论Web应用系统性能优化技术与应用.docx

1234567891011121314151617论Web应用系统性能优化技术与应用2020年1月，笔者参加了空管局某单位组织的 空域运行态势监控系统的项目开发，承担系统的架 构设计任务。系统的总体设计思想是通过网状部署 A D S - B地面接收设备，收集航空器的四维位置信息、飞机识别信息和其他附加信息，结合航班飞行计划、 天气等影响空域运行的数据，对航空器进行轨迹追 踪、异常告警和航路拥堵状态分析。本文结合笔者的实践，以空域运行态势监控系 统为例，讨论了 w e b应用系统性能优化技术与应用，首先阐述了该系统开发时所采用的策略、首先阐述了该系统开发时所采用的策略、方案和技术；然后着重介绍了负载均衡技术、缓存技术和数据库分片技术三种改进据库分片技术三种改进Web应用系统性能的技术，并对它们在该系统中的实施过程进行了描述；最后 对项目实施效果进行了总结。随着我国民航业的高速发展，航班延误、空域航路拥挤的问题越来越明显。为了应对日益凸显的问题，2020年1月空管局某单位决定开发一套空域运行态势监控系统，笔者有幸参与了此次项目的开发担任系统架构设计师职务负责系统的架构设计相关工作。系统的目标是为各空管单位、航空公司和旅客提供一个实时的空域运行态势的监控和展示平台势的监控和展示平台空管单位对空域和航空器进行管理和控制器进行管理和控制方便机场航空公司对航班放行做出及时的调整方便旅客对实时的航班运行情1234567891011121314151617181920212223242526272829况有个直观的况有个直观的减少航班延误取消带来的负面影响。空域运行态势监控系统的总体设计思想是通过网状部署A D S - B地面接收设备，收集航空器的四维飞机识别信飞机识别信息和其他附加信息班飞行计划、天气等影响空域运行的数据器进行轨迹追踪异常告警和航路拥堵状态分析。根据系统的需求分析，统划分成了多个功能模块，其中ADS-B数据接收模块实时接收各ADSB地面接收设备发送的飞机位置信息；航迹数据融理模块将各个A D S - B接收设备发送的飞机位置航迹融合处理块基于飞机未来一段轨迹；航块基于飞块基于飞和轨迹数异常状态取国内飞输出空域扇输出空域扇、航路等结构数据划数据，特情数据模特情数据模读取天气、特情等数据3031323334353637383940414243444546474849505152535455565758达图和特情信息；空域态势分析模块基于飞机位置 数据和空域结构数据，计算空域拥堵程度。为了应对空管单位、机场、航空公司和旅客大 量的访问请求，保证系统的可靠性和用户体验，对 系统进行性能优化显得尤为重要。空域运行态势监 控系统以微服务架构作为基本架构风格，基于 Spring Cloud框架，使用Java语言开发，分为前 端w e b服务、平台保障服务、业务服务三个部分。W e b服务由N g i n x负载均衡与服务器集群结合，台界面的并发问题；平台保障服务以Eureka ，分为A P I网关、服务注册中心、监控平台，现基础服务框架；业务服务分为多个微服务，体业务功能体业务功能,解决协同问题。开发过程，我们运用了多种性能优化技术，库连接池库连接池本文重点以负载均WebWeb缓存技术数据库分片技术为例方案和达到的效果。1、负载均衡技术前端W e b服务主要提供用前置Nginx负载均衡服务器和网站的Web器集群当用户通过网络访问时，首先会访问的N g i n x负载均衡服务器，负载均衡服务器求转发到前端网站的W e b服务器集群，前端网站通网站通过发起HTTP请求来和后端交互，具体是通过Ajax方式来调用后端RESTAP I用户访问站的 Web的作用。务发生故置的N g i n x负服务器集群，当前端网站的Web器转发到户请求进服务器集群中的障时，系统仍可正常地对外提供服务。5960616263646566676869707172737475767778798081828384858687前置Nginx负载均衡服务器使用软件反向代理的方式来实现负载均衡式来实现负载均衡部署为路由模式，系统内部网络与外部网络分属于不同的逻辑网络，以实现系统内部与外部网络的隔离内部与外部网络的隔离。在负载均衡算法的选择上，使用最小连接法，每当用户的请求来临时，发单元会将任务平滑分配给最小连接数的前端网这样的架构以廉价且透明的方式扩展了服务器和网络的带宽，大大提升系统的并发量网站前端整体的稳定性和可靠性。2、缓存技术通过对系统业务的分析通过对系统业务的分析我们发现后端业务服务在进行相关务在进行相关的业务逻辑操作时会有一部分数据使用频率很不会经常变化，如系统基本设置和构数据等这一部分数据如果每次使用时都直接访问数据库，将会 给数据 库服务 增加非 常大的开销。为解决这一问题，我们引入Redis内存数据库作为缓存库作为缓存在系统启动时，将系统设置和空域结构数据从数据库读出并缓存在Redis中，这样当服 务再次使用这部分数据时，便可直接从读取效率更 高的R e d i s缓存中读取。对于部分在一定时间内不 会发生变化的数据，如航班计划数据、天气数据、 历史航迹数据等，我们也使用R e d i s进行缓存。为保证Redis缓存与原数据库的数据同步，当读取数据时，会先读取Redis缓存中的数据，如果Redis缓存中不存在所要的数据，缓存中不存在所要的数据，则从源数据库中读取，并同步写入Redis缓存中；当写回数据时，写入到 原数据库中，并同步淘汰Redis缓存中的数据。这样的架构极大地提升了系统的性能样的架构极大地提升了系统的性能并且缓解了页面加载缓慢等问题。3、数据分片技术网站在使用缓存后通过数据库就能完成写操作需要访问数据库数据量逐渐增加库因负载压域运行态是及其重统主要大部分数据读操作但仍有一部分读操作随着网站运行时间都可不，在 网站用 户达到一定规模后，要求数主从同现数据库为整个网说，后端航迹数据冷热分写分离，业务服务在写数据时，访问通过主样当业得数据主数据务服务R A I D6离对应瓶颈，数的磁盘阵台匕 月匕。计提高通过使离后的了缓解测试台匕份正式上线运行前已有数量级的空管单位、旅客注册使用了机场和航空公司以及本系统，获得了单位888990919293949596979899100101102103104105106107108109110111112113114115116117 领导同事和用户的一致好评。日常使用过程中基118 本未出现页面加载缓慢请求超时的问题，119系统的基本性能需求实践证明，空域运行态势监120控系统能够顺利上线并且稳定运行与系统采用121充分的性能优化设计密不可分。122123