； 2)浏览器调用域名解析函数库对域名进行解析，以得到此域名对应的 址，也就是目的主机的 址； 3)浏览器使用所得到的 址，向目的服务器发出数据访问请求； 4)浏览器根据服务器返回的数据显示网页的内容。 通过以上四个步骤，浏览器完成从用户处接收用户要访问的域名到从服务器获取数据的整个过程。 络将服务器资源从中心推到靠近用户的网络边缘。将内容分发模式从原来的单一中心结构变为分布式结构，提高用户访问网站的响应速度。 过资源定位和请求重定向将用户的用户提交域名 浏览器对域名进行解析 得到目的主机的 址 根据 址 发出访问请求 得到请求数 据并回显 兰州大学硕士研究生学位论文 军事综合信息网应用效能优化策略研究 8 请 求引导到 传统网络最大的区别就是充分考虑用户发起请求的地点和当时的网络情况，来决定把用户请求定向到离用户最近同时负载相对较轻的节点服务器上。这样不但使用户的请求得到及时响应，同时使整个网络相对保持负载均衡，消除了网络拥塞的可能。使用 3所示： 图 2 3 络访问过程 我们可以 看 到，使用了 1）用户在自己的浏览器中输入要访问网站的域名； 2）浏览器向本地 名解析服务器） 请求 对该域名的解析； 3）本地 授权域名服务器（ 授权域名服务器通知本地 应的授权域名服务器为 4）本地 5）重定向域名服务器根据某种资源定位算法，选择最佳 点，并将结果（ 址）返回给本地 6）本地 P 地址发给用户； 7）用户向该最佳 8） 的请求并提供相关内容。 从以上过程可以看出，由于内容分发模式从原来的单一中心结构变为分布式结构，大量的用户访问都被分布在网络边缘的 就不仅提高了用户的访问质量，同时有效地降低了源服务器的负载压力。 返回相应重定向服务器地址 返回 P 用户输入要访问网站域名 地 据 预设策略选择最佳重定向服务器 兰州大学硕士研究生学位论文 军事综合信息网应用效能优化策略研究 9 键技术 内容路由、内容分发、内容存储、内容管理等四大技术 30是实现 而内容路由技术又 被叫做负载均衡，其功能是实现将 用户 请求发布给 容分发包含从内容源到 容存储技术包含整个 有 两个方面的问题。一方面是内容源的保存，另一方面是内容在边缘服务器中的保存。从整体上来说从内容的注入、切片、分发、传输等一系列过程都属于内容管理的范畴。但在本文中，只考虑内容进入边缘服务器以后的本地内容管理。四大关键技术中的负载均衡和内容分发是 是军事综合信息网建设的重点， 本文 着重 对这两种技术进行了分析和研究 。 载均衡 技术 负载均衡模块是整个 模块的准确性和效率的高低都将直接影响到 而影响到用户的 访问 质量。负载均衡技术将任务分配给多个服务器，性能好的服务器分的多，性能差的服务器分的少。这样一方面可以避免性能差的服务器成为系统的瓶颈，另一方面又可以极大地发挥性能高的服务器资源使用率。整体负载均衡和本地负载均衡是 1 整体负载均衡 图 2 4 整体负载均衡，也称全局负载均衡，是指在不同地理位置、有不同网络结构的服务器群间做的负载均衡， 其主要目的是将用户的请求定向到整个网络范围内跳数最少的服务器节点或范围内，也就是说，负载均衡的主要任务是实现就近性判断。如今，整体负载均衡大多数使用域名服务器 （ 来实现。 要由中心和边缘两大部分构成，如图 2 4 所示。 中心指 管兰州大学硕士研究生学位论文 军事综合信息网应用效能优化策略研究 10 中心和 定向解析中心，负责全局负载均衡，设备系统安装在管理中心机房。 中心包含全局负载均衡 用户访问 站时，全局负载均衡 据用户的访问请求，通过 资源定位策略和请求重定向机制，将最接近用户的节点 址提供给 用户，使用户能够就近快速访问 。同时，它与其他点保持实时通信，不间断的收集各边缘节点的状态信息，避免将用户请求导向不可用的节点，这也是全局负载均衡实现的原理。 使用 现全局负载均衡，需要考虑可能影响整体负载均衡正确性的三个方面的内容。首先，整体负载均衡策略在 地域名服务器） 的地址的基础上进行分析的，亦即此处必须假设 用户所处 的网络位置 ； 其次，大多数的 务器系统都使用 样负载均衡的效率会受到影响 ； 最后，域名是基于 整体负载均衡方法判定的唯一依据，无法结合其他方面的信息进行负载均衡。 