軟件性能工程

第一部分   概      述
第1章   引言 3
1.1   軟件和性能 3
1.1.1   響應(yīng)性 3
1.1.2   可伸縮性 4
1.2   性能的重要性 5
1.2.1   性能失敗的影響 6
1.2.2   性能失敗的原因 7
1.2.3   獲得成功 8
1.3   如何管理性能 9
1.3.1   被動(dòng)性能管理 9
1.3.2   主動(dòng)性能管理 10
1.4   軟件性能工程 11
1.4.1   SPE建模策略 12
1.4.2   SPE模型 12
1.5   面向?qū)ο笙到y(tǒng)的SPE 13
1.5.1   SPE的成本是多少 14
1.5.2   SPE需要什么 14
1.6   小結(jié) 15
第2章   SPE快速瀏覽 16
2.1   面向?qū)ο笙到y(tǒng)的SPE過程 16
2.2   案例研究 19
2.2.1   評(píng)估性能風(fēng)險(xiǎn)（第1步） 19
2.2.2   確定關(guān)鍵用例（第2步） 19
2.2.3   選擇關(guān)鍵性能場(chǎng)景（第3步） 20
2.2.4   建立性能目標(biāo)（第4步） 21
2.2.5   構(gòu)造性能模型（第5步） 21
2.2.6   確定軟件資源需求（第6步） 21
2.2.7   增加計(jì)算機(jī)資源需求（第7步） 22
2.2.8   評(píng)價(jià)模型（第8步） 24
2.2.9   驗(yàn)證和確認(rèn)模型（第9步） 24
2.3   統(tǒng)一軟件過程中的SPE 24
2.4   性能解決方案 25
2.4.1   性能原則 25
2.4.2   性能模式 26
2.4.3   性能反模式 26
2.4.4   實(shí)現(xiàn)解決方案 26
2.5   小結(jié) 27
第3章   SPE和UML 28
3.1   簡(jiǎn)介 28
3.2   擴(kuò)展UML 28
3.2.1   構(gòu)造型 29
3.2.2   標(biāo)簽值 29
3.2.3   約束 29
3.3   用例和場(chǎng)景 29
3.3.1   用例 30
3.3.2   場(chǎng)景 31
3.4   擴(kuò)展順序圖符號(hào) 33
3.4.1   實(shí)例分解 33
3.4.2   循環(huán). 分支和引用 33
3.5   規(guī)定時(shí)間 35
3.5.1   定時(shí)標(biāo)記 35
3.5.2   時(shí)間表達(dá)式 36
3.5.3   定時(shí)約束 36
3.5.4   順序圖中的時(shí)間 36
3.6   并發(fā) 37
3.6.1   線程和進(jìn)程 38
3.6.2   Coregions 38
3.6.3   并行組合 39
3.6.4   同步 39
3.7   小結(jié) 41
第二部分   SPE模型
第4章   軟件執(zhí)行模型 45
4.1   目的 45
4.2   表示軟件執(zhí)行模型 46
4.2.1   執(zhí)行圖 46
4.2.2   執(zhí)行圖限制 49
4.3   模型解決方案 50
4.3.1   基本求解算法 51
4.3.2   更先進(jìn)的求解技術(shù) 53
4.4   分析過程 53
4.5   由順序圖派生出的執(zhí)行圖 56
4.6   ICAD案例研究 56
4.6.1   體系結(jié)構(gòu)1 57
4.6.2   體系結(jié)構(gòu)2 61
4.6.3   結(jié)果分析 62
4.6.4   體系結(jié)構(gòu)3 63
4.7   建模提示 65
4.8   小結(jié) 66
第5章   Web應(yīng)用及其他分布式系統(tǒng) 67
5.1   簡(jiǎn)介 67
5.2   Web應(yīng)用 68
5.3   分布式對(duì)象技術(shù) 69
5.3.1   中間件 70
5.3.2   分布式對(duì)象技術(shù)的局限性 70
5.3.3   利用分布式對(duì)象技術(shù)進(jìn)行有效
開發(fā) 72
5.4   為分布式系統(tǒng)交互建模 72
5.4.1   系統(tǒng)交互的類型 73
5.4.2   軟件執(zhí)行模型表示 75
5.4.3   描述中間件開銷 76
5.4.4   軟件模型的近似求解 76
5.5   舉例：Web電子商務(wù)應(yīng)用 77
