摘要：該文結(jié)合社區(qū)警務管理系統(tǒng)的研發(fā)及實踐，論述了針對WEB系統(tǒng)中普遍存在的性能問題及具體系統(tǒng)的特點，對影響系統(tǒng)性能的因素進行分析，找出系統(tǒng)性能的瓶頸，并給出具體適用于WEB應用系統(tǒng)的性能優(yōu)化方案和技術，如：索引應用、前端優(yōu)化、緩存技術及負載均衡技術等，并將它們應用于社區(qū)警務管理系統(tǒng)中，使該系統(tǒng)性能得到了最大化的提升。

關鍵詞：WEB系統(tǒng)；警務管理系統(tǒng)；性能優(yōu)化

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2013）10-2324-04

1 概述

近幾年，隨著互聯(lián)網(wǎng)快速的發(fā)展及廣泛的應用，商業(yè)應用層出不窮，業(yè)務邏輯不斷變復雜，以互聯(lián)網(wǎng)和數(shù)據(jù)庫技術為基礎的各種信息管理系統(tǒng)已滲透到當今社會工作生活中的各個角落。隨之而來的是應用技術和開發(fā)語言的日新月異，開發(fā)者需要永遠不停的學習，對用戶體驗的要求也不斷提升，同樣，在Web站點性能方面，開發(fā)者也一直在跟時間賽跑，因為軟件性能早已成為評價軟件質(zhì)量的一個重要因素，對于站點經(jīng)營者來說，讓用戶等待的時間過長，即系統(tǒng)性能差，也許會造成毀滅性的后果，因此對系統(tǒng)性能進行合理的優(yōu)化已成為當今系統(tǒng)技術負責人及程序員必備的專業(yè)技能和工作要求。該文通過研究具體適用于WEB應用系統(tǒng)的優(yōu)化方案和技術，如：索引應用、動態(tài)網(wǎng)頁靜態(tài)化、緩存技術及負載均衡技術等，并將它們應用于筆者參與開發(fā)的衡陽市社區(qū)警務信息管理系統(tǒng)中，通過對比該系統(tǒng)應用優(yōu)化技術前后性能的變化來驗證該系列技術方案的可行性及適用性。

2 WEB系統(tǒng)性能優(yōu)化策略

目前的Web應用系統(tǒng)，不管是何種語言開發(fā)，粗略的結(jié)構(gòu)一般均由三層構(gòu)成：前臺頁面、業(yè)務邏輯、數(shù)據(jù)庫。目前一般的頁面技術，根據(jù)數(shù)據(jù)生成最終的HTML頁面，性能關鍵指標可概括為頁面的渲染速度。綜合各種頁面技術而言，渲染速度相差不會太大，10倍以內(nèi)；業(yè)務邏輯，根據(jù)業(yè)務需要將數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進行邏輯處理讀取到內(nèi)存中，以便通過頁面模板渲染成HTML頁面；數(shù)據(jù)庫負責執(zhí)行SQL查詢完成數(shù)據(jù)的交互。

所以多數(shù)Web系統(tǒng)優(yōu)化方案均可根據(jù)這三個部分進行設計。目前普遍的優(yōu)化技術概括起來有：數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡傳輸、服務器并發(fā)處理能力、緩存技術（動態(tài)網(wǎng)頁緩存、數(shù)據(jù)緩存、頁面緩存、分布式緩存）、數(shù)據(jù)庫分布式、負載均衡技術、性能監(jiān)控方案等。

然而如何選擇適合有效的優(yōu)化方案，則必須根據(jù)系統(tǒng)實際情況對系統(tǒng)各方面進行性能監(jiān)控和分析，找出系統(tǒng)的性能瓶頸，從瓶頸問題出發(fā)，便會在系統(tǒng)性能優(yōu)化工作中起到事半功倍的效果。

按照筆者目前積累的經(jīng)驗，對于一般WEB應用系統(tǒng)的優(yōu)化方案可注意一下幾個準則：

1）沒必要去優(yōu)化頁面模板，這都是一些很成熟的技術，就算你好不容易提升了10%的性能，這10%在整個頁面的執(zhí)行過程中只占了0.5%的比例，微乎其微。

