應用系統性能改進的經驗分析

引言： 某銀行先前使用的相關業務處理系統采用Power Builder 6.0軟件開發平臺開發，用電子郵件傳輸相關數據文件，規模較小、結構簡單，功能較弱，因此重新開發適應目前需要的新系統，以適應形勢和業務發展的需要。本文就在項目中所涉及的改進方法加以分析和總結，以饗讀者。

由于先前使用的相關業務處理系統用電子郵件傳輸相關數據文件，規模較小、結構簡單，功能較弱，因此重新開發適應目前需要的新系統，以適應形勢和業務發展的需要。在大型分布式基于網站的應用系統中，用戶數量、業務數據以及通信負荷均較大，提高系統的運行性能是一個迫切需要解決的重要課題。系統采用瀏覽器／服務器（Brower/Server）模式，各類服務器集中配置在總行發行部門，實現數據集中管理。各省、地（市）、縣分支庫發行部門安裝JDK和客戶端應用程序，采用基于IE瀏覽器的用戶界面，通過銀行內聯網聯機運行。系統總體網絡拓撲結構示意圖（見圖1所示）。

改進應用系統性能的措施

在硬件運行平臺和系統軟件方面。較早的HTTP Server結合CGI程序調用的方式，由于每一請求需要對應于后端系統的系統進程來運行CGI程序來處理，系統的開銷相當大，性能和擴展能力差。應用服務器在市場上同類眾多產品中，我們選擇了IBM公司的Web Sphere產品系列。

注重前期系統架構的分析和設計，預先考慮未來的擴展與性能需要。在項目投產后，應用系統從開發環境走向實際的生產環境，用戶訪問量的不斷地上升，為了預留應用系統的發展空間，我們不斷地運用新技術、采用新產品又對整個應用系統作了多次系統性的升級。其中通過引入多臺應用服務器及Web服務器等構建集群并行工作以提高整個應用系統的吞吐量及單點故障的克服能力。

采用集群技術，對應用系統進行橫向擴展和縱向擴展。

采用集群服務（CS）技術，創建集群服務（CS）集群，將系統進行橫向擴展。當其中任何一個物理主機出現硬件或軟件故障時，運行在該物理主機上的應用系統會由集群服務功能轉移到其它沒有故障的物理主機并被重新啟動。由于集群服務使用諸如SCSI和光纖等具有公共總線結構的共享磁盤配置，因此，在故障應急期間將不會有數據被丟失。

采用網絡負載均衡（NLB）技術，創建網絡負載均衡（NLB）集群，將系統進行橫向和縱向擴展。通過在集群內的多個服務器之間根據每一臺服務器的具體運行性能合理地分配來自客戶端的請求。并能夠實現隨著流量的增加，可以向集群中添加更多的服務器，以增強整個應用系統的可伸縮性。

圖1 系統總體網絡拓撲結構示意圖

采用組件負載均衡（CLB）技術，創建組件負載均衡（CLB）集群，將系統更進一步進行橫向和縱向擴展

采用數據庫路由器技術，在后端進一步增設創建數據庫服務器集群，實現數據庫服務器的負載均衡，以及在任何時刻均保持完全相同的非單一邏輯數據集的熱備份。

在數據庫路由器ICX后端可以同時連接N個數據庫，所有的數據庫用戶都通過數據庫路由器ICX訪問數據庫。當用戶訪問查詢數據庫系統時，根據實際情況分配服務器來提供計算服務，能夠大大地提高服務運行速度和優化處理性能，并且實現負載均衡。

另外，可以同時連接多臺數據庫服務器，具體連接物理服務器的臺數根據用戶的具體需求來確定，一般具體數量為2～16臺。這若干臺數據庫服務器的數據庫數據信息內容在任何時刻均保持是完全一致的。當其中某一臺數據庫服務器發生故障時，可以實時的、第一時間切換到其他處于正常運行狀態的服務器上來繼續提供計算服務。實現零時間的服務器切換，不僅大大地提高了整個應用系統的安全性，而且實現真正意義的服務器不間斷地提供計算服務。

在數據中心中，按行政區域進行業務數據分離，相應的劃分諸多個子網，以承載相關的擁有多個不同子功能的相應的多個不同集群，同時在前端增設域名（DNS）服務器用于直接分流至各個子網的數據流量。實現將數據由集中式存儲轉換為分布式分散存儲，把不同行政區域的業務數據分開存儲在不同業務子網的數據庫服務器的集群中。經過多次進行優化后系統的拓撲結構示意圖（見圖2所示）。

圖2 系統按行政區域劃分多個子網與系統橫向擴展和縱向擴展拓撲結構示意圖

由于內聯網由眾多子網構成，為了降低網絡中的數據流量，客戶機最好能夠直接訪問處于同一子網內的Web服務器。這個問題的簡單解決方法是增加配置域名服務器，啟用DNS服務器的“啟用網絡掩碼排序”功能即可。具體的詳細配置過程如下：

首先安裝DNS服務器角色。打開“服務器管理器”窗口選擇“添加角色”。在“選擇服務器”窗口中選擇“DNS服務器”，單擊“下一步”，單擊“下一步”，直至安裝完成。

然后單擊“開始”→單擊“管理工具”→單擊“DNS”，打開“DNS管理器控制臺”。單擊要選擇的DNS服務器名稱，選定服務器。右鍵點擊已選定的DNS服務器，在彈出的菜單中選擇“屬性”，然后在“屬性”對話框中切換到“高級”選項卡，選擇“服務器選項”列表框中的“啟用網絡掩碼排序”選項即可。

在選擇的服務器“屬性”對話框中單擊“高級”選項卡。

改進結果

經過多次采用多種不同的技術對應用系統進行升級改造以后，單一集群的最大并發連接數超過100萬，可處理峰值5Gbps的流量，每秒處理數據包數量為80萬個，擁有高達99.95%的可用性。每一組負載均衡（LB）集群由4臺物理服務器組成，在僅有一臺物理服務器可用的極端情況下，仍然可以支撐20萬以上的并發連接。