一 引言
"w,r$?.o8O:X#E-OMSCBSC 移動通信論壇　　CDMA 20001x系統(tǒng)為移動數(shù)據(jù)增值業(yè)務的開展提供了高速的空中傳輸保證，運營商基于CDMA移動分組網(wǎng)開展了豐富多彩的移動數(shù)據(jù)業(yè)務。其中WAP業(yè)務以其業(yè)務內(nèi)容豐富、使用簡單等特點得到迅速發(fā)展。隨著業(yè)務的開展，如何從技術上優(yōu)化WAP系統(tǒng)性能，提高用戶的使用感受變得十分必要， 二 HTTP重定向問題 　　1. CDMA WAP業(yè)務上HTTP重定向的應用 　　CDMA WAP業(yè)務和計費系統(tǒng)中大量采用重定向技術，完成CP內(nèi)容掛接，相關的瀏覽、下載以及后臺計費等業(yè)務。WAP計費網(wǎng)關、WAP網(wǎng)關對于HTTP重定向的缺省處理是簡單轉(zhuǎn)發(fā)，也就是將來自WAP Portal或者CP服務器的HTTP重定向響應，返回給移動終端，由終端的瀏覽器進行解析和處理。網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。
2x+b;q/F2U移動通信,通信工程師的家園,通信人才,求職招聘,網(wǎng)絡優(yōu)化,通信工程,出差住宿,通信企業(yè)黑名單圖1 CDMA WAP業(yè)務上HTTP重定向網(wǎng)絡拓撲圖 　　終端瀏覽器在收到HTTP重定向響應后，提取其中響應頭Location的值，作為新的URL，重新發(fā)起HTTP請求，這些操作并沒有用戶的干預，用戶并不知曉是否發(fā)生了重定向操作。重新發(fā)起的HTTP請求經(jīng)過服務器處理后，將得到新資源對應的結(jié)果，并顯示給用戶。 　　2. WAP業(yè)務中HTTP重定向?qū)�業(yè)務性能的負面影響 　　WAP1.x系列移動終端通過WAP1.x網(wǎng)關進行WAP業(yè)務的訪問。在重定向過程中，由于存在重定向，終端瀏覽器從發(fā)起瀏覽請求到最后看到響應結(jié)果，至少額外需要兩個Round-Trip的時間開銷。除此之外，還在WAP實際數(shù)據(jù)通路上的各個功能部件上，額外增加了很多計算開銷。這些開銷增加了通信過程的遲滯時間，嚴重地影響了用戶的使用體驗。 　　而在WAP2.0系列移動終端通過WAP2.0網(wǎng)關進行WAP業(yè)務訪問時，在重定向過程中，由于存在重定向，WAP2.0網(wǎng)關和終端之間增加了兩個Round-Trip的時間開銷，而在WAP2.0網(wǎng)關和業(yè)務系統(tǒng)之間增加了兩個Round-Trip和一次建立TCP連接的三路握手的時間開銷。除此之外，還增加了額外的各功能模塊的計算開銷。 　　3.HTTP重定向所導致性能損耗的解決方案 　　WAP業(yè)務系統(tǒng)中頻繁發(fā)生的重定向操作將是整個WAP業(yè)務訪問的致命障礙，額外的時間開銷和運算消耗將會大大降低這些業(yè)務的使用性能，在實際應用中，是不能允許的。 　　理論分析和實際測試數(shù)據(jù)都表明，大量存在的HTTP重定向操作，顯著地依賴效率低下的移動終端的處理能力，顯著占用了緩慢的空中接口通信開銷，空中無線傳輸效率較低，實際情況一般在9k-100k之間。而WAP網(wǎng)關、WAP業(yè)務平臺等后臺網(wǎng)絡系統(tǒng)一般通信帶寬都能保證在100M以上，所以，如何將重定向操作所產(chǎn)生的空中來回傳輸過程轉(zhuǎn)移到后臺網(wǎng)絡系統(tǒng)上來，將本該由低效緩慢的移動終端處理的重定向計算功能轉(zhuǎn)移到后臺系統(tǒng)上來，是本解決方案的核心思想。 　　在后臺系統(tǒng)中，設計添加一個功能部件，專門負責攔截過濾所有的HTTP請求和響應，對于發(fā)生重定向操作的HTTP響應，WAP網(wǎng)關和計費網(wǎng)關缺省處理是透明地轉(zhuǎn)發(fā)給客戶端，而本模塊將攔截所有發(fā)生重定向的HTTP響應，進行特殊處理，如圖2所示。
