實(shí)時(shí)SOA從消息總線開始

3. 性能提升技術(shù)
一輛無論構(gòu)造多么合理的汽車，如果沒有強(qiáng)力的引擎就不可能發(fā)揮出優(yōu)良的性能。同樣，消息中間件也需要一些特征與技術(shù)以獲得最佳性能。其中以下方面最為重要：組播技術(shù)、消息批處理功能、消息分段技術(shù)、異步遠(yuǎn)程拷貝和傳送過程中的零拷貝訪問。

4. 實(shí)時(shí)判定機(jī)制
實(shí)時(shí)并不是簡單的速度快而已。為實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的實(shí)時(shí)，系統(tǒng)必須同時(shí)穩(wěn)定而高速。實(shí)時(shí)判定機(jī)制決定了每次系統(tǒng)運(yùn)算時(shí)的穩(wěn)定性。一個(gè)實(shí)時(shí)判定系統(tǒng)必須在每個(gè)運(yùn)算上花費(fèi)同樣的時(shí)間。
然而，并不是你做的那些事決定實(shí)時(shí)操作能力，而是你不做的那些事決定了實(shí)時(shí)操作能力。因此，實(shí)時(shí)的滿足需要處理器、資源定位和管理上的穩(wěn)定性與一致性。內(nèi)存分配、等待周期、關(guān)閉中斷或者其它的任何程序操作都會引發(fā)無法預(yù)料的行為。為保證穩(wěn)定性，每個(gè)操作必須以同樣的方式同樣的時(shí)間進(jìn)行。對于一個(gè)包含多個(gè)步驟的操作，每一步都必須是可靠的，因?yàn)槠渲锌赡馨豢煽康男畔?。如果某一步是不可靠的，那整個(gè)操作鏈都會變?yōu)椴豢煽康摹?br />因?yàn)榛A(chǔ)硬件設(shè)施一般都是非常穩(wěn)定的，因此系統(tǒng)的不確定因素源一般在操作系統(tǒng)、中間件或應(yīng)用邏輯/代碼中。實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)是一項(xiàng)大受好評的技術(shù)。應(yīng)用程序必須本著傳送穩(wěn)定結(jié)果的理念進(jìn)行設(shè)計(jì)。然而，在許多系統(tǒng)中，中間件是實(shí)時(shí)運(yùn)算的關(guān)鍵。
這意味著在實(shí)際應(yīng)用中消息中間件必須：

• 使用異步操作技術(shù)而非阻塞操作。多線程技術(shù)為并發(fā)和多核架構(gòu)提供了機(jī)會。
  使用多線程技術(shù)并發(fā)處理緊急任務(wù)。仔細(xì)挑選架構(gòu)與優(yōu)先技術(shù)以避免線程沖突，并使用看門狗（watchdogs）和延時(shí)設(shè)定（timeouts）監(jiān)控和維持應(yīng)用程序正常運(yùn)行。
  在穩(wěn)定的基礎(chǔ)設(shè)施上執(zhí)行（實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)、實(shí)時(shí)Java虛擬機(jī)，實(shí)時(shí)中間件組件）。
  謹(jǐn)慎地控制資源?？刂苿討B(tài)內(nèi)存的使用，限制關(guān)鍵路徑外的內(nèi)存分配。
  進(jìn)行任何存儲訪問時(shí)盡量使用內(nèi)存緩存而非直接進(jìn)行磁盤操作。
  為中間件的可編程應(yīng)用擴(kuò)展提供“進(jìn)程內(nèi)（in-process）”機(jī)制，比如加載DLL文件或Java類。

