Desempenho de Web Servers

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1 Desempenho de Web Servers Web Servers no Modo Kernel X Web Servers no Modo Usuário Vandécia Rejane Fernandes Universidade Federal do Maranhão (UFMA) Av. dos Portugueses s/n, Campus Universitário do Bacanga São Luís -- MA Brasil 1 Introdução A popularidade da Web está causando sérios problemas de desempenho nos acessos à Internet. À medida que os seus utilizadores crescem e novas aplicações surgem, é mais importante assegurar um bom desempenho da Web, não só no sentido de melhorar a sua utilização, mas também otimizar os recursos envolvidos. O crescimento muito rápido da Internet promoveu o surgimento de alguns problemas, principalmente devido à elevada demanda gerada pelos usuários e pela especialização das aplicações. Entre estes problemas, estão: a alta latência nas respostas, a redução na disponibilidade das informações, a utilização incorreta de recursos, a alta carga nos servidores, etc. Como proposta para redução desses problema, surgiu a idéia da implementação de servidores cache de objetos web: os servidores web-caching.[1] Este Resumo vai apresentar algumas técnicas usadas para melhorar a latência na computação e alguns testes que foram realizados para medir o desempenho de servidores web. A seção 2 traz alguns conceitos básicos sobre a Web, a seção 3 fala sobre a técnica de web caching, a seção 4 apresenta a plataforma AFPA(Adaptive Fast Path Architecture), uma arquitetura que é implementado no modo kernel. Na seção 5 são mostrados os teste feitos sobre os modo usuário e kernel, para avaliação de desempenho. 2 Conceitos Básicos A Web é constituída por servidores Web, que aceitam pedidos originados a partir de clientes. Estas informações solicitadas pelos clientes ao servidor, são chamadas de objeto Web. A interação entre clientes e servidores ocorre através de protocolos

2 normalizados, por norma o HyperText Transfer Protocol (HTTP). Os objetos podem estabelecer relações que possibilitem a obtenção de um conjunto de objetos relacionados entre si, que constituem as chamadas páginas web. [1] Qualquer dispositivo ligado a Internet pode acessar objetos Web a partir de um browser. Esse acesso é possível através da URL, que codifica a localização exata do objeto em um servidor remoto. A transmissão de dados e a comunicacão entre objetos em um pedido na Web, está fisicamente limitada pela largura de banda da rede e capacidade de resposta dos servidores onde está alojado o conteúdo solicitado. Esta limitação e a exigência de uma qualidade de serviço aceitável, levou a investigação e adoção de várias estratégias que pretendem assegurar o crescimento destes serviços em ambientes de larga escala. Umas das principais soluções para melhorar a escalabilidade e desempenho de um serviço Web é através da utilização de técnicas de caching. Por detrás dos métodos de caching está a idéia de que se um item de informação é solicitado e existem perspectivas de acessos recorrentes num futuro próximo, então esse item é copiado e armazenado num local de fácil acesso.[1] 3 Web Caching É uma técnica que gerencia as requisições feita por navegadores de rede e armazena temporariamente os objetos web recuperados com objetivo de evitar consultas futuras ao servidor de origem desses objetos. Portanto, um servidor de web-caching é um sistema computacional que executa esta gerência, normalmente dedicado e também conhecido como Proxy.[3] Existem bastantas vantagens associadas às técnicas de caching na Web, tais como: 1. Redução do consumo de largura de banda, e consequentemente, redução do tráfego e congestão na rede; 2. Redução da latência no acesso aos conteúdos, devido às seguintes razões: os objetos mais solicitados são obtidos a partir de caches na proximidade, em vez do servidor remoto original; em resultado da reduçãoo do tráfego na rede, os objetos que não estão em cache são obtidos mais rapidamente. 3. Redução na carga imposta ao servidor, uma vez que os pedidos são distribuídos pelos servidores de cache; 4. Aumento da robustez do serviço Web, uma vez que em caso de falha do servidor remoto original, o pedido pode ser satisfeito a partir de proxies.

3 Várias técnicas tem sido propostas para melhorar o desempenhos dos servidores, isto inclui a modificação de interfaces e mecanismos no sistema operacional : eliminação da movimentação de dados(leitura e escrita), minimização das notificações de eventos e redução da comunicação entre as camadas. 5 AFPA O AFPA (Adaptive Fast Path Architecture ), é uma arquiteura de software do modo kernel de alta performance para sevidores de rede. [4] O AFPA suporta vários protocolos de aplicação: HTTP, FTP, LDAP, and DNS., e pode ser implementado é quatro plataformas: Linux, Windows 2000, AIX e OS/390. Ele pode ainda ser usado como um servidor de cache. A figura 1 ilustra como o protocolo HTTP pode ser usado como cache Web, trabalhando em conjunto com o modo-usuário. 6 Comparação Modo Usuário x Modo Kernel Para medir o melhor desempenho dos servidores, foram realizados testes comparando Servidores web no modo usuário e servidores web no modo kernel. Foram usados os seguintes servidores http: Apache 1.3.9, Zeus 3.3.5, IIS 5.0,kHTTPd e TUX.[4]

4 O hardware utilizado para a avaliação foi um IBM Netfinity 7000 M10 com 450 Mhz PentiumII Xeon processors, 4 GB of RAM. Os servidores testados no modo usuário foram Apache (Linux), Zeus (Linux), IIS (Windows 2000).; e no modo kernel : khttpd (Linux), TUX (Linux), SWC (Windows 2000), AFPA no Linux e nowindows Figura 2 A figura 2 mostra as características dos servidores web em análise. No gráfico a seguir, será mostrado o desempenhos dos servidores: Figura 3

5 O resultado mostra que o AFPA no linux foi o servidor de melhor performance No linux, o servidor mais rápido no modo usuário(zeus) é 3 vezes mais devagar que o melhor servidor no modo kernel(afpa-linux). No Window, o mais rápido servidor medido(iis) é 3 vezes mais devagar que o melhor servidor no modo usuário. O servidor mais lento no modo usuário foi o apache., e a maioria dos servidores no modo kernel, foram mais rápidos do que os servidores do modo usuário. 7 Conclusão Diferentes técnicas de caching e replicação têm sido desenvolvidas com o objetivo de reduzir a latência no acesso a conteúdos Web e minimizar o tráfego em circulação nas redes. Neste trabalho foi apresentada a técnica de web caching e uma breve comparação entre os servidores web que trabalham no modo usuário e servidores que trabalham no modo kernel. Neste contexto, foi apresentada uma arquitetura, a AFPA (Adaptive Fast Path Architecture), que trabalha no modo kernel melhor que servidores que trabalham no modo usuário. Referências [ 1 ] Milton Moura. Caching e Replicacão na Web: Técnicas de caching e replicação de conteúdos estáticos e dinâmicos implementadas nos servidores. Faculdade de Ciências e Tecnologia, Universidade Nova de Lisboa. [ 2 ] Charu Aggarwal, Joel L. Wolf, Fellow, and Philip S. Yu, Fellow. Caching on the World Wide Web. IEEE transactions on knowledge and data engineering, vol. 11, no. 1, january/february 1999 [ 3 ] Philippe Joubert_, Robert B. Kingy, Rich Neves_, Mark Russinovichz, John M. Traceyx, High-Performance Memory-BasedWeb Servers: Kernel and User-Space Performance. IBM. T. J. Watson Research Center [ 4 ] E. C. Hu, P. A. Joubert, R. B. King, J. D. LaVoie, J. M. Tracey. Adaptive Fast Path Architecture. IBM J. RES. & DEV. VOL. 45 NO. 2 MARCH 2001

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