2）合理應用索引，優(yōu)化查詢。

3）緩存技術，簡單而高效。

4）服務器壓力相對較大的需求，分布式處理。

下面將以筆者參與開發(fā)的衡陽市社區(qū)警務管理信息系統(tǒng)為例，對優(yōu)化該系統(tǒng)所采用的方案做介紹。

3 索引技術的應用

在關系數(shù)據(jù)庫中，索引是一種與表有關的數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)，它可以使對應于表的SQL?語句執(zhí)行得更快。沒有索引，條件查詢時會搜索整個表，這樣會消耗大量數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)時間，并造成大量磁盤I/O操作；如果在表中合理建立索引，則可以在索引中找到符合查詢條件的索引值，最后通過保存在索引中的ROWID快速找到表中對應的記錄，而無需對整個表數(shù)據(jù)進行掃描。

而優(yōu)化SQL語句的關鍵是盡可能減少語句的logical reads（語句執(zhí)行時需要訪問的單位為8K的數(shù)據(jù)頁總數(shù)）。logical reads 越少，其需要的內(nèi)存和CPU時間也就越少，語句執(zhí)行速度就越快。而索引的最大好處就是它可以極大減少SQL語句的logical reads數(shù)目，從而極大減少語句的執(zhí)行時間，提高系統(tǒng)的執(zhí)行效率。創(chuàng)建索引的關鍵是索引要能夠大大減少語句的logical reads。一個索引好不好，主要看它減少的logical reads多不多，因此要根據(jù)數(shù)據(jù)表實際的使用情況合理應用索引技術，下面將以社區(qū)警務管理信息系統(tǒng)為例，介紹筆者在該系統(tǒng)中合理應用索引優(yōu)化系統(tǒng)的過程。

在衡陽社區(qū)警務管理系統(tǒng)人口管理模塊中，涉及到衡陽市人口數(shù)據(jù)已達800多萬，這給數(shù)據(jù)的查詢性能提出了更高的要求。系統(tǒng)通過建立索引有效提升了查詢性能。（筆者采用PowerDesigner工具生成了800萬條人口測試數(shù)據(jù)）

4 動態(tài)內(nèi)容緩存技術

簡單的說，緩存的目的就是把需要花費昂貴開銷的計算結(jié)果保存起來，在以后需要的時候直接取出，而避免重復計算。在這里筆者所指的是由動態(tài)內(nèi)容自行實現(xiàn)的緩存機制，包括整頁緩存、局部緩存、數(shù)據(jù)緩存等。

4.1 頁面緩存

對于動態(tài)網(wǎng)頁來說，緩存的內(nèi)容實際上就是動態(tài)網(wǎng)頁輸出的HTML，即頁面緩存，而對于其他動態(tài)內(nèi)容，比如圖片或動態(tài)XML數(shù)據(jù)，也可以將它們的輸出結(jié)果整體進行緩存，其實現(xiàn)機制和動態(tài)網(wǎng)頁是一樣的。

衡陽市社區(qū)警務信息管理系統(tǒng)采用ASP.NET平臺開發(fā)，并且地圖模塊、治安模塊頁面信息量極大，因此使用@ OutputCache指令實現(xiàn)頁面輸出緩存的一般性需求。@ OutputCache指令在ASP.NET頁或者頁中包含的用戶控件的頭部聲明。該指令中包括必需的 Duration 和 VaryByParam 或 VaryByControl 屬，Duration用于設置頁面或者用戶控件緩存的時間。單位是秒。通過設置該屬性，能夠為來自對象的HTTP響應建立了一個過期策略，并將自動緩存頁或用戶控件輸出。Duration必須為大于零的整數(shù)。VaryByControl屬性使用一個分號分隔的字符串列表來更改用戶控件的輸出緩存。這些字符串代表在用戶控件中聲明的ASP.NET服務器控件的ID屬性值。除非已經(jīng)包含了VaryByParam屬性，否則在@ OutputCache指令中，該屬性是必需的。

其指示頁面輸出緩存的有效期是100秒，并且頁面不隨任何GET或POST參數(shù)改變。在該頁仍被緩存時接收到的請求由緩存數(shù)據(jù)提供服務。經(jīng)過100秒后，將從緩存中移除該頁數(shù)據(jù)，并隨后顯式處理下一個請求并再次緩存頁。

