服務(wù)器能力計(jì)算

1、系統(tǒng)處理能力TPC估算方法1 TPC 標(biāo)準(zhǔn)介紹在對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行方案設(shè)計(jì)時(shí), 通常會(huì)遇到下列問(wèn)題：a) 配置什么樣的服務(wù)器設(shè)備?b) 系統(tǒng)性能如何?c) 系統(tǒng)能夠滿足多長(zhǎng)時(shí)間的應(yīng)用?單憑歷史經(jīng)驗(yàn)給出一個(gè)經(jīng)驗(yàn)值來(lái)評(píng)估整套系統(tǒng)顯然是不夠的, 必須拿出足夠的理論證據(jù)來(lái)證明設(shè)計(jì)中已考慮到了上述問(wèn)題。通常 , 采用 TPC 的基準(zhǔn)測(cè)試來(lái)衡量硬件服務(wù)器的處理能力, 同時(shí) , 采用通用計(jì)算公式估算軟件所需的處理能力。1.1 TPCTPC 是由數(shù) 10 家會(huì)員公司創(chuàng)建的非盈利組織,總部設(shè)在美國(guó)。該組織對(duì)全世界開放 , 但迄今為止, 絕大多數(shù)會(huì)員都是美、日和西歐的大公司。TPC 的成員主要是計(jì)算機(jī)軟硬件廠家, 而非計(jì)

2、算機(jī)用戶, 它的功能是制定商務(wù)應(yīng)用基準(zhǔn)程序的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、性能和價(jià)格度量, 并管理測(cè)試結(jié)果的發(fā)布。TPC 的測(cè)試結(jié)果和出版物是開放的, 可以通過(guò)網(wǎng)站( http: /) 獲取詳細(xì)信息。IBM 、NCR、 HP、 SUN 等國(guó)際著名服務(wù)器供應(yīng)商均是TPC 會(huì)員,這些公司旗下的產(chǎn)品均會(huì)在網(wǎng)站上公布TPC 的測(cè)試結(jié)果。目前 , 國(guó)內(nèi)的工程項(xiàng)目中大量采用了上述公司制造的服務(wù)器類產(chǎn)品, 因而這些數(shù)據(jù)對(duì)于設(shè)計(jì)階段的性能估算很有參考價(jià)值。至今, TPC 已經(jīng)推出了 4 套基準(zhǔn)程序( TPC- A、 TPC- B、 TPC- C 和 TPC- D) 。其中 TPC- A 和 TPC- B 已經(jīng)過(guò)時(shí) , 不再使用。

3、TPC- C 是在線事務(wù)處理(OLTP) 的基準(zhǔn)程序, TPC- D 是決策支持的基準(zhǔn)程序。目前 , 工程設(shè)計(jì)中常見的系統(tǒng)均為在線事務(wù)處理型( 包括BSS、 OSS 和 OA) ,因此 TPC- C 基準(zhǔn)測(cè)試是本文關(guān)注的重點(diǎn)。1.2 TPC- C 基準(zhǔn)測(cè)試TPC-C 是一種旨在衡量OLTP系統(tǒng)性能與可伸縮性的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)基準(zhǔn)測(cè)試項(xiàng)目。這種基準(zhǔn)測(cè)試項(xiàng)目將對(duì)包括查詢、更新及隊(duì)列式小批量事務(wù)在內(nèi)的廣泛數(shù)據(jù)庫(kù)功能進(jìn)行測(cè)試。許多數(shù)據(jù)專業(yè)設(shè)計(jì)人員將TPC- C 視為衡量“真實(shí)”O(jiān)LTP系統(tǒng)性能的有效指示器。TPC- C 基準(zhǔn)測(cè)試是對(duì)硬件處理能力的考核標(biāo)準(zhǔn)。TPC- C 通過(guò)模擬一個(gè)批發(fā)商的貨物管理系統(tǒng),衡量硬

