فصل 3: مفاهيم بنيادي و مقياسهاي كارايي

1. به نام خدا فصل 3: مفاهيمبنياديومقياسهاي كارايي ارائه دهنده: مهناز قهرماني استاد: جنابآقاي دكترناصر نعمتبخش بهار 89

2. آنچه ارائه خواهدشد: توصيف مفاهيمبنيادي براي شروع تحليليك سيستم كامپيوتري: زمان(time) رويداد (event) فاصله (interval) پاسخ (response) استقلال (indepedence) تصادفيبودن (randomness) باركاري (work load ) مشكلاتيكهدر توسعه واستفاده ازمدل تحليلگر با آنروبرومي‌شود مطالعهيك case study

3. مقدمه • معيارهايمختلفيبرايتعيينكارايي يك سيستموجوددارد مانند ميانگينزمانپاسخگوييبهكاربر، سهولت استفاده، قابليت اطمينان، تحملپذيريخطا و … • مقياسهاي كارايي دودسته اند: ـ مقياس‌هايsystem oriented :حول مفاهيم توان عملياتي و بهرهبرداريمي‌چرخند ـ مقياس‌هايuser oriented :عمدتا شامل response timeياTurnaround timeمي‌شود

4. مقدمه • يكمفهومبنياديدراندازهگيري زمان است • ما به زمانيكه نشانهدار شده باشد احتياجداريم مانندزمان وقوعيك رويداددرسيستميايكزمان مشخص • فاصله زماني بينرويدادهابايد مشخصشود • مفهوم مهمديگردرارزيابي سيستم كامپيوتريresponseاست • بايد به مفاهيم استقلال وتصادفيبودن نيزبايد توجهكنيم

5. زمان • زمانبنياديترين مفهوم موردنيازتحليلكارايي سيستم‌هاي كامپيوترياست • رويدادها باtime stampنشانهگذاري مي‌شوندوبا استفاده از آنهامي‌توان ترتيب نسبيرويدادها راتعيينكنيم.time stampرويداد E با E(t)نمايش دادهمي‌شود • زمان درسيستم از دو راه نمايش دادهمي‌شود: ـ فاصلهپيوسته ـ فاصله گسسته • سيستم هاي كامپيوتري ازفاصلههايزمانيكهكسريازثانيههستند استفادهمي‌كنند

6. رويدادها • رويداد يك موجوديتمورد توجه درسيستم راتوصيف مي‌كند.رويدادهامعمولافعاليت هاي سيستم هاي كامپيوتري رانشان مي‌دهند. • بعضياز رويدادها بخشي از رويدادهاي بزرگتر هستند. رويدادهابايدهمگام‌سازي شوند تاهدف مورد نظرانجام شود. • در تخمينكارايي تحليلگربايدرويدادهايمورد نظر درسيستممورد مطالعه و ارتباطيكه آنها با يكديگر دارند راتعيين كند.

7. E1 E6 E5 E4 E3 E2 ترتيبرويدادها • ترتيبرويدادهامي‌تواندبه وسيلهليستهاي رويدادساده ياباجزئياتبيشتردرنموداري مانند آنچهدرزيرآمدهاست نشانداده شوند

8. اندازهگيري • تحليلگربايد مشخص كندكه اندازهگيري چگونه و در چه زمانيانجام شودوهمچنينتعيين كندكهچهچيزهايي بايداندازهگيريشوند. • تحليلگربايدابتدا رويدادهاي سيستمو ارتباط بينآنها رامشخص كند. • Stateيا حالت معتبربراي سيستمبايد تعيينشود.حالتسيستم كه باS نشاندادهميشودمجموعه ايازهمهرويدادهاي سيستمو مقادير معتبربراي آنهاست S={E1(value), E2(value), E3(value),…, En(value)}

9. انواعاندازهگيري • سه نوعاندازهگيري اصلي وجوددارد:C,B,A • نوع : Aتعدادآيتم هادريك دوره زمانيدادهشدهراميشمارد. • نوعB:همهمتغيرهايحالت )رويدادهايمعتبرومقاديرشان را(اندازهگيري مي‌كند. • نوعC:برشهايزمانيسيستمدرميان يكحالترا اندازهگيري مي‌كند.

