多處理器平臺上J2EE應用的內存爭用

2019-11-18 15:38:18

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供稿：網友

　　隨著在企業級環境對高可擴展性J2EE應用的需求，需要在多處理器平臺上執行線程的并行處理。在JVM堆中對線程處理所需要的內存和并發處理已經成為這些J2EE應用在部署時的性能和可擴展性的瓶頸。這篇文章探討了J2EE應用在多處理器平臺上訪問JVM堆中的內存的線程同步問題。

　　
　　J2EE應用的內存需求
　　
　　當前布署在企業級環境中的J2EE應用都需要在一秒中能夠處理成千上萬的用戶請求。這種來自大量并發用戶的數據請求就產生了更大堆空間的需求，也就需要更多的內存。有了更多的內存就可以提供更大的J2EE應用堆空間，而多處理器可以處理更多的并發線程，因而現在線程訪問內存的方式和訪問所花費的時間就成了瓶頸所在。
　　
　　多處理器平臺
　　
　　處理器數目的增加可以提高可擴展性，但同時需要處理更多的線程。線程在處理數據、創建java對象及其他Java操作時都有需要耗用內存。由于多個線程在多個處理器中運行，就需要保證在系統中數據的一致性和完整性。在處理器中的線程同時讀寫內存，這就需要同步這些線程來防止讀寫錯誤的數據。在圖1中，顯示單處理器與多處理器在訪問內存時的異同。在單處理器平臺中，在任何給定的時間只有一個線程被執行，因此不需要同步。然而在多處理器平臺，同一時間可能會有多個線程被執行，這就需要同步訪問內存來保證數據的正確性，而這就會導致爭用和瓶頸?
　　

　　Figure 1. Single-PRocessor versus multi-processor platforms accessing memory

　　“線程本地堆”嘗試通過為每一個線程在JVM堆中預分配一小塊內存來解決這個問題。然而這種方式下內存空間對高內存需求的J2EE應用來說是不夠的。
　　
　　實驗和觀察
　　
　　我們會在一個8CPU平臺上為J2EE應用做一項實驗，下面是實驗的代碼：
　　
　　String mem = request.getParameter("memory");
　　if (mem != null && !mem.equals("")) {
　　　int mem_kbytes = Integer.parseInt(mem);
　　　byte[] i = new byte[mem_kbytes*1024];
　　}
　　在每一次測試中，這些J2EE線程會請求創建一個特定內存大小的對象。在一個多用戶負載測試中，我們觀察到下列的數據：響應時間、吞吐量和資源利用率。
　　
　　我們將JVM堆大小設置為一個較大的值這樣就可以減少垃圾回收的次數。我們注重到即使負載增加，“垃圾回收暫停時間”與“運行總時間”的比率始終在1：35左右，因此我們認為他在這項實驗中的影響較小。結果如下圖2。

　
　　Figure 2. Results of shared memory access on multi-processor platform

　　這個實驗的環境如下：

　　1、應用服務器：WebLogic7

　　2、JVM：Sun JVM 1.3

　　3、操作系統：windows 2000高級服務器版

　　4、硬件：Intel Dell PowerEdge 8450 (8Intel Xeon 800MHz 處理器, 4GB RAM)

　　5、網絡：100Mbps Cisco網絡

　　6、負載測試工具：WebLoad
　　
　　我們觀察到在增加特定內存大小的對象的負載時，吞吐量增加的比率與CPU利率的增加比較并不相同。當然，響應時間的增加也不是線性的。這些實驗清楚地顯示了這些J2EE線程的高內存需求導致系統內的爭用并且成為J2EE可擴展性的瓶頸。我們還觀察到這些線程訪問內存和創建對象所花費的時間隨著處理利用率的增加而增加。這可以從負載的增加導致服務請求的增加中看出來，如圖3中特定內存大小的Java對象的創建圖表。