在整体负载均衡模块中，通常有两种方式可以实现就近性判断，即静态配置和动态检测。两者都是根据距离进行负载均衡，前者是利用静态的 络地址配置表描述用户主机 后者是通过 P 的距 离 。以上两种就近性判断方法也可以结合使用。 2本地负载均衡 本地负载均衡技术通常被限定在一个的固定区域内，该技术的目的是在一定的区域范围内查找一个最合适的服务器为用户提供服务。因此，本地负载均衡进行决策时将主要依据 载状态、支持的 内 容 格式等多种信息。有多种实现本地负载均衡技术的方法 ： 第一种方法是使用硬件来实现。在该 方法 中，把 用户 的请求被交换机接收，然后交换机会依据相应的策略将该 访问 请求转换到特定的节点。具体过程如图 2 5所示。实现简单是利用 换机实现时的主要优点。然而，当 要 换机能够达到 的吞吐率 ， 会使得系统的成本过大。 图 2 5 利用交换机实现负载均衡 网 络 用 户 兰州大学硕士研究生学位论文 军事综合信息网应用效能优化策略研究 11 另外一种方式是通过软件来实现本地负载均衡。重定向是这种方式的核心思想。具体实现过程参 看图 2 6 ，首先用户向服务器负载均衡（ 设备发出 访问 请求，接下来 般选取 载策略要求等情况作为负载均衡的依据，最后通过重定向技术将 用户 的请求重定向到负载均衡选中的 该种方法下 而减轻了 的压力。这样做的好处是减少了硬件的资金投入，降低了成本。然而 该方法需要结合重定向模块来使用，会增加网络传输的长度，可能延长响应时间。 图 2 6 基于重定向的本地负载均衡 对于本地负载均衡而言，为了保证决策的实时性，需根据缓存服务器的当前运行状态进行决策。一般情况下系统利用主动探测 （ 即 令等 ） 技术来获取运行状态信息。 研究负载均衡的办法是首先建立一个表，把测量到的边缘服务器按跳距从小到大依次存储在表中，在返回给 用户 主机时，不一定是跳距最小的那个边缘服务器，因为还要综合服务器的负载信息。 （ 1） 表大小的选择很重要，负载最轻的边缘服务器要从表里的服务器中选择 ； （ 2） 规定一下服务器的最大负载承受度，在 没有超过最大负载承受度的服务器中挑选跳距 最小的边缘服务器， 可以利用各个边缘服务器的可连接数来描述它的负载承受度。 事综合信息网负载均衡设计 负载均衡模块的设计通常考虑两个方面，即整体负载均衡和本地负载均衡。对于 军事综合信息网来说 ， 为了实现整体负载均衡， 计算 访问用户到服务器的距离是很重要的环节 ； 为了实现本地负载均衡，则要考虑和判断服务器当时的负载网络 户 兰州大学硕士研究生学位论文 军事综合信息网应用效能优化策略研究 12 状态 。 主要包括两个步骤 ： 位和服务器负载状态均衡。前者是全局负载均衡，它用来完成把 用户请求发送给较“近” 的服务器。而后者是局部负载均衡，主要完成对各个边缘服务器的各项性能参数、指标 阈 值进行 综合计算，获取性能最优的边缘服务器 址。 军事综合信息网负载均衡模块 功能结构如图 2 7所示 ： 图 2 7 负载均衡模块功能图 图 2 7中给出了 现负载均衡的各个功能模块间的相互关系图，其中关键的四个模块的功能如下 : (l) 利用 访问用户 的 址信息查询比较 址库以提取离用户较“近”的边缘服务器集合。 (2)服务器负载均衡 ： 对通过第一步筛选出来的服务器集合中的各个服务器进行负载均衡，并把最终选定的服务器地址信息提供给 用户 。 (3)信息采集 ： 边缘服务器的负载状态数据对 各个服务器负载均衡来说至关重要。信息采集模块就是来对各 边缘 服务器负载状态数据进行读取，并将这些数据存放到信息库中，以便提供给本地负载均衡模块使用。 (4)记录处理 ：该模块负责完成对负载均衡的数据进行保存，方便后续的工作。 记录处理主要解决两个问题 ： 一方面是 资源短缺情况记录，经过负载均衡后选出的最“近”的边缘服务器上缺乏用户访问资源 ，即 资源 不存在则要对短缺情况进行记录，记录短缺的文件名、短缺次数等，当该服务器上此文件的短缺次数超过预设的 阈 值时就需对该短缺文件采取紧缺自动分发措施 ； 另一方面是需要对内容访问的 相关信 息进行保存，这些相关信息包括选定的边缘服务器信息和用户连接成功时 访问信息 状况记录包括文件名及 访问 成功次数、失败次数等信息，为后续的分发和删除操作提供依据，例如热 点内容 的自动分发就是依据该 内容 的 访问 成功次数是否超过预定的 阈 值来判断的。 