5.5.1   數(shù)據(jù)庫(kù)場(chǎng)景 80
5.5.2   訂購(gòu)過程場(chǎng)景 81
5.5.3   實(shí)例小結(jié) 82
5.6   建模提示 82
5.7   小結(jié) 82
第6章   系統(tǒng)執(zhí)行模型 84
6.1   引言 84
6.2   系統(tǒng)模型基礎(chǔ) 85
6.2.1   性能度量標(biāo)準(zhǔn) 86
6.2.2   求解排隊(duì)模型 88
6.2.3   排隊(duì)網(wǎng)絡(luò) 89
6.3   從軟件模型結(jié)果得到系統(tǒng)模型參數(shù) 92
6.4   利用系統(tǒng)模型進(jìn)行SPE 94
6.4.1   先進(jìn)系統(tǒng)模型 95
6.4.2   可選的求解方法 95
6.4.3   可調(diào)度性 96
6.5   分布式系統(tǒng)案例研究 96
6.6   建模提示 103
6.7   小結(jié) 104
第三部分   數(shù) 據(jù) 采 集
第7章   SPE數(shù)據(jù)采集 107
7.1   簡(jiǎn)介 107
7.2   SPE數(shù)據(jù)需求 107
7.2.1   關(guān)鍵性能場(chǎng)景 108
7.2.2   性能目標(biāo) 108
7.2.3   運(yùn)行環(huán)境 109
7.2.4   軟件資源需求 110
7.2.5   計(jì)算機(jī)資源需求 111
7.2.6   數(shù)據(jù)采集問題 112
7.3   性能遍歷 112
7.3.1   主題 113
7.3.2   何時(shí)進(jìn)行性能遍歷 114
7.3.3   舉例 115
7.3.4   成功進(jìn)行性能遍歷的提示 120
7.4   資源估算技術(shù) 122
7.4.1   使用測(cè)量 122
7.4.2   研究測(cè)量結(jié)果 122
7.4.3   請(qǐng)教顧問 122
7.4.4   最佳最差情況估算 123
7.4.5   估算什么 123
7.4.6   估算I/O需求 123
7.4.7   估算網(wǎng)絡(luò)消息 124
7.4.8   獲得計(jì)算機(jī)資源需求 125
7.5   小結(jié) 125
第8章   軟件測(cè)量和探測(cè) 127
8.1   引言 127
8.2   應(yīng)該測(cè)量什么 127
8.2.1   負(fù)載數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)特征 129
8.2.2   路徑特征 129
8.2.3   軟件資源和處理開銷 129
8.2.4   計(jì)算機(jī)資源的使用 129
8.3   規(guī)劃性能測(cè)量 129
8.3.1   關(guān)鍵考慮事項(xiàng) 130
8.3.2   性能基準(zhǔn)程序 130
8.3.3   設(shè)計(jì)和指導(dǎo)測(cè)量研究 131
8.4   性能測(cè)量概念 133
8.4.1   術(shù)語(yǔ) 133
8.4.2   可能影響測(cè)量的因素 135
8.5   數(shù)據(jù)采集技術(shù)和工具 137
8.5.1   數(shù)據(jù)采集技術(shù) 137
8.5.2   測(cè)量SPE數(shù)據(jù) 139
8.6   探測(cè)技術(shù) 140
8.6.1   探測(cè)的設(shè)計(jì)考慮 141
8.6.2   實(shí)現(xiàn)可選方案 142
8.6.3   數(shù)據(jù)報(bào)告 143
8.7   應(yīng)用資源測(cè)量 143
8.8   小結(jié) 145
第四部分   性能解決方案
第9章   面向性能的設(shè)計(jì) 149
9.1   面向性能的設(shè)計(jì)原則 149
9.2   性能控制原則 149
9.2.1   性能目標(biāo)原則 150
9.2.2   探測(cè)原則 150
9.3   獨(dú)立原則 151
9.3.1   中心化原則 151
9.3.2   固定點(diǎn)原則 152
9.3.3   本地化原則 153
9.3.4   處理與頻率原則 154
9.4   協(xié)作原則 155
9.4.1   共享資源原則 155
9.4.2   并行處理原則 156
9.4.3   分散負(fù)載原則 157
9.5   使用原則 157
