一种面向应用服务器的资源敏感性能优化方法及其系统技术方案

本发明专利技术公开了一种面向应用服务器的资源敏感性能优化方法及其系统，属于计算机软件技术领域。本发明专利技术的方法为：首先建立应用服务器物理资源管理框架和逻辑资源资源管理框架，并设置上述两资源管理框架中资源之间的关联关系以及资源稳态的条件；然后周期性的监测物理资源和逻辑资源的状态，根据监测结果及资源稳态条件生成并执行资源重配过程直到达到资源稳态条件。本发明专利技术的系统包括全局资源管理器、局部资源管理器、物理资源监控器。与性能度量为目标的优化方法相比，本发明专利技术以资源状态为目标，具有资源状态稳定、可以有效地避免性能优化过程中的颠簸问题、提高应用服务器的性能稳定性，同时可以快速适应资源环境的变化并提高资源重配的可持续性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种应用服务器性能优化方法及其系统，尤其涉及一种面向应用服务器的资源敏感性能优化方法及其系统，其通过对应用服务器资源的自适应管理实现其性能优化，属于计算机软件

技术介绍
应用服务器(Application Server)是20世纪末提出的一种新型中间件，在工业界和学术界的共同推动下，是近年来发展最快的中间件类型。Web应用服务器是一个用于创建、部署、运行、集成和管理多层分布式Web应用的平台，提供了包含一系列运行时服务(如消息、事务、安全、应用集成等)的基础设施和应用框架。当负载对某种资源的需求大于应用服务器所拥有的资源时，即可称为过载，过载会给应用服务器的性能带来显著的危害。尽管通过良好的资源规划可以使应用服务器不会长时间的处于过载状态，但是由于Internet的开放性使得应用服务器总是难以完全避免的出现过载的问题(M.Crovella and A.Bestavros，“Self-similarity in World Wide Web traffic：evidence and possible causes”，In Proceedings of the 1996 ACM SIGMETRICS，1996)。对于Web系统而言，解决过载问题是保持良好性能和QoS保障的重要目标，必须通过资源管理实现该目标。应用服务器的基本服务模式是一种请求应答模式。客户的请求通过网络到达应用服务器，应用服务器根据其业务逻辑做出应答，然后再通过网络返回给客户。客户请求从到达应用服务器到应用服务器处理完该客户请求的时间间隔称为客户请求在服务器端延迟；从客户发出请求到客户接收到应答之间的时间间隔称为客户请求的响应时间；客户请求的响应时间包含客户请求在网络中传输时间，服务器端延迟以及客户请求在客户端延迟(如浏览器延迟等)。请求响应时间是主要的性能指标之一，而服务器端延迟是请求响应时间的重要组成部分，且对于应用服务器而言，仅能控制请求的服务器端延迟，因此服务器端延迟是应用服务器性能核心问题之一，而另外一种重要的性能指标——吞吐率也和服务器端延迟密切相关。研究成果(T.Abdelzaher，KG.Shin and N.Bhatti，“PerformanceGuarantees for Web Server End-Systems：A Control-Theoretical Approach”，IEEE.-->Transactions on Parallel and Distributed Systems，13(1)，Jan.2002)表明，当应用服务器过载时，服务器端延迟更容易成为系统的性能瓶颈。应用服务器的性能问题主要是由于并发的客户请求(应用服务器的负载主要形式)引起的，尤其是当客户请求的资源需求总量大于应用服务器的资源总量时。此时应用服务器对部分客户请求的处理因为等待资源而不得不推迟，致使这部分客户的请求延迟增长。而不同的负载(并发客户的数量不同，不同类别的请求)对于不同资源的需求也不相同，因此通过动态重配应用服务器的资源优化性能是目前的主要研究方向。(D.A.Menascé，R.Dodge and D.Barbará，“Preserving QoS of E-Commerce Sitesthrough Self-Tuning：A Performance Model Approach”，In Proceedings of 2001 ACM Conf.E-Commerce，2001)针对Web负载的特点，提出了一种资源自优化的框架，该框架根据不同的性能度量采用一种爬山法动态的调整资源的配置，使Web系统处于一种较优的性能状态。与此工作类似的，(X.Liu，L.Sha，Y.Diao，S.Froehlich，JL.Hellerstein andS.Parekh，“Online Response Time Optimization of Apache Web Server”，In Proceedingsof IWQoS，2003)提出了一种针对Apache服务器的资源重配方法，该工作仅关注线程池参数的调整，其关注的性能也主要是请求的响应时间。(J.Chase，D.Anderson，P.Thakar，A.Vahdat，and R.Doyle，“Managing Energy and Server Resources in Hosting Centers”，In Proceedings of the Eighteenth ACM Symposium on Operating Systems Principles(SOSP)，October 2001)提出了一种在计算节点内部的资源管理体系结构Muse，它为每个应用指定一个评价函数，该函数用于评价应用的吞吐量产生的获益，并根据这种获益来决定资源管理策略以获取系统整体获益的提高。这些相关工作主要均采用性能度量作为性能优化的目标，由于计算环境的复杂多变，所以优化的目标性不够明确，优化效率较低。动态管理服务资源是应用服务器性能优化的另一种主要方法，如(J.Moore，D.Irwin，L.Grit，S.Sprenkle，and J.Chase，“Managing Mixed-Use Clusters withCluster-on-Demand”，Cluster-on-Demand Draft，Internet Systems and Storage Group，November 2002)和(S.Ranjan，J.Rolia and E.Knightly，“QoS-Driven Server Migrationfor Internet Data Centers”，In Proceedings of IEEE IWQoS 2002，2002)主要研究如何通过根据负载的需求动态的配置集群的服务节点，以满足服务的QoS目标。(M.Aron，P.Druschel and W.Zwaenepoel，“Cluster Reserves：A Mechanism for Resource Managementin Cluster-based Network Servers”，In Proceedings of the ACM SIGMETRICS Conference，June 2000)提出了一种集群的资源分配方式，其目标是为不同类别的客户提供有差别的-->服务质量，主要是通过操作系统提供对跨节点的资源共享的支持。(J.Chase，L.Grit，D.Irwin，J.Moore，and S.Sprenkle，“Dynamic Virtual Clusters in a Grid Site Manager”，In Proceedings of The Twelfth International Symposium on High PerformanceDistributed Computing(HPDC-12)，June 2003)研究了一种按需集群(CoD)的方法，它提出一种集群中管理资源的自动框架，并引入了虚拟集群的概念，用于描述共享硬件的一组主机所提供的功能集。CoD的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种面向应用服务器的资源敏感性能优化方法，其步骤为：　１）建立应用服务器物理资源管理框架和逻辑资源资源管理框架；　２）设置上述两资源管理框架中资源之间的关联关系以及资源稳态的条件；　３）监测物理资源和逻辑资源的状态；　４）根据监测结果及资源稳态条件生成资源重配过程；　５）执行资源重配过程；其中步骤３）、４）、５）为周期性执行直到达到资源稳态条件。

