Informatikai rendszerek teljesítménye Miskolci Egyetem Alkalmazott Informatikai Tanszék.

Az előadások a következő témára: "Informatikai rendszerek teljesítménye Miskolci Egyetem Alkalmazott Informatikai Tanszék."— Előadás másolata:

1 Informatikai rendszerek teljesítménye Miskolci Egyetem Alkalmazott Informatikai Tanszék

2 Adatfeldolgozási teljesítmény Hogyan mérhető az informatikai rendszerek teljesítménye? –Különböző gyártók termékeinek összehasonlításához szükséges egy szempontrendszert kialakítani, ami alapján az összehasonlítás elvégezhető –Ha a választott rendszer a legolcsóbban képes nyújtani az adatok feldolgozásához szükséges teljesítményt, akkor gazdasági szempontból racionális döntést hozunk a kiválasztásnál –A teljesítménnyel kapcsolatos szempontrendszer egyfajta nem-funkcionális követelményként jelentkezik A rendszer működik ugyan, de lassú

3 Legfontosabb teljesítménymérők Válaszidő [s]: megmutatja, hogy a kérés indításától mennyi idő telik el (átlagosan) a válasz megérkezéséig. (lehet minimális maximális és átlagos válaszidő) Reakcióidő [s]: az előzőhöz hasonlóan egy kérés indításától a válasz megérkezéséig eltelt idő, de ebben az esetben a válasz nem feltétlenül a végleges válasz, hanem egy nyugtázás vagy visszajelzés. Az emberi interakció miatt szükséges, hogy gyorsan választ kapjunk, hogy a rendszer dolgozik. (pl. homokóra, progressbar, hátralévő idő becsült értékének meghatározása) Átbocsátóképesség [TPS – transactions per second] megmutatja, hogy a rendszer másodpercenként hány tranzakciót képes feldolgozni. –Mivel a tranzakció erősen szubjektív, ezért a mérését általában benchmark tesztekkel végzik.

4 Legfontosabb teljesítménymérők Little törvény: a rendszerben található tranzakciók száma (N) megegyezik a rendszerből aktuálisan kilépő tranzakciók számának (aktuális terhelés - P) és a tranzakciók rendszerben eltöltött idejének (aktuális válaszidő - t(P)) szorzatával. Maximális terhelés esetén a rendszerben egy időben: N = Pmax * t(P max ) = átbocsátóképesség * válaszidő darab tranzakció van, vagyis az erőforrások kapacitását ennek megfelelően kell méretezni. Skálázhatóság: választ ad arra a kérdésre, hogy milyen hatással van a rendszer erőforrásainak a bővítése a teljesítményre

5 Legfontosabb teljesítménymérők A skálázhatósággal szemben általánosan elfogadott nézet a rendszer finomhangolása, kézi optimalizálás, szűk keresztmetszetek vizsgálata, optimális operációsrendszer beállítások kísérletezése. –komoly eredményt csak nagy időráfordítással és nagy szakértelemmel lehet elérni –sokszor könnyebb egy új hardver beszerzése, mint drága mérnöki munkadíjak kifizetése –Az optimalizált paraméter beállítások, lehetséges, hogy csak a kialakításuk pillanatában jelentenek előrelépést, előfordulhat, hogy a hardver-szoftver verzió váltásnál újra szűk keresztmetszetek keletkeznek A skálázás természetesen párhuzamos feldolgozást is eredményez

6 Legfontosabb teljesítménymérők Gene Amdahl (1967) megfigyelése: mivel minden szoftverben vannak párhuzamosítható és nem párhuzamosítható (csak szekvenciálisan végrehatható) részek így ezek aránya az elméleti maximális felgyorsításra is kihatással vannak. –Ha a program csak szekvenciálisan végrehajtható a teljes végrehajtási idő 1/n –ed részét teszik ki, akkor a párhuzamos végrehajtással maximálisan n - szeres növekedést lehet elérni. A párhuzamosítással nagyobb teljesítményt és jobb erőforrás kihasználást várunk, nem költségcsökkenést.

7 Veszélyek és védekezések Vállalati adatok veszélyei és lehetséges védekezések –Szoftverhibák, lefagyások: Védekezés: tesztelés, hibajavítás, patchek letöltése, automatikus működésfigyelő és újraindító szolgáltatás beüzemelése, biztonsági mentések –Hardverhibák: Védekezés: redundáns hardverek (RAID), szünetmentes tápegység, minőségi hardver –Szakszerűtlen beavatkozás (hibás konfiguráció, betörések): Védekezés: jogusultságkezelés, jelszavak, felhasználók képzése, automatikus munkafolyamatok. –Illetéktelen hozzáférés: Védekezés: titkosított kommunikáció, jogosultságok, jelszavak, víruskeresők, hozzáférés naplózása, géptermek őrzése –Elemi károk: Védekezés: távoli helyszínen tárolt biztonsági mentések, automatikus jelzőberendezések