4、件服務(wù)器的性能指標(biāo)( 查詢、統(tǒng)計(jì)功能的執(zhí)行效率) 。 TPC 對(duì)具體的測(cè)試環(huán)境, 也做了詳細(xì)的規(guī)定。1.2.1 測(cè)試環(huán)境批發(fā)公司有W個(gè)倉(cāng)庫(kù)，每個(gè)倉(cāng)庫(kù)供應(yīng)10個(gè)地區(qū)，其中每個(gè)地區(qū)為3 000名顧客服 務(wù)。每個(gè)倉(cāng)庫(kù)中有10個(gè)終端，每個(gè)終端用于一個(gè)地區(qū)。 在運(yùn)行時(shí)，10 XW 個(gè)終端操作員 向公司的數(shù)據(jù)庫(kù)發(fā)出5 類請(qǐng)求。1.2.2 邏輯和流程該系統(tǒng)需要處理的交易有以下幾種。a) New- Order:客戶輸入一筆新的訂貨交易。b) Payment:更新客戶賬戶余額,以反映其支付狀況。c) Delivery:發(fā)貨(模擬批處理交易)。d) Order- Status:查詢客戶最近交易的狀態(tài)。e) Sto

5、ck- Level:查詢倉(cāng)庫(kù)庫(kù)存狀況，以便能夠及時(shí)補(bǔ)貨。從上述定義可見，數(shù)據(jù)庫(kù)在邏輯上是分布的。 而W是一個(gè)可變參數(shù)，測(cè)試者可以隨 意改變W,以獲得最佳測(cè)試效果。圖1示出的是TPC- C測(cè)試邏輯結(jié)構(gòu)圖；圖2示出的 是TPC- C測(cè)試流程圖。圖1 TPC-C測(cè)試設(shè)輯結(jié)構(gòu)圖1+W*30 k+L . 一 J倉(cāng)庫(kù)10W*300k +X. . 地區(qū)W*10庫(kù)存W*100k新訂單W*9k+ '«*30k 訂單-線訂單2 TPC-C測(cè)試流程圖1.2.3 評(píng)測(cè)指標(biāo)TPC- C 基準(zhǔn)測(cè)試針對(duì)一種模擬訂單錄入與銷售環(huán)境測(cè)量每分鐘商業(yè)事務(wù)吞吐量。按照 TPC 的定義 , 流量指標(biāo)tpmC 描述了系

6、統(tǒng)在執(zhí)行Payment 、 Delivery 、 Orderstatus 、 Stock- Level 這 4 種交易的同時(shí),每分鐘可以處理多少個(gè)New- Order 交易。所有交易的響應(yīng)時(shí)間必須滿足TPC- C 測(cè)試規(guī)范的要求。最終的測(cè)試結(jié)果會(huì)在TPC 的網(wǎng)站上公布, 可以免費(fèi)查詢到絕大部分的系統(tǒng)測(cè)試結(jié)果。測(cè)試信息包括tpmC 得分、系統(tǒng)配置清單、測(cè)試環(huán)境以及日期等, 內(nèi)容非常詳盡。2 服務(wù)器處理性能估算2.1 估算方案在方案設(shè)計(jì)之前, 必須詳細(xì)了解用戶需求, 特別關(guān)注以下幾點(diǎn)。a) 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)使用年限。b) 系統(tǒng)平均用戶在線人數(shù)( 訪問(wèn)量 ) 。c) 系統(tǒng)忙時(shí), 用戶的主要操作行為統(tǒng)計(jì)(

7、估值 ) 。d) 軟件開發(fā)商應(yīng)提供的功能架構(gòu), 并能提供每個(gè)功能所引發(fā)的事務(wù)處理量。e) 系統(tǒng)采用的操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)。在充分采集系統(tǒng)信息后, 可對(duì)系統(tǒng)所需服務(wù)器性能進(jìn)行3 個(gè)方面的估算。f) 數(shù)據(jù)服務(wù)器處理能力估算。g) 應(yīng)用服務(wù)器處理能力估算。h) 存儲(chǔ)容量估算。值得指出的是, 應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)服務(wù)器是2個(gè)不同的概念。應(yīng)用服務(wù)器提供訪問(wèn)商業(yè)邏輯的途徑以供客戶端應(yīng)用程序使用。數(shù)據(jù)服務(wù)器主要負(fù)責(zé)計(jì)算和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。在大型系統(tǒng)中應(yīng)用和數(shù)據(jù)會(huì)獨(dú)立使用各自的服務(wù)器, 降低服務(wù)器壓力并盡可能保障數(shù)據(jù)安全和獨(dú)立。2.1.1 數(shù)據(jù)服務(wù)器性能估算測(cè)算服務(wù)器在忙時(shí)的數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)峰值(X) , 代表主機(jī)處理峰值應(yīng)能