10. به منظورفهميدن جايي كهدريكحالتهستيم، بايدابزارهايي براي سنجشرويدادهاي سيستم داشته باشيم راههايي كه براي سنجش رويدادهاوجوددارنددر زيرآمده: hardware monitoring- :ايننظارت نياز دارد كه تحليلگر سيستم توانايي افزودن وسيله بهسيستممورداندازهگيري شدهرا داشتهباشد. اگرآيتميا عمليكهمي‌خواهيم نظارت كنيمبهآسانيدردسترس نباشدممكن استنتوانيم نظارتسختافزاري رابكارببريم. نظارتسختافزاري با سيستمعملياتينبايدتداخلداشتهباشد. software monitoring- : نظارت نرم افزاري براي موفق شدن نيازمند حمايت از سيستم تحت مطالعه است. اين نظارت نيازمند وسيله اي براي طراحان نظارت به منظور بدست آوردن عناصر سخت افزاري سيستم به خوبي عناصر نرم افزاري سطح پايين است hybrid monitoring - :مفاهيم ومكانيزمهايهردو نظارتهاي سختافزاريو نرمافزاري را استفادهمي‌كند.اين نظارت مشكلاتي با خود به همراه دارد.

11. فاصلهها • دراندازهگيري مانيازمند يك دامنهيا محيطبراي اندازه گيريمان هستيم. • يكفاصلهيكدوره زماني استكهمحدود به شروع و پايانيك رويداداست E4 E1 E2 E3 t1 t2 t3 t4 I1 I1 I2

12. پاسخ response • زمان پاسخ نشاندهندهدوره زماني استكه يك كاربرياكاربردبايد منتظربماند از جايي كه درخواست يكعمل يا فرمانرامي‌كندتازمانيكهكامل مي‌شودياكنترل رابر مي‌گرداند. response 16 14 12 10 8 6 4 2 capacity .1 .2 .3 .4 .5 .6 .7 .8 .9 1

13. استقلال • يكعمل يارويدادمستقلاز ديگرياستاگر رخداد يكيبرنتيجه ديگرياثرنگذارد. • درارزيابي يك سيستماستقلالرويدادهامهم است . اگر رويدادهامستقلباشند نيازيبهبررسيارتباط بينآنها نيست. • دريك سيستم كامپيوتري دو برنامه كهنميتوانندبه صورتهمزماناجراشوندمي‌توانندبه صورتآيتم هايمستقلازهم در نظر گرفتهشوند حتي اگردر سختافزاروسيستمعامل مشابه اجراشوند.

14. randomness • آنچه براي مدلسازيمفهوم استقلال مهم است مفهوم تصادفيبودناست. • اگر رويداديتصادفي باشد نمي‌توانالگويي را برايآن در نظر گرفتكهزمان مجددرخدادآنرويداد راتعيين كند • تصادفيبودن يكمفهوم رياضي است • درسيستم كامپيوتري رويدادهايي كهبه وسيلهيكمنبع خارجي ايجادشدندميتوانندبه عنوانرويدادهايتصادفي در نظر گرفتهشوند.

15. Work load • Workload يا بهعبارتساده تر loadرويدادهايا تواليهاي رويدادمعرفي شده بهسيستم برايمدلكردنياگرداندن سيستمتحت مطالعهرانشان مي‌دهد. • نشان مي‌دهدكهچه تعدادازتواليرويدادها براياجرا در طول دوره زمانيدادهشدهارائهشده اند.مثلا تعداددستورالعملهايي كهدر هر ثانيه اجرا مي‌شوند. • لودكردنمي‌تواندبه صورت دوره اي يايكمرتبهباشد

16. مشكلاتيكه تحليلگر باآنروبرومي‌شود • ما بايد توسعهرا بااين مفهومكهچهچيزي راوچرا ارزيابيمي‌كنيمشروعكنيم. • اوليننگراني تحليلگراين استكه سيستم عملكردها رابهدرستي انجاممي‌دهديا نه. • دومين نگرانياين استكه سيستم كاراييكافي ومناسبي داردوبا هزينهمعقول تحويلدادهمي‌شوديا نه. • بايدسيستم ، مولفه هاو محيطيرا كه سيستمدر آن عملخواهدكردراتعريفكنيم. فاكتورهايمهم محيط بايد تعريفشوندنه همهچيز.

