不得不面對(duì)的Web QoS

2005-12-08 13:56　作者: 出處:51CTO.COM編輯整理　 ( 8 ) 磚  ( 14 ) 好  評(píng)論 ( 0 ) 條 　進(jìn)入論壇

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閱讀提示：Web QoS概念的提出反映了當(dāng)今Web應(yīng)用和電子商務(wù)應(yīng)用對(duì)于QoS控制的迫切需求，可以說，Web QoS技術(shù)的出現(xiàn)是Web應(yīng)用和電子商務(wù)應(yīng)用飛速發(fā)展的必然結(jié)果。

不得不面對(duì)的Web QoS

伴隨著網(wǎng)絡(luò)QoS技術(shù)研究和應(yīng)用的不斷深入，近期，一種面向Web客戶和HTTP請(qǐng)求提供性能保證及服務(wù)區(qū)分的技術(shù)——Web QoS應(yīng)運(yùn)而生，并且在國際上得到越來越多的學(xué)者和業(yè)界商家的矚目，成為QoS技術(shù)的一個(gè)新的研究領(lǐng)域和重要的學(xué)術(shù)分支。

QoS（Quality of Service, 服務(wù)質(zhì)量）控制技術(shù)作為下一代網(wǎng)絡(luò)的核心技術(shù)之一，多年來一直是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和多媒體通信領(lǐng)域研究與開發(fā)的熱點(diǎn)問題。一般而言，QoS是指網(wǎng)絡(luò)在傳輸數(shù)據(jù)流時(shí)要求滿足的一系列服務(wù)請(qǐng)求，強(qiáng)調(diào)端到端或網(wǎng)絡(luò)邊界到邊界的整體性，具體可以量化為帶寬、延遲、延遲抖動(dòng)、丟失率、吞吐量等性能指標(biāo)。QoS控制技術(shù)的基本目標(biāo)是為Internet應(yīng)用提供性能保證和服務(wù)區(qū)分。為此，IETF(Internet Engineering Task Force)已經(jīng)提出了兩種不同的Internet QoS體系結(jié)構(gòu)，即綜合服務(wù)（Integrated Services, IntServ）和區(qū)分服務(wù)（Differentiated Services, DiffServ）。截至目前，QoS技術(shù)的研究和開發(fā)都進(jìn)展得非常迅速，并且已經(jīng)取得了許多基本成果。

事實(shí)上，Web QoS概念的提出反映了當(dāng)今Web應(yīng)用和電子商務(wù)應(yīng)用對(duì)于QoS控制的迫切需求，可以說，Web QoS技術(shù)的出現(xiàn)是Web應(yīng)用和電子商務(wù)應(yīng)用飛速發(fā)展的必然結(jié)果。

由于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和多媒體技術(shù)的迅猛發(fā)展，Internet上的Web應(yīng)用一直呈現(xiàn)爆炸性增長趨勢(shì)。目前，Web流量在Internet總流量中所占的比例已經(jīng)超過了60%，成為Internet上信息傳輸?shù)闹髁鳌Ｓ捎贖TTP請(qǐng)求的指數(shù)性增長，Internet上的許多熱門站點(diǎn)都經(jīng)常面臨著服務(wù)器超載問題。通常，人們期望的Web站點(diǎn)的理想響應(yīng)時(shí)間為1秒，這與人類的響應(yīng)時(shí)間大體相當(dāng)。研究表明，普通的Web用戶通常不會(huì)忍受超過8～10秒的等待時(shí)間。而根據(jù)Zona研究中心的統(tǒng)計(jì)，一個(gè)電子商務(wù)網(wǎng)站必須保證其Web用戶在7秒內(nèi)得到響應(yīng)，否則將損失30％或者更多的客戶。具體而言，Web服務(wù)請(qǐng)求的響應(yīng)時(shí)間主要由兩個(gè)因素決定：網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)馁|(zhì)量和Web服務(wù)器的處理性能。近年來，網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)腝oS技術(shù)研究已經(jīng)十分活躍，包括通過建立IntServ和DiffServ體系結(jié)構(gòu)來提供性能保證和服務(wù)區(qū)分。然而，如果Web服務(wù)器不支持任何QoS控制，那么，在服務(wù)器過載的情況下，具備端到端網(wǎng)絡(luò)QoS保證的高級(jí)流仍有可能遭受服務(wù)拒絕，或者Web服務(wù)的平均響應(yīng)時(shí)間比用戶的期望值高出多個(gè)數(shù)量級(jí)，從而導(dǎo)致事實(shí)上的“拒絕服務(wù)”效果。據(jù)估計(jì)，僅在美國的電子商務(wù)市場(chǎng)，慢的通信速度、延遲的響應(yīng)時(shí)間、頻繁的連接中斷等問題已經(jīng)導(dǎo)致了每年大約400億美元的銷售損失。由此可見，由于服務(wù)器的超載問題，Web服務(wù)器已經(jīng)在某種程度上成為實(shí)現(xiàn)端到端QoS的瓶頸。因此，如何實(shí)現(xiàn)Web系統(tǒng)的QoS控制，為用戶提供滿意的服務(wù)性能保證，已經(jīng)成為一個(gè)迫切需要解決的問題。