5. 度量指標(biāo)
可以認(rèn)為，優(yōu)秀的度量指標(biāo)是決定中間件最終性能的唯一條件。然而，定義消息中間件的特征遠(yuǎn)比看起來復(fù)雜得多。
大多廠商只提供一些關(guān)于消息處理能力的信息，類似每秒處理多少消息或字節(jié)等。還有少數(shù)廠商提供關(guān)于延遲的測試數(shù)據(jù)（從發(fā)送方到接收方的端對端延遲）。幾乎沒有廠商會提供關(guān)于可擴(kuò)展性和不穩(wěn)定同步的度量指標(biāo)，包括隨著系統(tǒng)發(fā)展性能的變化、負(fù)載增加，或者消息之間的變更。并且，這些結(jié)果很大程度上依賴于計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)硬件設(shè)施，以及測試方案。
比如，廠商可能會提供關(guān)于執(zhí)行時(shí)間和處理能力的數(shù)據(jù)，聲稱他們的產(chǎn)品可以以低于0.5毫秒的時(shí)間完成一條消息的傳送，并可以每秒傳送1000000條消息，但并不會指出是否可以用一個(gè)應(yīng)用程序同時(shí)完成這兩項(xiàng)任務(wù)。甚至，都不會指明這個(gè)執(zhí)行時(shí)間是否代表理想情況下的最佳性能，是平均時(shí)間還是可以保證大部分消息（比如99.99%）在這個(gè)時(shí)間內(nèi)傳送等。消息容量和內(nèi)容類型（不透明的字節(jié)、字符串或復(fù)合類型）都有極大的影響。比如，如果指的是沒有實(shí)際意義的四個(gè)字節(jié)的消息，“條/秒”也就沒多少參考價(jià)值。如果不考慮類型轉(zhuǎn)換（marshaling，一種稱為列集轉(zhuǎn)換方式），每秒多少字節(jié)的數(shù)據(jù)也沒有意義。比如，傳送raw XML字符串的低效率數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方式可以每秒傳送許多字節(jié)。然而，使用經(jīng)過壓縮處理的XML語言或二進(jìn)制格式的高效轉(zhuǎn)換方式在傳送實(shí)際消息時(shí)要快得多。這種例子數(shù)不勝數(shù)。
既然不存在標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)時(shí)中間件性能的測試程序，我們就只有以下選擇：依靠廠商給的數(shù)據(jù)，開發(fā)自己的度量標(biāo)準(zhǔn)，以及通過使用中間件的應(yīng)用程序來進(jìn)行判斷。第一個(gè)過于模糊，第二個(gè)費(fèi)時(shí)且成本高，而第三個(gè)是主觀判斷。
通過上面的說明，了解以下指標(biāo)可能會有助于評估中間件的性能，并可最低限度地從提供實(shí)時(shí)SOA系統(tǒng)的廠商處獲得如下信息：基于消息容量的處理能力、基于CPU使用情況的處理能力、消息批處理能力和基于穩(wěn)定性的最佳表現(xiàn)；基于消息內(nèi)容的執(zhí)行時(shí)間、基于處理能力的執(zhí)行時(shí)間等。
比如，圖3到圖7顯示了兩種不同中間件架構(gòu)處理能力與執(zhí)行時(shí)間的比較圖：一個(gè)星型構(gòu)架（JMS）和一個(gè)對等結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)（DDS）。
可以參考由RTI Data Distribution Service(運(yùn)行環(huán)境數(shù)據(jù)分發(fā)服務(wù))提供的更多詳細(xì)的數(shù)據(jù)。運(yùn)行平臺是使用2GHz雙核AMD皓龍的計(jì)算機(jī)，操作系統(tǒng)是紅帽Linux4.0企業(yè)版。

圖3

圖4

圖5

圖6

圖7

總結(jié)

要想贏，就必須給賽車安裝最好的組件。同樣，性能關(guān)鍵的SOA系統(tǒng)也必須建立在消息處理、事件處理引擎和數(shù)據(jù)庫的最佳組合上。在這些SOA基礎(chǔ)組件中，消息中間件是最重要的，因?yàn)樗撬衅渌M件的交互中介。
如何確定最好的中間件呢？
首先，考慮架構(gòu)。選擇最符合需求的架構(gòu)。架構(gòu)不合適，系統(tǒng)就不可能有優(yōu)良的表現(xiàn)性能。
其次，選擇滿足需求的服務(wù)質(zhì)量控制。對網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)傳送的有效控制將極大地影響到所有組件的工作效率。
第三，選擇適合應(yīng)用程序的、包含性能提升技術(shù)的中間件。比如組播技術(shù)，就可以在同等負(fù)載下極大地提高網(wǎng)絡(luò)的“扇出(fan out)”能力。
第四，如果系統(tǒng)必須在一定狀況下保持性能穩(wěn)定，那就在設(shè)計(jì)方案中保證至少關(guān)鍵組件可以在這些實(shí)時(shí)環(huán)境中穩(wěn)定運(yùn)行。沒有其它可以保證系統(tǒng)穩(wěn)定響應(yīng)的途徑。
最后，基于以上了解，選擇包含對應(yīng)用程序最為重要的指標(biāo)的中間件。
明白了以上所有因素，你就離建立最佳性能的SOA系統(tǒng)更接近了一步。