用 ASP.NET 编写 Web 应用程序其轻松程度令人难以置信。它是如此的容易,以至于许多开发人员不用花费多少时间来构筑其应用便能获得非常好的性能。在本文中,我将给出10个编写高性能 Web 应用的技巧。我的评论不仅仅局限与 ASP.NET 应用,因为它们只是 Web 应用的一个子集。本文也不是 Web 应用性能调整的权威指南——这方面的内容可以写成一本书。相反,本文可以被视作一个好的起点。
在废寝忘食地工作之前,我常常要去攀岩。在攀岩之前,我总是要看一下指南手册中的线路并阅读以前来此一游的人留下的建议和忠告。但是,不管指南手册有多磨好,在尝试一次特定的具有挑战性的攀爬之前,你都必须付诸实际的行动。同样,在你面临解决的性能问题或者营运一个高吞吐量的站点之前,你只能想方设法编写高性能 Web 应用程序。 我们个人经验来自在微软 ASP.NET 团队从事底层架构程序经理,运行和管理 www. ,并协助架构 Community Server 过程中的经历,Community Server 是几个有名的 ASP.NET 应用程序的下一个版本(它将 ASP.NET Forums,.Text 和 nGallery 整合到一个平台)。我确信这些帮助过我的技巧也会对你有所裨益。 你应该考虑将应用程序分离成几个逻辑层。你可能听说过术语3-层(或n-层)物理体系结构。它们通常是跨进程和/或硬件对功能进行物理划分的规定的体系结构模式。当系统需要伸缩时,更多的硬件能被添加。然而,总是应该避免与进程和机器忙碌程度相关的性能问题。所以,不管什么时候,只要可能,都要在相同的应用中一起运行 ASP.NET 页面及其相关的组件。 由于代码和层之间的边界分离,使用 Web 服务或远程调用将降低20%以上的性能。 数据层则稍微有些不同,因为数据库通常都用专门的硬件。但是,数据库的处理成本仍然很高,因此最优化代码时,数据层的性能应该是首当其充要关注的地方。 在着手解决你的应用程序的性能问题之前,一定要剖析应用程序,确定问题之所在。获取关键的性能计数器值(如实现垃圾收集所花时间之百分比的性能计数器的值)对于查找应用程序在何处最耗时也是非常重要的。凭借直觉常常也能找到耗时所在。 本文所描述的性能改进有两种类型:大型优化,如使用 ASP.NET Cache,以及不断重复进行的微型优化。这些微型优化有时很有意思。对代码的小小改动便会引起很大的动静,产生成千次的调用。对于大型优化,你可能会看到整体性能的大跳跃。而对微型优化,给定请求可能只是毫秒级的调整,但按每天的请求总数计算,其结果的改进可能是巨大的。 数据层的性能 当调整某个应用程序的性能时,有一个简单的试金石,你可以用它按先后次序:检查代码是否存取数据库?如果是,多长时间存取一次?注意相同的测试也可以被应用于使用 Web 服务或远程调用的代码,但我们本文中不涉及这方面内容。 技巧 1 —— 返回多个结果集 复审你的数据库代码,看看是否有多于一次的对数据库的访问请求。这样每次往返数据库都降低你的应用程序能处理的每秒请求数。通过在单个数据库请求中返回多结果集,你能降低与数据库通信的总体时间。同时你也将使系统更具伸缩性,因为你减少了数据库服务器处理请求的负担。 技巧 2 —— 分页数据存取 ASP.NET DataGrid 提供了非常好的能力:数据分页支持。当启用 DataGrid 中的分页功能,则每次只显示固定数量的记录。此外,分页用户界面也会显示在 DataGrid 底部用于导航记录。分页用户界面允许你向前向后导航所显示的记录,一次显示固定数量的记录。
有一个美中不足的是用 DataGrid 分页需要将所有数据邦定到此栅格控件(gird)。例如,你的数据层必须返回所有数据,然后 DataGrid 将根据当前页过滤掉所有显示的记录。当你通过 DataGrid 进行分页时,如果有 100,000 条记录被返回,那么每个请求有 99,975 条记录将被废弃掉(假设页尺寸为 25)。当记录数不断增加,此应用程序的性能便会遭受痛苦,因为每次请求所要发送的数据会越来越多。 编写较好的分页代码的一个好的方法是用存储过程。Figure 2 示范了一个用 Northwind 数据库中 Orders 表通过存储过程分页的例子。很简单,只要你在页面中传递索引以及页尺寸即可。相应的结果集先被计算然后被返回。 在 Community Server 中,我们编写了几个分页控件来完成数据分页。你将会看到,我使用了技巧 1 中讨论的思路,从一个存储过程中返回连个结果集:总记录数和请求的数据。 返回的总记录数依赖于所执行的查询不同而不同。例如,某个 WHERE 子句可被用于约束返回的数据。为了计算在分页用户界面显示的总页数,返回的总记录数必须是已知的。例如,如果有 1,000,000 条记录,用一个 WHERE 子句对之过滤后为 1,000 条记录,则分页逻辑必须要知道总记录数以便在分页用户界面中正确呈现。 222222222
技巧 3 —— 连接池
建立 Web 应用程序与 SQL Server 之间的 TCP 连接是一项昂贵的操作。微软的开发人员利用连接池技术已经有好长一段时间了,这个技术使他们能重用到数据库的连接。而不是每次请求都建立新的 TCP 连接,新连接仅在连接池中得不到连接时才建立。当连接被关闭时,它被返回到连接池中,在那里它仍然保持与数据库的连接,与完全断开 TCP 连接相反。 技巧 4 —— ASP.NET Cache API 在编写代码之前要做的头等大事之一是最大限度地构建应用层并发掘 ASP.NET 的 Cache 特性。