*@,u+q"Q(W.a:Tmscbsc 移動通信論壇擁有30萬通信專業(yè)人員，超過50萬份GSM/3G等通信技術資料，是國內(nèi)領先專注于通信技術和通信人生活的社區(qū)。
2J9P9d8B6Z)@ |  國內(nèi)領先的通信技術論壇圖2 HTTP重定向性能損耗解決方案 　　每個從業(yè)務系統(tǒng)（WAP Portal、計費網(wǎng)關或CP服務器）返回的HTTP響應，需要進行過濾處理：獲取HTTP響應的狀態(tài)碼，如果為301，302，303，則判斷發(fā)生了重定向操作。從響應的HTTP頭中讀取Location頭域的值，這個值就是要重定向過去的真實的絕對URL。對這個URL進行解析，分析出主機地址、端口、路徑等信息。清除掉或者緩沖剛才建立到業(yè)務系統(tǒng)的TCP連接，清除此刻前的HTTP響應的內(nèi)容，重新發(fā)起新的HTTP請求，并等候新請求對應的結(jié)果。得到結(jié)果后進行判斷，如果是正常響應，就生成客戶的HTTP響應，并在返回給客戶的響應頭中添加Content-Location頭域，域值為剛才Location域值的內(nèi)容，以便終端能識別出本系統(tǒng)處理重定向后的新的內(nèi)容。 　　重定向操作全部被重定向代理攔截并代理移動終端來予以處理，需要終端配合的所有操作過程全部不存在了，這大大縮短了訪問過程的延遲時間。 　　此外，系統(tǒng)設計時根據(jù)需要添加了特殊措施，防止出現(xiàn)無限次的相互遞歸重定向，從而導致系統(tǒng)出現(xiàn)工作邏輯上的死循環(huán)。遞歸重定向是一個常見的網(wǎng)絡陷阱，很多攻擊手段中都利用處理重定向操作的漏洞來使整個后臺網(wǎng)絡系統(tǒng)癱瘓。 二 TCP連接優(yōu)化 　　WAP1.x的所有業(yè)務訪問，在到達WAP網(wǎng)關之后，全部是基于TCP連接上的HTTP數(shù)據(jù)傳輸；而WAP2.0的業(yè)務訪問，從移動終端開始，經(jīng)過WAP2.0網(wǎng)關的所有環(huán)節(jié)全部都是采用TCP連接和HTTP數(shù)據(jù)通信。通過TCP連接承載的HTTP數(shù)據(jù)業(yè)務內(nèi)容，將嚴重依賴TCP連接的建立機制、拆除方法、連接維持及數(shù)據(jù)傳輸效率等。對于成千上萬的并發(fā)用戶的訪問，TCP連接的建立、拆除、數(shù)據(jù)傳輸、等候響應等變得異常頻繁。TCP連接的任何一點變動，經(jīng)過瞬間成千上萬用戶的同時在線請求，在宏觀上將出現(xiàn)非常明顯的變化，直接影響到用戶的使用體驗。 　　1. CDMA WAP 系統(tǒng)中存在的TCP連接 　　先從微觀分析發(fā)生一次用戶瀏覽操作必須經(jīng)歷的TCP連接全部過程，通過對這個過程的詳細分析，來探討技術上的改進方案。 　　第一步，用戶通過移動終端，發(fā)起瀏覽請求，WAP1.x首先建立WSP會話，在這個會話基礎上發(fā)送WSP-Method請求到網(wǎng)關，WAP2.0終端先建立到WAP2.0網(wǎng)關的TCP連接，在這個連接基礎上發(fā)送HTTP-Method請求到網(wǎng)關。對這一步，本優(yōu)化方案將不涉及任何內(nèi)容。 　　第二步，從WAP網(wǎng)關開始，隨后發(fā)生的數(shù)據(jù)通信全部是基于TCP連接的。WAP網(wǎng)關收到移動終端的Method請求后，進行相關處理，開始建立到計費網(wǎng)關的TCP連接，建立成功后，通過這個連接將HTTP請求數(shù)據(jù)發(fā)送過去，并等待響應結(jié)果。等待一定時間后，可能會出現(xiàn)兩種結(jié)果：一是計費網(wǎng)關長時間沒有發(fā)送響應，網(wǎng)關等候超時了，這時網(wǎng)關將給移動終端反饋超時等候信息提示；二是計費網(wǎng)關發(fā)送回來了響應，網(wǎng)關將這些結(jié)果反饋給移動終端顯示。 　　