8 Feladat Egy e-mail szolgáltatónak 2 millió regisztrált felhasználója van. Csúcsidőben (1 óra alatt) ezeknek 30%-a küld levelet, átlagosan 1,5 darabot. A e-mail továbbítás párhuzamos, de 1-1 levél továbbításához a szervernek 1300ms időre van szüksége. Milyen méretűre tervezzük azt az üzenetsort ami a leveleket tárolja, ha a maximális terhelés duplájára szeretnénk méretezni? (1 levél átlagosan 2048byte méretű.) –Csúcsidőben 2000000 * 0.3 * 1.5 = 900000 levél keletkezik. Ekkor az átbocsátóképesség 900000 db / óra = 250 db / másodperc. A rendszerben található levelek száma a Little törvény alapján: 250 db / s * 1,3 s = 325 db. Mivel az átlagos levélméret 2048 byte így 325 * 2048 = 665600 = 650 kbyte. Mivel dupla terhelésre méretezünk így 650 kbyte * 2 = 1300 kbyte – os üzenetsorméret elegendő.

9 Feladat Egy tranzakció feldolgozó rendszer csúcsidőben 200 kérést dolgoz fel párhuzamosan. A kiszolgáló óránként maximum 50000 kérést tud kiszolgálni. Mekkora a rendszer válaszideje? –Little törvény értelmében, ha a rendszerben 200 kérés tartózkodik és az átbocsátóképessége 50000 tranzakció/óra (13.8 tranzakció / sec) akkor a rendszer válaszideje 200 db / 13.8 db / sec = 14.49 s Hány klienst tud a rendszer akkor kiszolgálni, ha egyszerre maximum 10%- uk küld tranzakciót és átlagosan 3 kérést küldenek –Ebben az esetben a kliensek x * 0.1 * 3 * 60 = x * 18 db tranzakciót generálnak, ahol x a regisztrált felhasználók száma. Ha kihasználjuk a maximális átbocsátó képességet, akkor x értéke: 50000 db / óra / 18 db / óra ~ 2778 lehet.

10 Feladat Kliens T1 70 ms T2 160 ms T3 110 ms Eredeti rendszer: Kliens T1 70 ms T2 160 ms T3 110 ms T2 160 ms Elosztó 10 ms Módosított rendszer:

11 Feladat Az ábrán látható TPS 3 darab külön számítógépen futó feldolgozási fázisból áll. Minden adatátvitel hálózaton keresztül 10 ms ideig tart. A kérések tetszőleges sűrűséggel lehet futtatni, de a feldolgozás érkezési sorrendben történik. Hogyan változik a rendszer válaszideje és átbocsátóképessége, ha a második fázis feldolgozó egységét megduplázzuk? Egy elosztó is beüzemelésre kerül 10 ms késleltetéssel. –A minimális válaszidó 50 ms + 10 ms = 60 ms-al nő a beiktatott terheléselosztó miatt. –Az eredeti konfigurációban a szűk keresztmetszet a 2. feldolgozó gép volt. Az eredeti rendszer átbocsátó képessége 1 / 160 ms = 1 / 0.16 s = 6.26 TPS volt –A módosított rendszer szűk keresztmetszete a 3. gép lesz, mivel a második gépet megdupláztuk így 160 ms alatt végez 2 feladattal. Így az új átbocsátó képesség az előzőekhez hasonlóan 1 / 110 ms = 1 / 0,11 s = 9,09 TPS –Az új konfiguráció az átbocsátó képességet 1,452-szörösére növeli.

12 Feladat Egy tranzakció feldolgozó rendszer 4 darab, szekvenciális feldolgozási fázisból áll. Minden fázis külön feldolgozógépen kerül végrehajtásra. A hálózat miatt minden adatátvitel 50ms ideig tart a gépek között. A kérések tetszőleges sűrűséggel lehet futtatni, de a feldolgozás érkezési sorrendben történik. Az egyes fázisok feldolgozási ideje: 60,70,80,90 ms. Mekkora a rendszer minimális válaszideje? –5 * 50 ms + 60 ms +70 ms + 80 ms +90 ms = 250 ms +300 ms = 550 ms Mekkora a maximális átbocsátóképesség? –A szűk keresztmetszet a 4. gép, ezért a rendszer átbocsátó képessége 1/90,s = 1/ 0.09 s = 11,1 TPS Hányszorosa a 4 gépes rendszer teljesítménye az összes fázist egy kiszolgálón futtató tesztrendszerhez képest? –Az 1 gépes rendszer átbocsátóképessége: 1 / ( 60 ms + 70 ms + 80 ms + 90 ms) = 1 / 300 ms = 3,33 TPS –A 4 gépes rendszeré az előzőleg számolt 11,1 TPS, így a sebességnövekedés: 3,3 szoros