如果你的组件在 ASP.NET 应用程序内运行,那么你只需要在应用程序工程中引用 System.Web.dll 即可。当你需要访问 Cache 时,用 HttpRuntime.Cache 属性(相同的对象也可以通过 Page.Cache 和 HttpContext.Cache 访问)。 缓冲数据有几个准则。首先,如果数据能被使用多次,缓冲是个好的后选方案。其次,如果数据对给定请求或用户是一般的数据而非专用数据,那么最好是选择缓冲。如果数据用户或请求专用,如果需要保存期很长但可能不被经常使用,那么仍然要用缓冲。第三,常常被忽略的一个准则是有时缓冲太多的东西。一般来说,在x86机器上,为了降低内存不足错误的几率,运行某个进程不要超过800MB私有字节。因此,缓冲应该有个上限。换句话说,你也许能重用某个计算的结果,但如果该计算有10个参数,你可能试图针对10个置换进行缓冲,这样做可能会给你带来麻烦。ASP.NET 提供的最常见的容错是由覆盖缓冲导致的内存不足错误,尤其是大型数据集。 Cache 有几个重要特性是必须要了解的。第一个是 Cache 实现了最近最少使用(least-recently-used)算法,允许 ASP.NET 强制 Cache 清除操作 —— 如果可用内存下降到低水平 —— 则自动从 Cache 中删除不使用的项目。第二个是 Cache 支持依赖性到期特性,它能强制包括时间,键值,文件失效。时间常常被使用,但 ASP.NET 2.0 引入了具有更强大的失效类型:数据库缓冲失效。也就是当数据库中的数据改变时,缓冲中的条目会自动删除。有关数据库缓冲失效的更多信息参见 Dino Esposito 在 MSDN 杂志 2004 年七月刊的 Cutting Edge 专栏文章。该缓冲的体系结构,参见 图 3。 Figure 3 ASP.NET Cache 333333333333333
技巧 5 —— 预请求缓冲(Per-Request Caching) 在本文前面,我曾提到对频繁执行的代码块所做的小小改动可能产生很大的,整体性能的提升。我把其中一个我特别中意的叫做预请求缓冲(per-request caching)。 技巧 6——后台处理 你的代码流程应该尽可能快,对吧?你自己可能多次发现要完成每个请求或每n个请求的任务代价很高。发出 e-mail 或解析并检查输入数据的有效性就是个例。 技巧 7——页面输出缓存和代理服务器 ASP.NET 是你的表示层(或者说应该是);它由页面,用户控件,服务器控件(HttpHandlers and HttpModules)以及它们生成的内容组成。如果你有一个产生输出的 ASP.NET 页面,不管是输出 HTML,XML,图像还是任何其它数据,而且每个请求你都运行这个代码并产生相同的输出,此时最好选择使用页面输出缓存。 <%@ Page OutputCache VaryByParams="none" Duration="60" %> 技巧 8——运行 IIS 6.0 (如果仅用于内核缓存) 如果你不运行 IIS 6.O(Windows Server 2003),那么你将得不到微软 Web 服务器中一些重大的性能改进。在技巧 7 中,我谈到了输出缓存。在 IIS 5.0 中,请求到达 IIS,然后到达 ASP.NET。当使用缓存时,ASP.NET 中的 HttpModule 接受该请求,并从该缓存中返回内容。 技巧 9——使用 Gzip 压缩 虽然使用 gzip 压缩不是一个必须的服务器性能技巧(因为你可能看到 CUP 的使用率上升了),但它能降低服务器发送字节的数量。从而感觉页面更快,而且减少带宽的占用。其压缩的效果好坏取决于所发送的数据以及客户端浏览器是否支持这种压缩(IIS 只会将数据发送到支持 gzip 的浏览器,比如:IE 6.0 和 Firefox),从而使服务器可以在每秒钟里处理更多的请求。事实上,只要你降低返回数据的数量,便能提高每秒所处理的请求数。 技巧 10——服务器控件的可视状态 可视状态(View State)对于 ASP.NET 来说是个奇特的名字,它在所产生的页面中隐藏输入域以存储某些状态数据。当页面被发回服务器,该服务器能解析,检查其有效性并将这个状态数据应用到页面的控件树中。可视状态是一种非常强大的能力,因为它允许状态被客户端持续化并且它不需要cookies 或 服务器内存来存储该状态。许多 ASP.NET 服务器控件使用可视状态来持续化与页面元素交互期间所作的设置,例如,对数据进行分页时保存当前页显示页。 <%@ Page EnableViewState="false" %> 结论 我已经向你提供了一些我认为有用的编写高性能 ASP.NET 应用程序的技巧。正如我在本文开头时所讲的那样,这是一些很初级的指南,而不是 ASP.NET 性能方面的最终定论。(更多有关改进 ASP.NET 应用程序性能方面的信息请参见:Improving ASP.NET Performance.)只有通过自己的经验方能找到最佳途径来解决具体的性能问题。不管怎样,在你解决问题的过程中,这些技巧多少会对你有所裨益的。在软件开发过程中,每一个应用都有其独特的一面,没有什么东西是绝对的。 ——常见的性能神话 最常见的神话之一是 C# 代码比 Visual Basic 代码快。这样的说法是站不住脚的,虽然在 Visual Basic 中存在一些 C# 没有的性能阻碍行为,比如显式地声明类型。但是如果遵循良好的编程实践,没有理由说明 Visual Basic 和 C# 代码不能以几乎同样的性能执行。简单说来,相同的代码产生相同的结果。 1
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