第三步，從計費網(wǎng)關之后，所有的數(shù)據(jù)交換全部是基于TCP連接。通過TCP連接進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)娜�部過程完全類似WAP網(wǎng)關。 　　2. WAP網(wǎng)關到計費網(wǎng)關和CP的TCP連接分析及優(yōu)化措施 　�。�1） 網(wǎng)關到計費網(wǎng)關之間需要建立很多個TCP連接，一般是WAP網(wǎng)關接收到一個終端請求，就建立一個到計費網(wǎng)關的TCP連接。TCP連接建立過程要經(jīng)歷三路握手，三路握手的時間開銷是很大的，至少消耗掉1.5個Round-Trip的時延。此外，用戶請求成千萬，每來一個請求就建立一個TCP連接，很容易讓系統(tǒng)產(chǎn)生大量的激活TCP連接，而操作系統(tǒng)瞬間能支撐的并發(fā)TCP連接個數(shù)非常有限。在TCP連接數(shù)目達到一定極限后，隨后的TCP連接請求將會失敗，這導致很多用戶的請求不被受理，用戶被告知系統(tǒng)繁忙，而無法得到正確結(jié)果。 　　優(yōu)化措施： 　　● 采用TCP連接池機制，維持一定數(shù)目的連接數(shù)量。每個TCP連接完成數(shù)據(jù)傳輸后，并不是馬上被拆除掉，而是將它回收到連接池中進行管理。當一個新的請求到來時，無需花費三路握手過程來新建立一個連接，而是從連接池中取出一個TCP連接即可。 　　● 采用請求隊列來排隊用戶的請求，采用先進先出的策略，防止大并發(fā)訪問量下的用戶請求被拒絕的情況發(fā)生。為了保障系統(tǒng)能滿負荷，但又高效快速的工作，到計費網(wǎng)關之間的TCP連接總數(shù)必須保證低于一個極限值，超過這個極限值的請求將被送到緩沖隊列中，排隊等候，等系統(tǒng)騰出時間或者不忙時，采用先到先處理的方法。 　　通過上述兩種措施，可以極大地縮短WAP網(wǎng)關到計費網(wǎng)關之間的數(shù)據(jù)傳輸時間，提高系統(tǒng)處理終端用戶的并發(fā)訪問量。 　�。�2） 終端用戶每次發(fā)起一個瀏覽請求，都在WAP網(wǎng)關那里激活一個事務處理流程：接受并理解用戶的請求，將請求轉(zhuǎn)發(fā)到計費網(wǎng)關，等候結(jié)果。所以，這個流程大部分時間出于等待狀態(tài)。在某一個瞬間，并發(fā)存在的事務處理流程總個數(shù)是有一定數(shù)目限制的，超過這個限制的后續(xù)終端用戶請求將被拒絕，用戶被告知系統(tǒng)繁忙或者訪問錯誤，而無法得到正確結(jié)果。 　　優(yōu)化措施： 　　這個問題導致的結(jié)果是影響用戶單位時間內(nèi)的并發(fā)訪問量。優(yōu)化的關鍵是如何提高單位時間內(nèi)事務處理的流程數(shù)量。提高數(shù)量有兩種途徑： 　　● 提高硬件系統(tǒng)的配置，增加內(nèi)存、增加CPU數(shù)量、增大CPU處理速度，從而提高處理能力。這種方法需要增大硬件投入。 　　● 將每一個處理流程的等候時間縮短，縮短到用戶體驗被認可的最高值。比如，用戶發(fā)起一個請求后，10秒鐘還沒有結(jié)果顯示，可能用戶就放棄這次瀏覽，但WAP網(wǎng)關可能在處理這個請求的等待時間是60秒。我們將等候時間從60秒縮短到20秒，那么原來要等候60秒，現(xiàn)在只能等候20秒，騰出來的40秒用于別的用戶請求。這樣，將大大增加了單位時間內(nèi)用戶請求的數(shù)量，從而提高效率。 　　但計費網(wǎng)關不同于WAP網(wǎng)關的地方是，WAP網(wǎng)關只需將所有的HTTP請求全部通過與計費網(wǎng)關相連的TCP通道，轉(zhuǎn)發(fā)給計費網(wǎng)關；而計費網(wǎng)關則需要對所有的HTTP請求進行域名解析，根據(jù)解析的地址，建立能到達該地址的TCP連接。