高并發(fā)糧情測控系統(tǒng)Web服務端的設計與實現.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、糧食安全問題一直是與人們息息相關的問題。隨著4G網絡的普及、云計算技術興起,糧情測控的有網頁客戶端、電腦客戶端和安卓客戶端。隨著用戶數量的不斷增加,在面對大量用戶訪問、高并發(fā)請求時,系統(tǒng)容易出現用戶等待時間長、請求失敗、頁面跳轉失敗、和數據出錯等情況,給用戶帶來了極大的不便,因此需要提高系統(tǒng)并發(fā)性能。為了提高系統(tǒng)的并發(fā)性能,在硬件方面,大型網站通過對服務器進行性能提高和擴大服務器集群規(guī)模來達到穩(wěn)定運行系統(tǒng)的目的。在系統(tǒng)的內部性能來應對高

2、并發(fā)。在HTTP服務器方面,使用靜態(tài)服務器分離、負載均衡等技術方法。在數據庫性能方面,有數據庫集群、庫表散列等方法。在緩存方面通過緩存和數據庫結合的方式來減輕對數據庫的讀寫請求壓力?,F有的糧情測控系統(tǒng)對數據庫進行操作時,使用多線程連接池模式和C++自帶deque來處理并發(fā)請求,不僅CPU利用率不高、占用大量服務器資源,而且隊列等待時間長。針對項目現狀和只使用現有硬件資源的情況下,本文對提高系統(tǒng)Web服務端的并發(fā)性能,開展了以下研究工作:

3、
  (1)通過對Node技術的深入研究,分析其單線程、非阻塞I/O和事件驅動機制的技術特點。單線程節(jié)省服務器內存,實現宏觀并發(fā),且操作系統(tǒng)沒有線程創(chuàng)建和銷毀的時間開銷。非阻塞I/O的核心利用率非常高。Node的底層代碼近半數都用于事件隊列、回調函數(有優(yōu)先級)隊列的構建。用事件驅動機制可以完成服務器的任務調度。
  (2)利用Node對CPU充分利用的優(yōu)勢,將單核單線程Node引申到多核CPU環(huán)境下。通過對以往實現Node

4、多核技術的研究,分析其負載不均衡和實現冗余等劣勢,結合反向代理服務器成熟的均衡算法的優(yōu)勢和通信劣勢,設計了一種新的多核解決方案:使用Node服務器作為反向代理來減小工作中通信負擔的問題、保障負載均衡。該方案不僅可以充分利用Node在高并發(fā)時的性能優(yōu)勢,提高程序執(zhí)行效率,最重要的是,可以在保障負載均衡的前提下提高對多核CPU資源的利用率。
  (3)為了提高糧情測控系統(tǒng)的并發(fā)性能,本文采用Node技術設計了一個適合糧情測控系統(tǒng)的高并

5、發(fā)Web服務端總體架構,針對功能需求設計了一個包含HTTP服務器、MongoDB數據庫、Redis緩存和RabbitMQ消息隊列這四個模塊的總體架構,并對各模塊進行設計與實現。為了實現HTTP多核服務器的負載均衡、對子進程狀態(tài)信息監(jiān)控和防止子進程退出時丟失請求,本文對基于Node的HTTP多核服務器的分發(fā)者進程和工作者進程進行了詳細設計。利用MongoDB性能優(yōu)勢和擴展性,以及其shell客戶端、數據格式與JavaScript匹配優(yōu)勢,

6、設計并實現MongoDB接口層和更新服務。利用Redis在后端數據存儲上,可以實現一個高效的分層緩存機制,提高緩存的命中率,減少對數據庫的I/O操作的優(yōu)勢,對緩存層設計時使用Redis。另外,利用RabbitMQ有高性能、支持消息持久化和緩解系統(tǒng)中各個層次之間速率不一致的問題的優(yōu)勢,對緩存更新服務和數據庫更新服務設計了RabbitMQ消息隊列。
  (4)對改進后的Node多核服務器和本文設計的Web服務端進行壓力測試,對比IIS

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