缓存技术在B_S架构信息系统中的应用

—233—缓存技术在B/S 架构信息系统中的应用赵玉伟1，赵小雨2，乔 木3(1. 交通银行郑州分行，郑州 450008；2. 郑州航空工业管理学院，郑州 451105；3. 郑州大学升达经贸管理学院，郑州 451191) 摘 要：为提高访问效率，将访问过的静态文件和动态请求的响应结果以及动态请求处理过程中的中间对象进行缓存，下次对该请求响应时直接从缓存中取出进行计算和响应。

提出几种通用的信息系统缓存技术应用方案。

试验结果表明，这些技术方案可以显著提高应用服务器的响应能力和处理效率。

关键词：管理信息系统；缓存技术；Web 缓存；应用服务器Application of Caching Technology in B/S Information SystemZHAO Yu-wei 1, ZHAO Xiao-yu 2, QIAO Mu 3(1. Bank of Communications Zhengzhou Branch, Zhengzhou 450008; 2. Zhengzhou Institute of Aeronautical Industry Management,Zhengzhou 451105; 3. Shengda Economics, Trade and Management College, Zhengzhou University, Zhengzhou 451191)【Abstract 】In order to improve the performance of accessing data, this paper puts all the visited static files, dynamic requests' response results and the middle objects created while dealing with the dynamic requests into caches. When the same request is visited later, it retrieves the content from the caches and deals with them. It puts forward several all-purpose blueprints about information system caching technology. Experimental results show that the blueprints can markedly enhance the response ability and processing efficiency of application sever. 【Key words 】Management Information System (MIS); caching technology; Web cache; application server计 算 机 工 程Computer Engineering 第34卷 第1期Vol.34 No.1 2008年1月January 2008·工程应用技术与实现·文章编号：1000—3428(2008)01—0233—03文献标识码：A中图分类号：TP393随着用户对信息技术需求的深入以及.NET 、J2EE 架构的成熟，大量B/S 架构的数据库信息系统得到开发和应用，许多旧的C/S 架构的系统也升级到了B/S 架构，这些应用系统对提升企业的信息化水平起到了重要的作用。

但这些系统大多是针对中小企业开发的，通常不能承担高并发性多用户级的访问。

随着企业业务的拓展、系统用户的增加以及系统中历史数据的增多，系统的性能与应用初期相比出现了严重的下降，用户的等待时间明显增长。

因此，迫切需要在不增加计算机投入的前提下提升系统的效率以及并发访问量。

Web 应用中的缓存技术就成为解决这一问题的良好技术方案。

1 缓存技术缓存技术在计算机系统中被广泛应用，它以高存取速度的介质来替代相对低存取速度的介质[1]。

当高速存取介质访问低速存取介质时，低速介质不能及时提供数据，导致高速存取介质一直等待，直到提供给它足够的数据为止。

由于读取速率不匹配导致了系统局部I/O 瓶颈问题，影响了系统总体性能的发挥。

缓存的思想是在高速存取介质和低速存取介质之间插入中速存取介质，即缓存。

系统将访问最频繁的数据存储在缓存中，高速存取介质读取数据时首先从缓存中读取数据，如果读取没有在缓存中命中，就从低速存取介质中读取数据。

缓存技术早期主要应用于硬件系统中，近期也逐步应用于软件系统中。

依据应用领域不同，缓存技术主要分为存储器缓存技术、磁盘缓存技术、WWW 服务器的缓存技术以及数据缓存技术等几类[2]。

在信息系统中，为了提高系统性能，通常应用多种技术手段来提高系统的响应时间。

例如升级服务器的硬件、增加服务器应用服务器集群等。

缓存技术提供了在有限的硬件条件下提高系统性能的能力。

2 Web cache 简介Web cache 基于时间局部性原理，即用户对页面的请求往往具有“短期近似性”[3]。

对于并发性较高的系统来说，多个用户在一个很短的时间段内往往进行相同的请求。

因此，只须把一个请求的处理结果或者请求处理过程中的中间对象缓存起来，等到下次处理相同请求时直接从缓存中取出缓存的中间对象或最终结果，将中间结果进行计算后响应给用户，或者直接把最终结果响应给用户，这样就缩短了应用服务器的请求计算时间，包括与数据库系统、其他信息系统(例如通过Web service 访问企业内其他异构的信息系统)交互的时间，降低了用户等待时间，提高了系统的并发量。

