服务器在高负载的情况

小七七

关于Web负载，除了对Web负载的特征进行分析以便在评测时更好地再现真实负载之外，还要考虑Web服务器所在的网络环境下负载的情况。人们不仅要求服务器满足正常的工作负载要求，而且在高峰时期依然要保持较高的吞吐量。但是，服务器在高负载的情况下的性能表现往往低于人们的期望。

  服务器过载的情况分为两种：一种为瞬间过载，即服务器暂时的、短时间的超载，这种情况主要是由服务器负载的特点引起的。大量的研究表明，Web请求的网络通信量分布是自相似的，即Web请求的通信量可以在很大范围内有显著的变化。这就造成服务器常常短时间的超载，但这样情况持续的时间一般很短。一种是服务器长时间的超载，这种情况一般是由某一特殊事件引起的，例如服务器受到拒绝服务攻击或者发生了“活锁”现象。

  第一种服务器超载情况是不可避免的，但第二种情况则可以通过对服务器改进来改善。抛开恶意的攻击不算，仔细分析服务器处理信息包的过程可以发现，造成系统在超载情况下性能下降的根本原因是高优先级处理阶段对CPU的不公平抢占。

  因此，壹基比如果限制高优先级处理阶段对CPU的占用率，或者限制处理高优先级的CPU个数，都可以减轻或者消除收包活锁现象。具体的可以采用以下的方法：

  一、采用轮询机制。为了减少中断对系统性能的影响，在负载正常的情况下采用“下半处理”的方法就非常有效，而在高负荷情况下，采用这个方法仍然会造成活锁现象，这时可以采用轮询机制。虽然这个方法在负载正常的情况下会造成资源的浪费和响应速度降低，但在网络数据频繁到达服务器时就要比中断驱动技术有效的多。

  二、减少上下文切换。这种方法不管服务器在什么情况下对性能改善都很有效，这时可以采用引入核心级(kerne1—leve1)或硬件级数据流的方法来达到这个目的。核心级数据流是将数据从源通过系统总线进行转发而不需要使数据经过应用程序进程，这个过程中因为数据在内存中，因此需要CPU操作数据。

  硬件级数据流则是将数据从源通过私有数据总线或是虽等DMA通过系统总线进行转发而不需要使数据经过应用程序进程，这个过程不需要CPU操作数据。这样在数据传输过程中不需要用户线程的介入，减少了数据被拷贝的次数，减少了上下文切换的开销。

  三、减低中断的频率(主要是针对高负荷情况的方法)。这里主要有两种方法：批中断和暂时关闭中断。批中断可以在超载时有效的抑制活锁现象，但对服务器的性能没有什么根本性的改进;当系统出现接收活锁迹象时，可以采用暂时关闭中断的方法来缓和系统的负担，当系统缓存再次可用时可以再打开中断，但这种方法在接收缓存不够大的情况下会造成数据包丢失。

  Web服务器性能是整个Web系统的关键环节，提高Web服务器的性能也是人们长久以来一直关注的课题。这里通过对Web服务器的工作原理和现有的优化方法和技术的分析，得出了对待Web服务器性能的提高也应该具体问题具体分析，要在具体的应用环境中，根据其特点来采取相应的优化措施。