所以，計費網(wǎng)關建立TCP連接的情形比WAP網(wǎng)關要復雜很多。 　　計費網(wǎng)關TCP連接比較復雜的原因主要是：用戶請求的內(nèi)容是位于互聯(lián)網(wǎng)上的CP服務器里的，CP服務器的位置和網(wǎng)絡環(huán)境是千差萬別的，有的CP服務器與計費網(wǎng)關之間的帶寬足夠?qū)�，有的則很窄，有的CP服務器域名或者IP地址解析和反向解析消耗的時間非常長，有的則很短。正是由于這些因素的存在，從計費網(wǎng)關到CP服務器的TCP連接建立可能很容易，也可能非常費時，甚至很長時間都建立不起來。這樣，計費網(wǎng)關在長時間得不到CP服務器的響應時，將一直不給WAP網(wǎng)關應答，WAP網(wǎng)關也不給用戶應答，用戶將守候移動終端屏幕，看不到任何結(jié)果。 　　這個過程的最糟糕情況是：如果很多用戶同時在訪問這種建立TCP連接有問題的CP服務器，將會使得WAP網(wǎng)關、計費網(wǎng)關全部處于等候狀態(tài)，這些系統(tǒng)資源將會全部消耗在長時間的等候中，新的用戶請求不能得到處理，如同整個后臺系統(tǒng)完全崩潰一樣。 　　對于計費網(wǎng)關這一步，出現(xiàn)這種異常情況的概率非常大，系統(tǒng)很容易處于休克狀態(tài)，從而使計費網(wǎng)關在整個WAP業(yè)務訪問環(huán)節(jié)中，顯得比較脆弱和易受攻擊。 　　針對這種情況，對計費網(wǎng)關的TCP連接管理和控制，提出了若干改進措施，分別如下： 　　● 改善網(wǎng)絡硬件環(huán)境，尤其是對DNS服務器的全球同步和緩存進行優(yōu)化配置。計費網(wǎng)關的域名查找效率提高了很多，對外建立TCP連接的速度從網(wǎng)絡環(huán)境上得到保障。 　　● 采用非阻塞通信機制，優(yōu)化計費網(wǎng)關的TCP通信處理。非阻塞通信方式能防止一些異常極端情況所導致的系統(tǒng)處于服務停滯現(xiàn)象，如當某個CP提供的URL對應的主機域名不存在或者剛剛申請，全球域名系統(tǒng)還沒有完全同步時，域名的解析將非常耗時；或者某個CP的IP地址是個虛擬IP，或者是個IP陷阱，那么建立到這個IP的連接會非常耗時，等待時間一般都是以分鐘為數(shù)量級的，且有大量的并發(fā)用戶同時訪問這個陷阱CP時，阻塞通信方式的結(jié)果是所有的工作進程/線程全部被阻塞，新的用戶請求就會被拒絕，系統(tǒng)處于休克死亡狀態(tài)。非阻塞通信方式并不會將工作進程/線程阻塞，而是將這種等待操作交給事件監(jiān)聽模塊，采用異步通知機制提醒解析成功或者連接成功或者讀寫成功，如果這些操作被阻塞掉，并輔以定時器的控制，系統(tǒng)仍然繼續(xù)如常地處理(下轉(zhuǎn)第5頁)(上接第23頁)和響應用戶的新請求。 　　● 提高單位時間內(nèi)計費網(wǎng)關的用戶請求通過和處理量。這個措施主要包括兩項內(nèi)容：一是縮短每一個請求的處理時間，從以前的60秒，縮短到20秒，如果20秒內(nèi)TCP連接沒有建立成功，或者沒有得到響應結(jié)果，系統(tǒng)將終止這個請求的處理，返回異常給WAP網(wǎng)關。二是系統(tǒng)太繁忙而來不及處理新的請求時，不能拒絕新的請求，而是將這些請求放到請求隊列中緩沖起來，等系統(tǒng)不忙時，繼續(xù)處理緩沖中保存的客戶請求。 　　通過對WAP網(wǎng)關到計費網(wǎng)關和CP的TCP連接優(yōu)化，WAP后臺業(yè)務處理系統(tǒng)從處理性能上得到了顯著改善，系統(tǒng)崩潰和服務被拒絕的可能性大大降低。 　　以上論述主要針對CDMA WAP系統(tǒng)中對用戶訪問速度和系統(tǒng)性能影響比較大的方面進行有針對性地分析，并進而提出若干優(yōu)化措施，希望能夠?qū)�運營商CDMA WAP系統(tǒng)的建設有所幫助。