這種方式非常方便，只需幾個簡單的屬性設置，就能夠?qū)崿F(xiàn)頁面的輸出緩存策略。

4.2 數(shù)據(jù)緩存

對于社區(qū)警務信息管理系統(tǒng)，大量數(shù)據(jù)是保存在數(shù)據(jù)庫中的，本系統(tǒng)所管理信息多為人口、地理、企業(yè)等法律意義上的固定信息，信息變動幾率比較小，信息多用于輔助辦公時查詢使用。如果系統(tǒng)每次需要讀取的警務信息，都要訪問數(shù)據(jù)庫，那會是一項很費時的操作。針對本系統(tǒng)該特點，筆者通過采用數(shù)據(jù)緩存優(yōu)化策略，有效提高了系統(tǒng)性能。即：先將數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)緩存到緩存區(qū)中，當應用程序需要這些數(shù)據(jù)時，直接從緩存區(qū)中提取，就可以減少系統(tǒng)開銷。

如果需要某個數(shù)據(jù)訪問層接口使用數(shù)據(jù)緩存，只需調(diào)用DataAcces提供給該數(shù)據(jù)層的“CreateObject”方法，返回該數(shù)據(jù)類利用緩存的對象，而業(yè)務邏輯層在調(diào)用數(shù)據(jù)層時要根據(jù)是否需要創(chuàng)建數(shù)據(jù)緩存來選擇調(diào)用DataAccess類中創(chuàng)建數(shù)據(jù)類的方法。

5 負載均衡技術

當已經(jīng)最大程度的發(fā)揮了單臺Web服務器的處理能力后，服務器所承受的壓力仍會達到極限時，就應想辦法將壓力合理轉(zhuǎn)移到多臺服務器上，即當前流行的負載均衡技術，對于當今硬件價格低廉，購置方便的前提下，這是一個不錯的性能優(yōu)化方案。

負載均衡是由多臺服務器以對稱的方式組成一個服務器集合，每臺服務器都具有等價的地位，都可以單獨對外提供服務而無須其他服務器的輔助。通過某種負載分擔技術，將外部發(fā)送來的請求均勻分配到對稱結(jié)構(gòu)中的某一臺服務器上，而接收到請求的服務器獨立地回應客戶的請求。負載均衡能夠平均分配客戶請求到服務器列陣，以此提供快速獲取重要數(shù)據(jù)，解決大量并發(fā)訪問服務問題。

實現(xiàn)Web負載均衡的方法有：HTTP重定向；基于DNS的輪詢解析；通過反向代理服務器來實現(xiàn)負載均衡調(diào)度；通過LVS來組件服務器集群。通過這些具體的實現(xiàn)方法，我們更加關心的是能否真正地均衡調(diào)度請求，以及是否具備高可用性和影響規(guī)模擴展的制約因素。

目前衡陽市社區(qū)警務管理信息系統(tǒng)還未應用此優(yōu)化方案，考慮到日后系統(tǒng)可能會升級到省級使用，將導致系統(tǒng)的并發(fā)訪問量越來越大，單臺服務器也許不能正常高效的滿足需求，因此在后期工作中，筆者將會以實現(xiàn)負載均衡技術中相對簡單的方案：HTTP重定向為切入點，深入研究該方案，以爭取最大化降低服務器端壓力，使系統(tǒng)更健壯、穩(wěn)定、長久。

6 前臺優(yōu)化方案

6.1 動態(tài)頁面靜態(tài)化

將頁面生成HTML靜態(tài)網(wǎng)頁有如下好處：加快頁面打開瀏覽速度，靜態(tài)頁面無需連接數(shù)據(jù)庫打開速度較動態(tài)頁面有明顯提高；減輕服務器負擔，使頁面緩存發(fā)揮意義；網(wǎng)站更安全，HTML頁面不會受Asp相關漏洞的影響。因此將動態(tài)頁面盡可能靜態(tài)化也是優(yōu)化WEB應用系統(tǒng)普遍采用的方案。

6.2 AJAX應用

7 結(jié)束語

性能優(yōu)化是一個復雜的過程，它需要多種理論和技術的支持，沒有適用于所有應用系統(tǒng)的優(yōu)化方案，我們所能夠做到的，應該是在選擇優(yōu)化措施時，根據(jù)具體環(huán)境和應用的不同，從多角度多方面來衡量優(yōu)化措施的利與弊，以便于找到最適合目標系統(tǒng)的優(yōu)化方案。

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