SPECweb 分析

一、背景

1.1 研究目的

• 随着 Internet 的迅猛发展，网络对人们的生活影响越来越大，银行业务、电子商务、个人博客等都离不开网络，而 Web 作为 Internet 最主要的信息传送媒介，Web 的性能已经成为判断一个网站成功与否的一个重要评估标准
• Web 服务器是 Web 系统的重要组成部分，它的性能是决定 Web 性能的重要环节，而对 Web 服务器的频繁访问使得 Web 服务器的工作压力越来越繁重，从而对 Web 服务器的性能也提出越来越高的要求
• Web 服务器性能就是指一个 Web 服务器响应用户请求的能力，对 Web 服务器进行性能评测，就是在一定的软硬件环境下，按照统一的度量标准，测试 Web 服务器对各种请求的响应速度、最大顺畅连接数等性能指标，以使被测服务器达到软硬件最优配置

1.2 Web 服务器概述

• 详情请参考：百度链接
• Web 服务器是指驻留于因特网上某种类型计算机的程序，当 Web 浏览器（客户端）连接到服务器上并请求文件时，服务器将处理该请求并将文件反馈到该浏览器上，附带的信息会告诉浏览器如何查看该文件（即文件类型），服务器使用 HTTP 协议与客户机浏览器进行信息交流，这就是人们常把它们称为 HTTP 服务器的原因
• Web 服务器不仅能够存储信息，还能在用户通过 Web 浏览器提供的信息的基础上运行脚本和程序，用于执行这些功能的脚本或程序称为网关脚本/程序，或称为CGI（公共网关接口）脚本

1.3 Web 服务器性能指标

• Web 服务是基于 HTTP 协议的客户/服务器模式的信息交换过程，一次成功的 Web 访问可以分为以下几个过程：

1. 客户端和服务器建立 TCP 连接
2. 客户端向服务器发出 HTTP 请求
3. 服务器发送被请求的 HTML 文档或其他形式的处理结果给客户端，客户端每次接收到响应报文后给服务器端发送一个确认报文
4. 服务器发送完被请求的 Web 对象后关闭 TCP 连接结束本次通信

• 一次 HTTP 请求操作和相应的 Web 服务器的一次响应操作构成一个 HTTP 事务处理

1.3.1 常用 Web 服务器性能指标

• 并发用户数
  模拟用户通过浏览器访问登录 Web 服务器，系统能够同时正确及时的服务用户数，最大用户并发数是系统容量指标，反映了系统可处理同时在线的最大用户数
• 每秒用户数
  单位时间（1s）内成功连接到 Web 服务系统的新用户个数
• 并发连接数
  Web 服务器能够与客户端建立并保持同时打开的 TCP 连接数，最大并发连接数反映了 Web 服务器对其客户多个连接的处理能力
• 连接速率
  客户端与 Web 服务器在单位时间（1s）新建立的 TCP 连接的个数
• 事务处理次数
  Web 服务器处理 HTTP 事务的累计总数定义为事务处理次数。一次成功的事务处理须满足以下条件：Web 服务器返回的 HTTP 响应状态码为2xx；请求的数据全部下载完成；完成 fin/ack 报文确认，失败的 HTTP 事务其响应状态码为4xx或5xx
• 事务处理速率
  在单位时间（1s）内成功响应 HTTP 事务的个数
• 服务器响应时间
  客户端发送一个 HTTP 请求至收到 HTTP 响应头消息消耗的时间
• 页面响应时间
  客户端从 Web 服务器请求一个完整的页面（包括内嵌对象）所消耗的时间
• 往返时间
  建立 TCP 连接时，从客户端发送 SYN 请求到服务器返回 SYN/ACK 的时间
• 系统带宽
  客户端与 Web 服务器间通过网络传输数字信息的速率，单位 Kbit/s

1.3.2 影响 Web 服务器性能的主要因素

• 主要与用户访问特征与网络状况有关

1.3.2.1 用户访问特征

• 用户与 Web 服务器交互时的各种行为特征：思考时间、超时放弃浏览、浏览器类型/HTTP 协议版本、SSL、在线操作（登录、搜索、流媒体、表单操作、文件下载）
• 思考时间
  思考时间是指用户浏览网页的反映时间，思考时间的长短将直接影响用户在线时间和 TCP 连接时间的长短
• 超时放弃浏览
  超时放弃浏览描述了网页打开太慢时用户点击关闭浏览器窗口离开的行为习惯，导致 TCP 连接关闭，本次请求中断而不再接收来自 Web 服务器的数据
• 浏览器类型/HTTP 协议版本
  浏览器的类型和使用的 HTTP 协议版本会对 Web 服务器的性能产生一定的影响。HTTP 1.0 缺省情况下为获取每一 URL 都建立独立的 TCP 连接，会加重 HTTP 服务器的负担，增加网络的额外数据流量和服务器处理负担；HTTP 1.1 建立 TCP 持续连接来传输多个 HTTP 请求和应答，通过建立与关闭较少的 TCP 连接，节省了网络、客户机、Web 服务器等的 CPU 时间和内存
• 安全套接层 SSL 协议使用
  浏览器使用 SSL 增加网上数据信息传输的安全保密性和完整性，基于此，客户端和服务器端对所传输的数据进行加密/解密处理，额外增加了网上传输的数据量，增加了网络带宽和主机的额外资源开销。相关资料显示，使用 SSL 使 Web 服务器的事务处理速率增加了32倍，事务处理时间增加了335倍，网络传输负载增加了2倍
• 如果请求静态页面，Web 服务器只需要将已经存在的文件传给客户，