9.6   小結(jié) 159
第10章   性能模式 160
10.1   概述 160
10.2   快速通道 161
10.2.1   問題 161
10.2.2   解決方案 162
10.2.3   優(yōu)點(diǎn) 163
10.2.4   后果 163
10.3   重要事情優(yōu)先 163
10.3.1   問題 164
10.3.2   解決方案 164
10.3.3   優(yōu)點(diǎn) 165
10.3.4   后果 165
10.4   耦合 165
10.4.1   問題 165
10.4.2   解決方案 166
10.4.3   優(yōu)點(diǎn) 166
10.4.4   后果 166
10.5   批處理 167
10.5.1   問題 167
10.5.2   解決方案 167
10.5.3   優(yōu)點(diǎn) 168
10.5.4   后果 168
10.6   替代路由 169
10.6.1   問題 169
10.6.2   解決方案 169
10.6.3   優(yōu)點(diǎn) 170
10.6.4   后果 170
10.7   彈性時(shí)間 171
10.7.1   問題 171
10.7.2   解決方案 171
10.7.3   優(yōu)點(diǎn) 172
10.7.4   后果 172
10.8   弱化周期性功能 172
10.8.1   問題 172
10.8.2   解決方案 173
10.8.3   優(yōu)點(diǎn) 173
10.8.4   后果 173
10.9   小結(jié) 173
第11章   性能反模式 175
11.1   概述 175
11.2   “god”類 176
11.2.1   問題 176
11.2.2   解決方案 178
11.3   過量動(dòng)態(tài)分配 178
11.3.1   問題 179
11.3.2   解決方案 180
11.4   迂回尋寶 180
11.4.1   問題 181
11.4.2   解決方案 182
11.5   單行道橋梁 183
11.5.1   問題 184
11.5.2   解決方案 184
11.6   交通堵塞 186
11.6.1   問題 186
11.6.2   解決方案 186
11.7   小結(jié) 186
第12章   實(shí)現(xiàn)解決方案 188
12.1   概述 188
12.2   性能調(diào)整 189
12.3   一般性能解決方案 191
12.3.1   快速通道加速法 192
12.3.2   改進(jìn)可伸縮性 192
12.3.3   算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的選擇 195
12.3.4   時(shí)間與空間的折中 195
12.3.5   硬件/軟件平臺(tái)的依賴性 198
12.4   面向?qū)ο筌浖男阅芙鉀Q方案 198
12.4.1   跨語(yǔ)言解決方案 198
12.4.2   C++解決方案 201
12.4.3   Java解決方案 201
12.5   小結(jié) 204
第五部分   應(yīng)      用
第13章   Web應(yīng)用 207
13.1   引言 207
13.2   性能問題 208
13.3   Web應(yīng)用的SPE模型 209
13.4   案例研究：Nachtfliegen.com 211
13.4.1   計(jì)劃航線場(chǎng)景 213
13.4.2   軟件模型 215
13.4.3   硬件/軟件環(huán)境 216
13.4.4   資源需求 218
13.4.5   軟件模型解決方案 219
13.4.6   性能改進(jìn) 221
13.4.7   系統(tǒng)執(zhí)行模型 221
13.4.8   靈敏度和可伸縮性分析 224
13.5   典型的性能問題 224
13.6   小結(jié) 226
第14章   嵌入式實(shí)時(shí)系統(tǒng) 228
14.1   引言 228
14.2   嵌入式實(shí)時(shí)系統(tǒng)背景 229
14.2.1   時(shí)間要求 229
14.2.2   硬件約束 230
14.2.3   實(shí)時(shí)操作系統(tǒng) 231
14.2.4   分布式系統(tǒng) 231
14.2.5   數(shù)據(jù)庫(kù) 231
14.3   性能問題 231