【技术特征摘要】
1.一种面向应用服务器的资源敏感性能优化方法，其步骤为：1)建立应用服务器物理资源管理框架和逻辑资源资源管理框架；2)设置上述两资源管理框架中资源之间的关联关系以及资源稳态的条件；3)监测物理资源和逻辑资源的状态；4)根据监测结果及资源稳态条件生成资源重配过程；5)执行资源重配过程；其中步骤3)、4)、5)为周期性执行直到达到资源稳态条件。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述关联关系为：随着逻辑资源的增加其依赖的物理资源的利用率非递减，逻辑资源的减少其依赖的物理资源的利用率非递增。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于所述物理资源的状态包括：未饱和状态、饱和状态或过饱和状态；所述逻辑资源的状态为：瓶颈资源和非瓶颈资源。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于所述物理资源状态划分方法为：设定一物理资源利用率范围，当物理资源的利用率低于该范围的下限时，其处于未饱和状态；当物理资源的利用率位于该范围内时，其处于饱和状态；而当物理资源利用率超过该范围的上限时，其处于过饱和状态。5.如权利要求3所述的方法，其特征在于所述逻辑资源状态的确定方法为：查看与该逻辑资源相关联的物理资源是否处于过饱和，如果该物理资源处于过饱和，则设定该逻辑资源状态为瓶颈资源；否则，设置一逻辑资源受阻值，用于表示该逻辑资源受到请求时需要等待的时间；在监控周期内该逻辑资源对于所有请求的资源受阻值之和为该逻辑资源的累积资源受阻值，根据累积资源受阻值确定该逻辑资源的状态。6.如权利要求3所述的方法，其特征在于所述资源重配过程的生成方法为：1)检查每个物理资源的状态，如果该物理资源状态为过饱和则减少同该物理资源相关的逻辑资源数量；2)检查每个逻辑资源是否为瓶颈资源，对于瓶颈资源，如果其依赖的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张文博，黄涛，王伟，钟华，
申请(专利权)人：中国科学院软件研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]