8、達(dá)到每秒X 個(gè)連接 ; 每個(gè)連接平均需要訪問(wèn)Y 個(gè)數(shù)據(jù)表。每個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)相當(dāng)于服務(wù)器Z 的處理能力。數(shù)據(jù)服務(wù)器處理性能( Ls) 的估算公式為L(zhǎng)s=XYZ/( 1-B) / T( 1)式中 :X用戶連接數(shù)(連接/s)Y數(shù)據(jù)表連接數(shù)Z數(shù)據(jù)訪問(wèn)值(tpm)- 系統(tǒng)自身消耗值,取值范圍為25%35%- 系統(tǒng)Ft時(shí)比例因子，取值范圍為60%80%2.1.2 應(yīng)用服務(wù)器性能估算1）方法一：估值計(jì)算應(yīng)用服務(wù)器處理性能（Ly）的估算公式為L(zhǎng)y=Ls a（ 2）式中：-綜合系數(shù)（見表1）表1項(xiàng)目小型系統(tǒng)中型系統(tǒng)大型系統(tǒng)程序指令行數(shù)<10萬(wàn)10萬(wàn)-30萬(wàn)>30萬(wàn)a2）方法二：TPC

9、公式計(jì)算TPC建議使用式（3）估算所需處理能力。假定在系統(tǒng)發(fā)出的業(yè)務(wù)請(qǐng)求中，位列前三 項(xiàng)的功能（如查詢、更新、統(tǒng)計(jì)功能等）分別命名為A、B、C,則應(yīng)用服務(wù)器需要的處 理能力為L(zhǎng)y=U1N1（ T1+T2+T3） /3XY/Z（ 3）式中：U1系統(tǒng)同時(shí)在線用戶數(shù)（人）N1平均每個(gè)用戶每分鐘發(fā)出業(yè)務(wù)請(qǐng)求次數(shù)（次/人）T1平均每次A業(yè)務(wù)產(chǎn)生的事務(wù)數(shù)（次）T2平均每次 B業(yè)務(wù)產(chǎn)生的事務(wù)數(shù)（次）T3平均每次 C業(yè)務(wù)產(chǎn)生的事務(wù)數(shù)（次）X一天內(nèi)忙時(shí)的處理量和平均數(shù)的比值Y經(jīng)驗(yàn)系數(shù)（實(shí)際量和估算量的比值）Z服務(wù)器冗余值方法一和方法二均為常用的處理能力估算方法。方法一更為簡(jiǎn)便，但相對(duì)方法二缺乏說(shuō)服力和準(zhǔn)確性。因

10、此，建議盡量使用方法二進(jìn)行估算。2.1.3存儲(chǔ)容量估算系統(tǒng)的存儲(chǔ)空間主要包含4大內(nèi)容數(shù)據(jù)。a）軟件系統(tǒng)自身所需安裝空間。b）系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境所需安裝空間（操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)軟件、其他第三方軟件等）。c）系統(tǒng)運(yùn)行產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。d）系統(tǒng)日志所需空間。實(shí)際存儲(chǔ)容量（G）計(jì)算公式為G= （AB+F） X365C/1 000 000 ） +D+E（4）設(shè)計(jì)存儲(chǔ)容量（Gs）計(jì)算公式為Gs=G（ 1+Z）（5）式中 :A每條記錄占用存儲(chǔ)空間(Byte/條)B每天產(chǎn)生的記錄條數(shù)(條)F每天系統(tǒng)日志占用空間(Byte)C設(shè)計(jì)使用年限(年)D 軟件系統(tǒng)自身安裝空間(GByte)E運(yùn)行環(huán)境所占安裝空間(GByte)Z存儲(chǔ)冗