将用户导向 最佳服务器 记录处理 负载均衡策略 全军综合信息网网站 用户 信息采集模块 信息库 兰州大学硕士研究生学位论文 军事综合信息网应用效能优化策略研究 13 址定位的实现方法我们将在 后面章节 详细叙述，这里主要介绍一下系统用到的服务器筛选算法。 经过 位后，可以获得一个包含了 所需资源 的服务器集 合，对于这个集合中的服务器来说，不一定每个服务器都符合发送内容的 条 件，需要对这些服务器进行一定的选择以确定状态最优的服务器 来为 用户 提供 服务。 选取服务器的原则 ：对于多个 服务器来说，首先要考虑的因素是其是否正常运行，因为用户只能从运行正常的服务器那里获取服务。当前用户数也是需要考虑的一个重要因素，往往是通过服务器的带宽利用率来间接地描述用户连接数，而带宽利用率可以从服务器的网络接口获取。由于网络带宽难以计算且变化很大，同时因为 ”访问，服务器输出端的带宽利用率是需要关注的唯一问题，因此在负载均衡模块内不需要获得服务器到 用户 之间网络上的带宽。第三个需要考虑因素是服务器的内存利用率和 服务器筛选算法：当符合以 上原则 的服务器有多台时，需要进行一个服务器的筛选，以返回给用户 一个确定的服务器地址。服务器筛选算法的核心思想是使用加权方法，利用边缘服务器当前的负载信息 (即权值 )来创建 负载均衡队列，队列里的各 服务器是平等的，因此选择其中任何一个服务器都可以，而队列内部的各个服务器则依据权值按照从小到大的顺序排序，权值大的优先级反而低。队列中优先级高的服务器会被优先选到。在这里用 务器网络出口利用率 所占比重 +服务器内存利用率 所占比重 +服务 器 所占比重 根据以上内容服务器筛选算法及负载均衡的流程图，如图 2 8所示 : 兰州大学硕士研究生学位论文 军事综合信息网应用效能优化策略研究 14 图 2 8 负载均衡策略流程图 Y Y N Y N N 在 到用户的网段信息 N 用户 m=0 查询服务器网段关系表，得到所有 . 到服务器集合 A 通过查询服务器可用性表检测集合 是否正常工作，把不正常的服务器从 m=n 集合 是否为 0 没有合适的服务 器，访问失败 返回最常查询服务器的 ID m+ 查询服务器状态表，获得表 A 中下一个服务器的负载情况 查询服务器负载均衡表获得服务器的负载均衡三 项 内容的 阈 值 状态是否超过阈值 把该 服 务器的 根 据加权算法对表 兰州大学硕士研究生学位论文 军事综合信息网应用效能优化策略研究 15 容分发技术 内容分发 是 指把内容从 中心 服务器上根据一定的策略分发到 中比较常用的两种分发技术是 用主动推 送 的方法 17。即主动地将 内容 从 中心服 务器上推 送 到边缘缓存服务器上去。这个过程一般是通过内容管理系统来实现的，分发时多 采用般用于提供有针对性的内容，比如管理系统采用此方法将 热点 资源 预先分发到缓存服务器上。使用 发技术时还应该重点考虑一下分发策略，即考虑不同内容的发送时间问题。一般情况下，分发内容的选取有两种方法 ： 一是由内容提供商或者 是根据用户访问资源 的统计结果以及预设置的文件分发规则自动确定。 件的分发是按需的。当 用户请求的内容 不在本地的服务器中时，缓存服务器需要从内容源或者其它相邻的缓存服务器节点 实时获取相关内容来启动 在实际的应用中， 是当文件内容的类型或者业务模式发生改变时，选择何种分发方式也会有所不同。一般情况下，对于访问比较集中 的 内容多使用 方式，如热 门 的影视节目 ； 相对而言， 为了实现源服务器和缓存服务器之间的内容同步，需要维持与缓存服务器设备有关的 4 个位置信息 ： 文件来源地的 站上发布的文件 户实际访问到的缓存服务器的 及缓存服务器中 的内容存储位置，并建立它们之间的映射关系。如图 2 9所示 ： 图 2 9 缓存服务器需建立的映射关系 各个位置之间映射关系含义如下 ： 映射关系 1刻画 文件来源地的 容在缓 存服务器上 存储的的位置 用户实际访问的 布在网络门户上 内容访问的 兰州大学硕士研究生学位论文 军事综合信息网应用效能优化策略研究 16 系。