更重要的是，伴隨著電子商務(wù)應(yīng)用的發(fā)展，Internet的服務(wù)模式正由傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信與信息瀏覽向電子交易與服務(wù)轉(zhuǎn)變，這種變化使Web服務(wù)器以及Web服務(wù)器系統(tǒng)成為支持電子商務(wù)的核心設(shè)施?，F(xiàn)在，企業(yè)和服務(wù)提供商都越來越崇尚將重要的服務(wù)轉(zhuǎn)移到Web上去，例如，在線銀行、股票交易、網(wǎng)上預(yù)訂、網(wǎng)上購物等，都是目前流行的通過Web前端提供的電子交易與服務(wù)的形式。與傳統(tǒng)的TCP/IP和HTTP服務(wù)的平均主義哲學(xué)不同，電子商務(wù)應(yīng)用通常要求對(duì)用戶或服務(wù)進(jìn)行區(qū)分優(yōu)先級(jí)別的處理，這是因?yàn)樗械腤eb事務(wù)對(duì)客戶或服務(wù)器而言不可能都同等重要。例如，對(duì)客戶而言，進(jìn)行在線股票投資交易的HTTP請(qǐng)求顯然要比簡單的瀏覽或下載請(qǐng)求更加緊要，因此，需要更加嚴(yán)格的實(shí)時(shí)性能保證；對(duì)Web服務(wù)器而言，它需要為付費(fèi)的用戶提供比免費(fèi)用戶更好的服務(wù)級(jí)別。隨著Web應(yīng)用資源需求的不斷增加，電子商務(wù)類增值服務(wù)迫切要求為其提供基于利潤收益的有競(jìng)爭力的區(qū)分服務(wù)，而不應(yīng)該再遵循傳統(tǒng)的“盡力而為（best-effort）”的服務(wù)規(guī)范。因此，如何在Web服務(wù)器和Web服務(wù)器系統(tǒng)中為不同類型的用戶或請(qǐng)求提供區(qū)分的、而非“一視同仁”的Web QoS，已經(jīng)成為支持電子商務(wù)的一個(gè)至關(guān)重要的問題。

如何引入Web QoS機(jī)制？

然而，目前通用的Web服務(wù)器尚未支持Web QoS機(jī)制，無法為Web應(yīng)用提供服務(wù)區(qū)分和性能保證。如何在Web服務(wù)器及其系統(tǒng)中引入和實(shí)現(xiàn)QoS控制的機(jī)制與策略，從而滿足不斷增長的Web性能需求，為不同類型的用戶或請(qǐng)求提供服務(wù)區(qū)分和性能保證，這是目前Web發(fā)展迫切需要解決的問題，也是實(shí)現(xiàn)下一代網(wǎng)絡(luò)QoS控制技術(shù)不可或缺的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

現(xiàn)代Web服務(wù)器都是根據(jù)Internet盡力而為（best-effort）的服務(wù)模型平等地處理所有到來的請(qǐng)求；大多數(shù)Unix內(nèi)核的Web服務(wù)器采用FIFO（First-In-First-Out）的調(diào)度策略，在超載的情況下不加區(qū)別地丟棄高優(yōu)先級(jí)的請(qǐng)求分組，使通過IntServ和DiffServ等Internet QoS機(jī)制實(shí)現(xiàn)的性能改進(jìn)受到嚴(yán)重?fù)p害。因此，僅靠網(wǎng)絡(luò)QoS機(jī)制并不能完全解決端到端的QoS控制問題，Web服務(wù)器作為端到端網(wǎng)絡(luò)中不可缺少的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，必須同樣具備建立和支持QoS的機(jī)制與策略。