17. مشكلاتيكه تحليلگر با آنها روبرومي‌شود • مشكل اصليارزياب كارايياين استكهچگونه مقياسهاراتعيين و چگونهاندازهگيري كند.دوروش وجوددارد : - گرفتنسيستمموجود وطراحيبعضياز آزمايشها كهسختافزار، نرمافزاريا هردو را درگيرمي كند. - مدلسازيتحليلي يا شبيهسازي • شبيهسازيمطمئن تر است وليهزينه بيشتريمي‌برد. • شبيهسازيمي‌تواندتوسطمدلهاي مبتني بررويدادهايگسسته ، پيوستهيامدلهايتركيبيطراحيشده باشد.

18. مقياسهاي كاراييمورداستفادهتوسطتحليلگر • Responsiveness :توانايي سيستم در تحويل پاسخها در يك دوره زماني معقول • use level :نشان دهنده درجه اي از سيستم است كه بار شده است. • missionability :توانايي سيستم براي انجام آنچه در فاصله مورد نظر قصد انجام آن راداشته است • Dependability :توانايي سيستم براي ممانعت از خرابي • productivity : توان عملياتي سيستم مورد نظر راتعيين مي كند • predictability : توانايي سيستم براي عمل كردن به همه يا بيشتر شرايط در خواست شده را نشان مي دهد هريك ازاين مقياسها درسيستمهاي خاصي مطرحمي‌شوند

19. خطاها واشتباهات رايجي كه تحليلگربايداز آنها بپرهيزد • نداشتنهدف ياداشتناهداف ناقص و اهدافيكهبد تعريف شده اند. • بهيك طرف متمايلكردنهدفها • قبلازفهم كامل مشكلاتاز يك رهيافتغيرسيستماتيك استفادهكند • انتخابناصحيح متريك ها • انتخاب تكنيكارزيابياشتباه • چشم پوشياز پارامترهايمهمسيستموبررسي نكردنتعاملات بينپارامترها • آزمايش نامناسبو انتخاب بد سطوح جزئيات • تحليل پر اشتباه و چشم پوشياز خطاهايداخلي يا خارجي

20. Case study • ميخواهيمموضوع remote pipe رادر مقابلremote procedure calls مطالعهكنيم. • اولين گام تعريفسيستماستكه براياين كار بايد مدليراتوسعهدهيم كهشامل همهمولفههاياصلي باشد. مشتري شبكه سرور

21. متريكهايمورد نظر رويمفروضاتيتمركز مي‌كندكه سيستمخطا وخرابي نداشتهباشد. • منابع مشتري ، سرور و عناصر شبكه است. • پارامترهاي سيستم رانيزتعريف مي‌كنيم. مثلاسرعت CPUهايمحلي ودوردست، سرعتشبكه، سربار سيستمعاملبرايارتباط بينكانالهاو شبكهها، قابليت اطمينانشبكه و … • پارامترهاي workloadمي‌تواندشامل زمان بيمفراخواني‌هايموفق، تعداد واندازه پارامترهاي فراخواني، تعداد واندازه نتايج، نوعكانالهايمورداستفادهو … باشد. • فاكتورهايمورد مطالعه مي‌تواندشامل انواعكانالها remote pipeياRPC ،اندازهشبكه فاصلهطولانييا شبكه محلي، اندازه فراخواني ها كوچكيا بزرگ، تعدادفراخواني‌هايموفق باشد.

22. مفروضاتمي‌تواندشامل ثابتدانستنانواع CPU، چشم پوشيازانتقال مجدد ناشياز خطاهايشبكهوانجام دادن اندازهگيري بدون باركردن ميزبانو شبكههااست. • تكنيكهاي ارزيابيممكن استاز ميان مدلهايتحليليبراي اعتبارسنجييا محدودكردن نتايج موردانتظارانتخاب شدهباشند. • نتايجاز88طراحي آزمايشيهمهفاكتورها بدستمي‌آيند.داده‌ها راتحليلومغايرت نتايجدر اثر هرفاكتور راتعيين مي‌كنيمو همهنتايج رابه منظوربهترنشاندادن تفاوتهاي كاراييدريك نموداررسم مي‌كنيم.

23. خسته نباشيد

24. پرسش • مفاهيمبنياديموردنياز برايتحليليك سيستم كامپيوتري رانام برده واز ميان آنها دو تا رابهدلخواهتوضيحدهيد؟