根据M. Abrams 的测量，缓存引入后明显降低了网络的负载。

3 Web cache 应用过程缓存技术可以很好地解决系统性能降低的问题，为了利用缓存，需要如下步骤：(1)缓存信息。

当页面(包括动态页面和静态页面)第一次被访问时，被处理的内容被当作动态信息输出给用户，这些信息都会被放入缓存信息中。

(2)响应信息由缓存提供，当同样的请求继续被访问时，系统将会首先检查缓存信息中是否有对应的内容和设定的缓存规则(主要判断该缓存是否已经失效)，如果存在和请求相对应的缓存信息而且该信息符合缓存规则，给出的响应将来基金项目：湖北省交通科技计划基金资助项目(20043g0049)作者简介：赵玉伟(1976－)，男，硕士研究生，主研方向：计算机支撑技术；赵小雨，讲师；乔 木，助教、硕士 收稿日期：2007-01-25 E-mail ：zhaoyuwei@自于缓存信息，否则系统将重复步骤(1)。

在多数情况下，当用户请求到达时，被处理的内容将来自于缓存，因此，不再需要为每个请求生成一次对数据库和其他系统的查询，大大减少了与数据库和其他信息系统的交互。

这部分计算的减少对于降低系统性能消耗、提高系统稳定性和并发处理能力是非常有益的。

4 静态页面的高速缓存基于B/S架构的信息系统由静态页面和动态页面组成，因此，Web cache的实现分为2类：(1)静态高速缓存，这种缓存中的内容是静态的、不变的；(2)动态高速缓存，它保存页面动态响应的结果以及应用服务器计算中的中间数据[4]。

应用服务器收到对同一个静态页面的多次请求时，需要多次从硬盘中读取该页面的数据响应给用户，每次请求均须单独从硬盘上读取该文件一次。

一方面，从硬盘读取数据的速度远远低于从内存中读取数据的速度；另一方面，对于同一个页面进行多次I/O操作也占用了应用服务器的大量时间。

如果在内存中开辟一个缓冲区作为高速缓存来存储用户访问频率较高的静态内容(例如图片文件、HTML网页等)[5]，当用户第一次请求该页面时，服务器把页面内容保存在高速缓存中，其他用户进行同样的请求时，应用服务器直接从高速缓存中读取文件内容，这样显著缩短了I/O操作时间，提高了系统的响应能力。

此种技术方案在典型的应用服务器中均有体现，例如：IBM WebSphere, Bea Weblogic等。

5动态页面的高速缓存对动态页面的高速缓存一般采取3种缓存方案：(1)动态页面变静态页面技术。

(2)利用开源的缓存API缓存请求处理过程中的中间对象。

(3)设计缓存策略，缓存数据库中的对象，即缓存是数据库的一个局部映射。

5.1 动态页面变静态页面技术由局部性原理，数据库中的部分记录在一个相对短的时间段内是不变的。

即有些数据库记录更新比较频繁，而另外一些记录则较少更新而相对静止，甚至存在一些只读记录。

对于相对静止的实体的查询和显示请求，应用服务器产生的动态响应在一个相当长的时间段内也是静止不变的。

因此，可以把对该类实体查询请求的响应作为一个静态HTML文件保存起来，待后续用户进行同样的请求时，应用服务器就把用户请求重定向到该静态页面上，此时对用户的响应就转由Web服务器进行。

该类缓存方案在当前的门户网站得到了最为广泛的应用。

此种技术和静态页面缓存技术结合起来应用，可提高系统的最大并发访问量1个~2个数量级。

依据静态页面动态化的时机不同，可分为预先静态化和即时静态化。

即时静态化动态页面的缓存方案工作过程如下：(1)用户对相对静止的对象P发出查询请求。

(2)系统判断以P作为参数的查询请求是否存在对应的静态化页面，如果存在，则转发请求到Web服务器上相对应的静态文件上，否则应用服务器对用户进行动态响应，同时根据响应内容生成一静态页面并把该文件推入Web服务器上相应的发布目录中。

(3)如果P在数据库中被更新，则删除或者更新Web服务器上P所对应的静态文件。

5.2 系统中对象的缓存目前有很多开源系统可以缓存应用服务器对象、整个JSP页面以及JSP页面中的部分代码块。

比较典型的有JCS, OSCache，这些缓存API支持不同类型的缓存介质(内存、硬盘)。

内存和硬盘同时作为缓存介质，支持整个页面的缓存以及部分页面的缓存，支持分布式缓存以及集群技术，支持多种缓存更新算法。

程序开发人员可以根据不同的需求、不同的环境调用不同的缓存API。

JCS是Apache组织提供的一个J2EE架构中Web应用层的缓存技术实现组件，利用JCS API 来缓存对象的核心代码[6]如下：private static final String cacheRegionName = "object";private JCS cache = null;//在类构建器中初始化cache系统setCache(JCS.getInstance(this.getCacheRegionName()));//从cache中取出一个对象String key="objectId:"+String.valueOf(id);City city = (City)cache.get(key);//把一个数据库对象放入cache中if (city!=null) cache.put(key, city);5.3 用系统全局类缓存局部数据库和其他对象的技术将信息系统中数据库层的实体展现给用户时，在并发量较小的情况下直接使用JDBC连接或者连接池即可满足系统的性能要求。