软件性能工程

SPE软件(ruǎnjiàn)性能工程韩庆良共十九页性能(xìngnéng)定义软件系统或构件对于其及时性目标的符合程度(chéngdù)。性能是软件产品的一种特征，原则上可以坐在计算机前手持秒表来测量。软件性能的及时性包括响应性和可伸缩性。共十九页响应(xiǎngyìng)性是系统实现其响应时间和吞吐量目标的能力。可以是系统对事件的响应速度或是给定时间内处理的时间数量。响应性既含有客观成分，也含有主观成分，如不同条件下的用户，对响应时间的感知可能不同，在确定(quèdìng)性能目标时，对感知响应性也应给予重视。共十九页可伸缩性指系统(xìtǒng)在对其软件功能的要求增加的情况下，能够继续实现响应时间或吞吐量目标的能力。共十九页性能(xìngnéng)失败的原因通常(tōngcháng)由于体系结构或设计问题造成。性能问题在开发过程的早期已经引入，而大部分开发团队直到集成测试或更晚的时候才予以考虑。共十九页什么是软件(ruǎnjiàn)性能工程是一种系统的、定量的方法(fāngfǎ)，用于构建能够符合性能目标的软件系统。是关于性能的一种工程，避免了性能驱动的开发和“后期修正”方法(fāngfǎ)的两个极端。SPE通过模型预测评估软件功能、硬件规模、质量结果和资源需求之间的平衡点。SPE是一种面向软件的方法(fāngfǎ)，重点在于体系结构、设计和实现的选择。使开发人员有能力选择具有可接受性能特征的体系结构和设计方案，帮助他们进行资源需求控制。共十九页SPE的工作(gōngzuò)过程分析软件结构和设计建立(jiànlì)SPE模型对模型进行求解共十九页SPE建模策略(cèlüè)简单模型策略：从最简单的可用模型开始，识别系统体系结构、设计或实现计划中的问题。（适用于项目早期）最佳和最差情况策略：使用资源需求的最佳和最差情况评估策略为预期性能设定上下限，同时对评估中的不确定性进行管理。适应(shìyìng)精确策略：将模型中所表现的详细情况与你掌握的软件处理过程细节的知识相匹配。（在后期，应对模型进行扩展和精化）。共十九页软件(ruǎnjiàn)执行模型在开发阶段早期(zǎoqī)，对软件设计和实现细节缺乏了解时，构建简单的模型，以获得软件的基本性能特征。即软件执行模型，解析软件执行模型可以提供平均的和最佳最差的响应时间的静态分析，特征化了目标软件独立的资源需求，摒弃了其他负载、多用户或由于争夺资源造成的延迟的影响。随着对软件设计和实现细节的了解越来越完整，逐步优化软件执行模型。共十九页软件执行(zhíxíng)模型用执行图表示软件执行模型。类似于UML中的活动图。执行图表现路径执行频率，而且只模拟那些对性能起关键作用的路径。软件执行模型中应将和性能无关(wúguān)的细节排除在外。执行图主要包括基本节点、扩展节点、重复节点、情况节点（判断节点）、并行执行节点、分割节点。共十九页模型(móxíng)求解对图形进行考查并确定一个基本结构，结算结构时间用“计算节点”代替结构，整个(zhěnggè)的时间相加即所用的时间。顺序结构的时间即所有节点的时间的和；循环结构的时间即节点时间乘以循环次数；情况节点的时间的最佳情况即最长路径的时间，最差情况即所有路径的时间的和。分析过程：对于每个基本节点，定义每种软件资源服务请求量的最佳和最差情况值。然后计算该模型的全部计算资源，再计算最佳情况和最差情况下的流逝时间的估计值。共十九页系统(xìtǒng)执行模型软件执行模型提供(tígōng)对软件平均的、最佳和最差的情况下的响应时间的静态分析。描述了软件独立的资源需求特征，而没有考虑其他负载或多用户情况，它们因争用资源而导致延迟。通过解析软件执行模型揭示出的问题应当在继续构建和求解系统执行模型之前解决。系统执行模型是一个动态模型，它描述软件系统在引入其他负载和多用户这些会引起资源征用的因素后的性能特征。共十九页系统(xìtǒng)执行模型系统执行模型将关键的计算机资源表示为队列和服务器。服务器表示环境的组成部件，提供软件某种服务。队列表示等待服务的作业。服务器的重要性能度量标准是：驻留(zhùliú)时间、利用率、吞吐量、队列长度。共十九页数据(shùjù)采集在SPE建模中需要必要(bìyào)的数据，来建立和求解软件与系统性能模型。包括关键性能场景、性能目标、运行环境、软件资源需求、计算机资源需求。共十九页性能(xìngnéng)遍历为获得必要的信息来构建性能模型，由一名成员引导参与者，审查系统体系结构、设计或实现的细节。进行性能遍历的时机：确立系统功能的总体观念时进行第一次性能遍历；使用性能风险等级来确定性能遍历的频率。成功进行性能遍历的提示：精通SPE、管理会议、确定什么(shénme)最先发生、对某些主体进行专门交流等等。共十九页软件(ruǎnjiàn)测量测量为SPE模型提供输入数据，验证并确认模型，确定性能目标是否已经实现，并且监控系统(xìtǒng)在整个生命周期内的性能。共十九页要测量(cèliáng)的数据工作量负载数据：每种负载的请求数量、请求速率以及请求模式。数据特征：数据总量以及每个数据项的大小。执行特征：路径特征（测量每个重要路径的执行次数以便计算循环反复的次数和条件路径的执行概率）、软件资源使用（测量请求次数和平均持续时间）、处理开销（测量软件资源请求各种关键计算机系统资源提供服务的总量）。计算机系统的使用：包括(bāokuò)场景响应时间、吞吐量、关键计算机系统资源使用、资源利用率、资源吞吐量、资源队列长度。共十九页数据采集(cǎijí)工具系统(xìtǒng)监视器（如UNIX的sar）程序监视器系统事件记录器外部程序事件记录器内部事件记录器共十九页内容(nèiróng)总结SPE软件性能工程。是一种系统的、定量的方法，用于构建能够符合性能目标的软件系统。SPE是一种面向软件的方法，重点在于体系结构、设计和实现的选