Web QoS屬于應(yīng)用層的QoS，它量度的是用戶在與Web站點(diǎn)進(jìn)行交互時(shí)所感受到的服務(wù)性能。例如，下載時(shí)間、交易時(shí)間（如銀行結(jié)算、股票交易、網(wǎng)上購物等）、服務(wù)器的可用性、遇到的錯(cuò)誤（如失敗的連接、丟失的頁面或組件、中斷的鏈路、交易失?。鹊?。由于Web基礎(chǔ)設(shè)施的復(fù)雜性，影響Web QoS的因素有許多。實(shí)際上，Web QoS控制技術(shù)涉及到構(gòu)成Web的每一個(gè)元素，從網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和協(xié)議到Web服務(wù)器（以及代理服務(wù)器）的硬件、軟件（包括服務(wù)器應(yīng)用軟件、操作系統(tǒng)以及中間件）體系結(jié)構(gòu)等。由于大多數(shù)Web基礎(chǔ)設(shè)施的組件通常都無法輕易進(jìn)行控制，因此，實(shí)現(xiàn)Web QoS并非容易。相對(duì)而言，網(wǎng)絡(luò)通信公司對(duì)其主干網(wǎng)具有完全的控制能力，因而能夠向其客戶提供基于網(wǎng)絡(luò)可用性和保證網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)時(shí)間的服務(wù)水平協(xié)議。而Web服務(wù)供應(yīng)商則無法提供類似的服務(wù)保證契約，因?yàn)樗麄冎荒軐?duì)Web基礎(chǔ)設(shè)施的一小部分進(jìn)行處理和操作。

概括地講，Web服務(wù)供應(yīng)商可以實(shí)施的Web系統(tǒng)解決方案大體可以分為以下兩類：

（1）區(qū)分的Web服務(wù)機(jī)制與策略

主要方法 定義用戶或服務(wù)請(qǐng)求的類別，確定優(yōu)先級(jí)的數(shù)目，利用基于優(yōu)先級(jí)的請(qǐng)求分配策略和資源監(jiān)控與調(diào)度機(jī)制來保證不同的服務(wù)水平協(xié)議。

（2）Web服務(wù)器系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

目標(biāo) 找到能夠向所有的Web用戶或請(qǐng)求提供服務(wù)水平協(xié)議保證的正確的Web服務(wù)器系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)。包括三個(gè)方面:通過增加內(nèi)存和CPU來擴(kuò)大單個(gè)Web服務(wù)器的處理能力；在局域范圍內(nèi)通過復(fù)制服務(wù)器內(nèi)容建立Web服務(wù)器集群來增強(qiáng)本地處理能力；在地理上廣域分布的范圍內(nèi)，通過復(fù)制服務(wù)器集群來擴(kuò)大全局處理能力。

實(shí)際上，上述兩個(gè)方面也是當(dāng)前Web QoS控制技術(shù)研究的兩個(gè)主要切入點(diǎn)。具體地講，當(dāng)前Web QoS技術(shù)的研究方向主要有：

● Web服務(wù)器應(yīng)用軟件的QoS支持技術(shù)；

● 操作系統(tǒng)的Web QoS支持技術(shù)；

● 中間件的Web QoS支持技術(shù)；

● Web服務(wù)器集群系統(tǒng)中的QoS支持技術(shù)；

● Web QoS控制策略和算法的性能分析與評(píng)價(jià)技術(shù)。

目前，國際上Web QoS控制技術(shù)的研究已經(jīng)越來越多地受到網(wǎng)絡(luò)研究者和著名公司的重視。許多著名的國際會(huì)議，如International Workshop on Quality of Service（IWQoS）、International World Wide Web Conference等，都已經(jīng)開始將Web QoS列為一個(gè)重要的會(huì)議議題。HP公司已經(jīng)推出了在Web服務(wù)器中支持QoS控制機(jī)制的名為“WebQoS”的服務(wù)質(zhì)量軟件，同時(shí)還與Cisco公司結(jié)成戰(zhàn)略同盟，聯(lián)手推出面向Web服務(wù)器集群系統(tǒng)的Web QoS總體解決方案。IBM公司也推出了支持Web QoS控制機(jī)制的名為“WebSphere”的軟件平臺(tái)。此外，許多生產(chǎn)第七層交換機(jī)的公司也不斷推出能夠在服務(wù)器集群環(huán)境中支持基于QoS的負(fù)載均衡的硬件產(chǎn)品。但是，目前國內(nèi)還很少見到關(guān)于Web QoS的研究論文，這方面的產(chǎn)品和專利技術(shù)也基本上屬于空白。因此，緊密跟蹤國際上QoS領(lǐng)域的技術(shù)前沿，積極開展Web QoS技術(shù)方面的研究與開發(fā)，是擺在我國科研工作者和企業(yè)面前的一項(xiàng)緊要任務(wù)。