14.3.1   響應(yīng)時(shí)間和吞吐量 232
14.3.2   可調(diào)度性 232
14.4   嵌入式實(shí)時(shí)系統(tǒng)的SPE模型 234
14.5   案例研究：電話交換 235
14.5.1   概述 235
14.5.2   體系結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì) 237
14.6   典型的性能問題 242
14.7   小結(jié) 245
第六部分   實(shí)現(xiàn)SPE
第15章   SPE過程 249
15.1   引言 249
15.2   SPE過程 250
15.2.1   評(píng)估性能風(fēng)險(xiǎn) 251
15.2.2   確定關(guān)鍵用例 251
15.2.3   選擇關(guān)鍵性能場(chǎng)景 252
15.2.4   建立性能目標(biāo) 252
15.2.5   構(gòu)造性能模型 253
15.2.6   確定軟件資源需求 254
15.2.7   增加計(jì)算機(jī)資源需求 254
15.2.8   評(píng)價(jià)模型 255
15.2.9   驗(yàn)證和確認(rèn)模型 255
15.3   生命周期后期的SPE活動(dòng) 256
15.3.1   更詳細(xì)的模型 256
15.3.2   更精確的數(shù)據(jù) 257
15.3.3   性能測(cè)試 257
15.3.4   基線模型 258
15.4   軟件部署后的性能管理 258
15.4.1   演進(jìn)性變化 258
15.4.2   容量管理 259
15.5   SPE制品 259
15.5.1   性能管理計(jì)劃 260
15.5.2   性能驗(yàn)證和確認(rèn)計(jì)劃 260
15.5.3   SPE配置管理計(jì)劃 260
15.5.4   性能驅(qū)動(dòng)因素 261
15.5.5   性能場(chǎng)景 261
15.5.6   性能目標(biāo) 261
15.5.7   執(zhí)行環(huán)境規(guī)格說明 261
15.5.8   性能模型 261
15.5.9   模型結(jié)果 262
15.5.10   性能測(cè)量工具 262
15.5.11   性能驗(yàn)證和確認(rèn)報(bào)告 262
15.5.12   性能測(cè)試計(jì)劃 262
15.5.13   性能測(cè)試結(jié)果 263
15.6   將SPE集成為軟件過程的一部分 263
15.6.1   瀑布模型 263
15.6.2   螺旋模型 264
15.6.3   統(tǒng)一過程中的SPE 264
15.7   小結(jié) 266
第16章   實(shí)現(xiàn)SPE過程 268
16.1   引言 268
16.2   工具 268
16.2.1   建模工具 269
16.2.2   開發(fā)工具 270
16.3   采用和使用SPE 271
16.3.1   經(jīng)驗(yàn) 271
16.3.2   關(guān)鍵考慮因素 273
16.3.3   試點(diǎn)項(xiàng)目 275
16.3.4   成功采用和使用SPE的關(guān)鍵因素 275
16.4   SPE實(shí)現(xiàn)策略 277
16.4.1   組織方面的問題 277
16.4.2   誰(shuí)支付SPE費(fèi)用 278
16.4.3   費(fèi)用 278
16.4.4   風(fēng)險(xiǎn) 279
16.5   項(xiàng)目成功的關(guān)鍵因素 279
16.6   SPE的未來 280
16.7   小結(jié) 281
附      錄
附錄A   UML符號(hào) 285
A.1   用例圖 285
A.2   順序圖 286
A.2.1   基本順序圖 286
A.2.2   擴(kuò)展的順序圖 286
A.3   部署圖 288
A.4   構(gòu)造型. 標(biāo)簽值和約束 288
A.4.1   構(gòu)造型 288
A.4.2   標(biāo)簽值 288
A.4.3   約束 289
附錄B   SPE建模符號(hào) 290
B.1   執(zhí)行圖符號(hào) 290
B.1.1   基本節(jié)點(diǎn) 290
B.1.2   同步節(jié)點(diǎn) 290
B.2   信息處理圖符號(hào) 291
參考文獻(xiàn) 292