这两个 来是不同的，但是为了让用户不直接去访问内容源，也为了方便建立两个 般要采用一定的技术使它们两个相同。 映射关系 2刻画了网站上发布的文件 户 实际访问的 关系需要解决的问题是怎样使被修改后的 准确地定位到特定的缓存服务器 的同时，又能实现从被访问的缓存服务器设备从 获取内容的原始信息。 映射关系 3 刻画了用户实际访问到的缓存服务器的 缓存服务器中的内容存储位置之间的映射关系。该关系需要解决的问题是根据 用户的访问 请求提供内容使缓存服务器设备能够正确地进行访问。 映射关系 4 刻画了缓存服务器中的内容存储位置和文件来源地的 间的映射关系。当用户请求的内容不在本地的边缘缓存服务器设备上时，缓存服务器设备可以利用该映射关系向内容源获取内容 (通过 。 事综合信息网 内容分发设计 在军事综合信息网中， 我们主要采用“ 法来实现对预定访问内容的 主动、实时 分发 。 其 分发模块的功能图如图 2 10所示 ： 图中可以看出内容分发由自动分发和手动分发两大 部分。基于策略的分发包括两个方面的内容，一方面是自动分发时的热点内容分发和冷门内容 的删除，另一方面是手动分发时的系统管理员设置的文件分发方案。具体 分发方法是依据 内容 的访问率来定的，如果热点内容的访问率持续高于阈 值，就要对其增加分发，而当冷门 内容 的访问率过低时应该设置删除该文件计划。 图 2 10 内容分发模块功能图 1）热点 内容分发 先确 定一个热 点内容的阈 值，当某一个 内容 在某一特定时间内被访问的次数超过了 该阈 值，就称 为热点内容 ，此时要采取一定的措施把 该 内容 分发到没有该内容 的缓 存 服务器上去。图 2 11 描述了 热点内容 的分发流程。 热点内容 冷门内容 管理员制定分发计划 目标服务器 数据库 源服务器 内容分发模块 自动定时分发 获取相关 服务器信息 手动分发 兰州大学硕士研究生学位论文 军事综合信息网应用效能优化策略研究 17 图 2 11 热点 内容 分发流程 2） 冷 门内容 的删除 同样对于访问次数较少的冷门内容来说，节目访问量在某一时间段范围内在阈 值以下就说明该 内容不受用户 喜欢，为避免服务器的空间浪费，则应该减少该内容 在所有服务器中的备份，可以通过流程图如图 2 12所示的操作来讲缓存服务器中冷 门内容 的 删除。 图 2 12 冷门 内容 删除流程 查询策略库中文件分发策略 获取热点内容阈值 m 查询访问记录。获取访问次数超过 ，每条记录对应内容 询服务器内容列表，得到不含该内容的服务器集合 D，记录对应服务器的 过 节目 查询策略库中文件分发策略获取冷门内容阈值 b 查询访问记录。获取访问次数小于 ，每条记录对应内容 询服务器内容列表，得到含该 记录，总数为 n 通过 节目 ab 程序结束 Y N 兰州大学硕士研究生学位论文 军事综合信息网应用效能优化策略研究 18 3） 自动分发状态下的抖动 除了手动分发外，系统也可以自动分发，此时管理系统会根据事先制定好的分发策略自动分发或删除文件。但是由于受 内容访问次数的非线性变化 影响，譬如由冷变热，或由热变冷的情况。所以在自动分发状态下容易形成 热点内容 被大量分发到边缘服务器 ； 而后 又变成冷门内容被系统 自动删除 ；而后随着访问率的回升 又再次成为热 点内容 ，此时系统又自动进行重新分发。这样的恶性循环会引起系统的抖动，与此同时也白白消耗掉了大量的网络资源。本文引进动态反馈机制来解决这类问题，通过 动态调整分发和删除的 阈 值可以在某程度对上述情况进行缓解。为了使分发和删除 阈 值处于一个动态平衡的状态，需要统计实际应用中的分发和删除信息，并对分发和删除后的情况进行追踪。如果在一段时间内，访问分发 内容 的用户数少于该 内容 的平均访问用户数，就要降低分发量，若分发的访问用户数依然居高不下，就要考虑继续分发 ； 如果删除的 内容 的访问失败率增加了，则说明要暂停删除，同时对删除策略的 阈 值进行调整。这样不仅可以避开系统抖动，也可以减少资源的浪费。 兰州大学硕士研究生学位论文 军事综合信息网应用效能优化策略研究 19 第三章 基于 里我们只讨论性能的优化。