经过多年的发展,Web应用已经成为当前的主流网络应用形式之一,且Web应用的复杂性急剧上升,对性能的要求也越来越高。例如一些电子商务网站等对性能要求较高的系统,性能低下会导致客户流失、收益受损等严重后果。总之,性能的好坏已经成为Web应用系统成败的关键因素之一。因此,对Web应用的性能进行分析评价,分析其中影响应用性能的各种因素,采取相应的改进措施,关系到整个应用性能的改善提高。对多层Web应用的性能分析,是目前的一个研究热点。然而,目前已有的Web应用性能分析方法大都没有考虑虚拟服务器环境中Web应用的性能建模分析问题,而在云计算环境中,通过虚拟化技术能够实现底层物理资源的抽象,从而能够通过动态资源分配和任务调度等方式实现资源的按需动态使用和弹性调度。因此,在云计算环境中有必要研究虚拟服务器环境中的Web应用性能分析问题。针对目前存在的这些问题,本文首先依据排队论建立了多层Web应用的性能分析模型,通过在模型中增加丢弃队列的方法对目前多层Web应用性能分析模型在并发数限制方面进行扩展,并在该模型的基础上分别提出了物理服务器环境下和虚拟服务器环境下的模型参数求解方法。为了保证响应时间估计的准确性,在物理服务器环境下,提出了一个基于多元非线性回归的CPU消耗估计算法和I／O资源消耗估计算法,同时提出了一个基于状态空间模型的请求丢弃率估计算法。在虚拟服务器环境下,通过对Xen虚拟机工作机制以及性能互扰因素的研究和分析,提出了一个基于多元线性回归的Xen虚拟机CPU权利估计算法,以保证虚拟服务器环境中多层Web应用性能分析的准确性。在单服务器Web应用性能分析模型和响应时间估计算法的基础上,又建立了多服务器Web应用的性能分析模型和响应时间估计算法。本文的最后开展了一系列实验,验证了本文所提出的多层Web应用性能分析模型的有效性。