11、余通常情況下, 為了確保數(shù)據(jù)安全性, 系統(tǒng)備份時(shí)會(huì)將數(shù)據(jù)存放在其他獨(dú)立的備份設(shè)備中。因此, 在存儲(chǔ)容量估算中暫不考慮系統(tǒng)備份所需的容量需求。通過(guò)前面3 個(gè)步驟的計(jì)算, 就能大致掌握系統(tǒng)數(shù)據(jù)服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器以及存儲(chǔ)容量上需求值。結(jié)合 TPC 網(wǎng)站上公布的測(cè)試數(shù)據(jù)和廠商提供的相關(guān)設(shè)備的tpmC 數(shù)據(jù) , 就能做出比較明確的判斷。同時(shí), 計(jì)算數(shù)據(jù)也是設(shè)備選型和設(shè)備配置的重要設(shè)計(jì)依據(jù)。2.2 案例分析某建設(shè)單位委托設(shè)計(jì)一套基于B/S 技術(shù)的傳輸資源管理系統(tǒng)。通過(guò)采集用戶需求并咨詢相關(guān)軟件開發(fā)商和硬件廠商, 獲取了以下信息。a) 系統(tǒng)設(shè)計(jì)使用年限5 年。b) 項(xiàng)目實(shí)施后, 用戶之間可以通過(guò)系統(tǒng)查詢現(xiàn)網(wǎng)

12、的傳輸架構(gòu)和資源使用情況。同時(shí) , 用戶可以定期統(tǒng)計(jì)傳輸資源使用情況并及時(shí)更新系統(tǒng)信息。c) 估算系統(tǒng)平均用戶在線人數(shù)100 人。d) 軟件開發(fā)商提供的系統(tǒng)參數(shù), 包括主要功能操作所產(chǎn)生的事務(wù)處理個(gè)數(shù)、每條記錄占用的存儲(chǔ)空間等信息。e) 軟件指令行數(shù)估計(jì)20 萬(wàn)行左右。f) 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)為Oracle 9i, 并采用 RAC 方式。特別說(shuō)明, 該項(xiàng)目采用Oracle 9i 數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái),并使用真正應(yīng)用集群(RAC) 方式。RAC 是 Oracle 9i 數(shù)據(jù)庫(kù)中采用的一項(xiàng)新技術(shù), 也是 Oracle 數(shù)據(jù)庫(kù)支持網(wǎng)格計(jì)算環(huán)境的核心技術(shù)。使用該技術(shù)能大大提高數(shù)據(jù)處理效率并降低安全風(fēng)險(xiǎn), 是目前最為流行

13、的數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)之一。RAC 技術(shù)能使多個(gè)服務(wù)器上的多個(gè)Oracle 實(shí)例同時(shí)管理一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)因此必須配置2 臺(tái)以上數(shù)據(jù)服務(wù)器組成數(shù)據(jù)集群。綜合用戶需求、廠商建議和機(jī)房勘察結(jié)果 , 擬選用 1 臺(tái)服務(wù)器作為應(yīng)用服務(wù)器, 2 臺(tái)數(shù)據(jù)服務(wù)器組成數(shù)據(jù)集群, 以滿足Oracle 9i RAC 的需要。圖 3 示出的是系統(tǒng)邏輯拓?fù)鋱D。數(shù)據(jù)集群一企業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)管網(wǎng)絡(luò). 應(yīng)用:服務(wù)器21數(shù)據(jù)管道:訪問(wèn)1動(dòng)資系統(tǒng)數(shù)據(jù)服務(wù)器I 數(shù)據(jù)流終端用戶數(shù)據(jù)服務(wù)器2Oracle 9i RAC系統(tǒng)邏輯拓?fù)鋱D在掌握基礎(chǔ)數(shù)據(jù)后，根據(jù)上一章介紹的估算方案對(duì)數(shù)據(jù)服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器和存儲(chǔ) 容量進(jìn)行需求量計(jì)算。g) 2.1數(shù)據(jù)服務(wù)器TPC- C