而对性能的优化又可以从前端和后台两个方面来进行。通常所说的数据库的优化、后台程序的优化都属于后台优化的范畴，后台优化的技术目前已经比较成熟，但是对前端的优化，重视程度却远远不够，这方面的研究也很少。据统计，目前国内的很多网站并不注重 端性能的优化，实际上，要从提升用户体验的角度来讲，前端优化的空间还非常大。 一个网络的效能怎么样，访问速度快不快，直接体现在 端，一个设计再好的网络，如果前端性能不够好，用户体验差， 那也得不到应有的效果。 研究 表明， 在不考虑网络结构影响的前提下， 服务器在响应用户请求的过程中， 80%的响应时间都是浪费在前端。前端的性能怎么样，直接决定着用户的体验。 关注前端性能 至少 有三 个方面的 好处： 首先，有利于整体性能的提升。理论上，对后台的优化只能影响到整体响应时间的 10% 20%，而对前端的优化可以影响到 80%以上，也就是说，如果我们可以将前端响应时间减少一半，那么整体响应时间则可以减少 40% 50%。 其次，有利于节约成本和时间。对前端的优化只需要做一些简单的工作，如对 等做一些调整，最多也就是对 及的人力和时间以及成本不是很大，但是对后台的修改一般都会引起整个网站的重构，有时还要更换软硬件，其花费的时间和其他成本要大很多。 第三，对前端的优化已被证明是有效的，能够减少用户响应时间的幅度一般都会达到 25%或者以上。如果对网站进行分析测试评估后，进行更有针对性的改进，则效果更优。 点的架构一般都是基于 B/S 的架构。这种架构下 用被划分为两个部分：浏览器和服务 器。在浏览器端主要提供可视化的用户界面，用户通过页面行操作，触发请求。而服务器端只要实现对请求的处理，实现复杂的业务兰州大学硕士研究生学位论文 军事综合信息网应用效能优化策略研究 20 逻辑，并返回处理结果。 用部署在服务器端，客户端只需要一个浏览器即可。 具体的工作流程如下：首先，服务器端的 务必须处于启动状态，等待客户端请求的到来。在客户端，用户通过浏览器显示的页面，进行操作，触发事件，如提交表单等。被触发事件的事件处理函数会发出一个 求给服务器。服务器会根据 求的地址、请求类型、传递的参数等，转发请求以调用不同的后台模块来进行相 应的处理。处理的结果会以特定数据格式，通过 应返回给客户端浏览器，浏览器显示返回结果。本次请求完成，连接关闭。图 2 图 3（ ：超文本传输协议，是一个属于应用层的面向对象的协议，由于其简捷、快速的方式，适用于分布式超媒体信息系统1。 它于 1990 年提出，经过几年的使用与发展，得到不断地完善和扩展 ，是现今在 建 立在 P 协议之上的应用层协议，是浏览器和服务器之间数据传输的保证，换句话说， 站上绝大多数应用程序的开发，都是基于 户访问网站都是通过发送若干包含请求内容、请求方法、请求地址、协议版本、客户端信息等内容的 务器根据客户端发来的请求信息，以一种状态行为作为响应，其中相应的包括消息协议的版本、服务器相关信息、实体元信息以及有关的实体内容。 无状态协议，依赖于瞬间或者近乎瞬间的请求处理。请求信息被立即 发送，理想的情况是没有延时的进行处理，不过延时还是兰州大学硕士研究生学位论文 军事综合信息网应用效能优化策略研究 21 客观存在的。 一种内置的机制，在消息的传递时间上由一定的灵活性：超时机制。一个超时就是客户机等待请求消息的返回信息的最长时间。 由于 议的上述特点，通常客户端每次需要更新信息都必须重新向服务器发起请求，客户端收到服务器返回的信息后再更新屏幕内容。 概括起来， 以下几个 特点： 服务器模式。 户向服务器请求服务时，只需传送请求方法和路径。请求方法常用的有 种方法规定 了客户与服务器联系的类型不同。由于 得 而通信速度很快。 许传输任意类型的数据对象。正在传输的类型由 连接的含义是限制每次连接只处理一个请求。服务器处理完客户的请求，并收到客户的应答后，即断开连接。采用这种方式可以节省传输时间。 议是无状态协议。无状态是指协议对于事务处理没有记忆能力。缺少状态意味着如果后续处理需要前面的信息，则它必须重传，这样可能导致每次连接传送的数据量增 大。另一方面，在服务器不需要先前信息时它的应答就