14、計(jì)算每秒峰值為6 000連接/s,即主機(jī)處理峰值應(yīng)能達(dá)到 6 000連接/S；每個(gè)連接平均 需要10個(gè)數(shù)據(jù)表訪問(wèn),按照經(jīng)驗(yàn)，每個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)相當(dāng)于服務(wù)器 34tpm的處理能力。系統(tǒng)本身要消耗30%的系統(tǒng)資源（廠商提供參考值）；系統(tǒng)忙時(shí)比例因子為70%（廠商 提供參考值）。將上述值代入式（1）有:Ls=6 000 Xl0X4/（ 1- 30%）/70%=489 796 因 此，數(shù)據(jù)庫(kù)雙機(jī)系統(tǒng)TPC- C要求大于或等于500 000 tpm,考慮實(shí)現(xiàn)Oracle 9i RAC后，雙機(jī)性能約是單機(jī)的1.8倍，因此，單機(jī)TPC- C值不能小于500 000/1.8 U78 000 tpm 。h) 2.2

15、應(yīng)用服務(wù)器TPC- C計(jì)算 1）方法一：估值計(jì)算本系統(tǒng)程序指令行數(shù)約為20萬(wàn)行，屬于中型系統(tǒng)。根據(jù)式（2），可得到應(yīng)用服務(wù)器 所需處理能力。Ly=500 000 X0.5=250 000 tpmC2）方法二：TPC公式計(jì)算系統(tǒng)最大同時(shí)在線用戶數(shù)為300人；估算平均每個(gè)用戶每分鐘發(fā)出3次業(yè)務(wù)請(qǐng)求；系統(tǒng)發(fā)出的業(yè)務(wù)請(qǐng)求中，更新、查詢、統(tǒng)計(jì)各占1/3;平均每次更新業(yè)務(wù)觸發(fā)10個(gè)事務(wù)；平均每次查詢業(yè)務(wù)觸發(fā)15個(gè)事務(wù)；平均每次統(tǒng)計(jì)業(yè)務(wù)觸發(fā)30個(gè)事務(wù)； 一天內(nèi)表2建議配置表忙時(shí)的處理量為平均值的8彳§；約定經(jīng)驗(yàn)系數(shù)為1.6（實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)）；服務(wù)器冗余值為30%。根據(jù)式（3）,可得到應(yīng)用服務(wù)器所需處

16、理能力。Ly=300X3 X（ 10+15+30） /3X7 X1.6/0.7 =264 000 tpm 方法一和方法二計(jì)算的結(jié)果比較接近,建議采用較大的值作為最終估算結(jié)果。i) 2.3存儲(chǔ)容量計(jì)算傳輸資源管理系統(tǒng)中主要存統(tǒng)計(jì)報(bào)表數(shù)據(jù)以及日志管理信息。在已經(jīng)考慮了數(shù)據(jù)冗余的前提下，約定：每天每個(gè)功能模塊生成20個(gè)統(tǒng)計(jì)報(bào)表；目前系統(tǒng)共有10個(gè)功能模 塊；每條報(bào)表記錄平均占用存儲(chǔ)空間300 B;每年的預(yù)算數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量需求為 21.9GB;每月的日志數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量需求為0.1 GB;設(shè)計(jì)使用年限為5年；軟件系統(tǒng)自身安裝空間為1 GB;運(yùn)行環(huán)境所占安裝空間為 5 GB （包含操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫(kù)）；存儲(chǔ)冗余為30%；全年總共所需存儲(chǔ)容量為：21.9+12 X0.1+1+5=29.1 GB5 年存儲(chǔ)容量為：5X29.1 X（ 1+0.3） =189.15 GB2.2.4配置說(shuō)明完成數(shù)值估算后，建議把計(jì)算結(jié)果以表格的形式進(jìn)行歸納總結(jié)（見表2）,方便用戶查閱。表2項(xiàng)目設(shè)計(jì)值建議配置備注數(shù)據(jù)服務(wù)器278 000 tpmIBMS