Diseño y evaluación de computadores - datsi.fi.upm.es · PDF...

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  • Diseo y evaluacin de Diseo y evaluacin de computadorescomputadores

    Curso 2007/08

  • Evaluacin de prestaciones -- 2 -

    NDICENDICENDICE

    Introduccin Tcnicas de evaluacin

    Monitorizacin Tcnicas analticas Simulacin

    Aplicacin: leyes operacionales

  • Qu inters tiene la evaluacin?Qu variables reflejan el rendimiento?

    Qu afecta al rendimiento?

    INTRODUCCININTRODUCCININTRODUCCIN

  • Evaluacin de prestaciones -- 4 -

    INTRODUCCININTRODUCCININTRODUCCIN

    Para qu la EVALUACIN DE PRESTACIONESEVALUACIN DE PRESTACIONES?HARDWARE

    DiseoComparar diseos alternativos y elegir

    Compra, seleccin, configuracinMejor relacin CALIDAD/PRECIOSaber qu equipo fsico se ajusta mejor

    Utilizacin Planificacin de la capacidad Ajuste del sistema (cuellos de botella) Caracterizacin y prediccin de carga

  • Evaluacin de prestaciones -- 5 -

    Por qu evaluar el rendimiento?Por Por ququ evaluarevaluar el el rendimientorendimiento??

    Los computadores tienen un precio que dependen de los costes de diseo y de fabricacin

    Hace falta relacionar precio y calidad Comprador: este computador cuesta el doble que el otro, pero...

    es el doble de rpido? Diseador: esta decisin de diseo incrementa el precio de

    fabricacin, pero... incrementa la calidad y velocidad del producto en la misma o mayor proporcin?

    El anlisis de prestaciones y precios (costes) es un mecanismo que permite elegir entre productos

  • Evaluacin de prestaciones -- 6 -

    El papel del rendimiento es importanteEl papel del rendimiento es importanteEl papel del rendimiento es importante

  • Evaluacin de prestaciones -- 7 -

    En qu consiste la evaluacin?En qu consisteEn qu consiste la la evaluacinevaluacin??

    Saber cmo el software (combinacin de programas) estusando el hardware de una mquina: comportamiento

    Carga

    Tiene un diseo adecuado?Cul es su rendimiento?Puede rendir mejor?Cmo puede rendir mejor?

    Vara con el tiempo

  • Evaluacin de prestaciones -- 8 -

    Para qu sirve la evaluacin?Para qu sirve Para qu sirve la la evaluacinevaluacin??

    Optimizar el diseo de un sistema informtico Evaluacin del impacto de diferentes opciones

    Seleccionar un sistema informtico Relacin rendimiento/precio

    Ajustar un sistema informtico (system tuning) Variacin del software/hardware para mantener el mximo

    rendimiento

    Predecir la carga mxima aceptable (capacity planning) El rendimiento siempre depende de la carga!

  • Evaluacin de prestaciones -- 9 -

    La carga y la evaluacinLa carga y la evaluacinLa carga y la evaluacin

    Carga (load): conjunto de tareas que ha de hacer un sistema Programas, datos y rdenes de los usuarios

    Carga de prueba (workload) Carga empleada en un estudio de evaluacin

    Variables que reflejan la carga Nmero de programas simultneos en ejecucin Accesos por unidad de tiempo a un servidor de pginas web Peticiones por unidad de tiempo a una base de datos

  • Evaluacin de prestaciones -- 10 -

    PARMETROSPARMETROSPARMETROS

    Los parmetros evaluados en el equipo fsico son vlidos para una CARGA DE TRABAJO concreta(CARGA DE TRABAJO: conjunto de programas que se ejecutan)

    Magnitudes que caracterizan la carga de trabajoCARGA DE PRUEBA: conjunto de programas utilizados

    durante un estudio REAL: en el sistema en funcionamiento normal SINTTICA: (extrados o no de la real)

    comportamiento similar al de la carga real facilita ms el estudio

    repetible modificable

  • Evaluacin de prestaciones -- 11 -

    EJEMPLOEJEMPLOEJEMPLO

    Sistema transaccional/interactivoCarga real: es difcil reproducir condiciones al

    repetir un experimento (comp. humano) movilizar a un conjunto importante de

    personas

    las personas no actuarn de forma idntica en cada experimento

    efecto de aprendizaje en cada repeticin reducir tiempos de reflexin

  • Evaluacin de prestaciones -- 12 -

    Adaptacin a la cargaAdaptacin a la cargaAdaptacin a la carga

    Un computador no es bueno ni malo per se, sino que se adapta mejor o peor a un tipo determinado de carga

    Computadores adaptados a cargas especficas Servidores web Servidores de bases de datos Servidores de ficheros Computadores personales Multiprocesadores Multicomputadores Etc.

  • Evaluacin de prestaciones -- 13 -

    TrminosTrminosTrminos

    Sistema:Cualquier conjunto de hardware, software, y firmware

    Mtrica:Criterio para evaluar el rendimiento de los componentesde un sistema

    Carga de trabajo: Conjunto de peticiones que los usuarios hacen al sistema

  • Evaluacin de prestaciones -- 14 -

    Cmo se ve la actividad de un sistemaCmo se ve la actividad de un sistemaCmo se ve la actividad de un sistema

    Vistas del sistema Interna: administrador, diseador Externa: usuario

    Magnitudes medibles Consumo de tiempo Utilizacin de dispositivos o recursos Trabajo hecho por el sistema o por algn componente

    Parmetros(configuracin)

    Medidascuantitativas

    Carga

  • Evaluacin de prestaciones -- 15 -

    Medidas de rendimientoMedidasMedidas de de rendimientorendimiento

    Tiempo de respuesta (response time) Tiempo total desde el principio hasta el final de la actividad

    Tiempo de ejecucin de un programa (s) Tiempo de acceso a un disco (ms)

    Productividad (throughput) Cantidad de trabajo hecho por unidad de tiempo

    Programas ejecutados por hora Pginas por hora servidas por un servidor web Correos por segundo procesados por un servidor de correo Peticiones por minuto procesados por un servidor de comercio

    electrnico

    La ms fiable e intuitiva para comparar rendimientos!

  • Evaluacin de prestaciones -- 16 -

    Qu afecta al rendimiento?Qu afecta al rendimiento?Qu afecta al rendimiento?

    Parmetros del sistema operativo Tipos de sistema operativo Polticas de planificacin y gestin de procesos Configuracin del sistema de memoria virtual

    Componentes hardware del sistema Calidad y velocidad

    Diseo de los programas Localidad en las referencias

    Distribucin de la carga (load balancing)

  • Evaluacin de prestaciones -- 17 -

    INTRODUCCININTRODUCCININTRODUCCIN

    Parmetros cualitativos Parmetros cuantitativos: magnitudes a medir

    Referenciar unas medidas cuantitativas o parmetros que caracterizan el sistema globalEficiencia el sistemaSu capacidad de crecimiento

    Estas magnitudes se refieren a:Consumo de tiemposUtilizacin de recursosTrabajo realizado (del sistema o de componentes)

  • Evaluacin de prestaciones -- 18 -

    PARMETROSPARMETROSPARMETROS

    EXTERNOS: perceptibles por el usuario

    PRODUCTIVIDAD (throughput): cantidad de trabajo til/ut Su inverso: Tiempo entre llegadas

    CAPACIDAD: mxima cantidad de trabajo til posible/ut Posible? Nunca se alcanza realmente!

    TIEMPO DE RESPUESTA: tiempo entre peticin al sistema y obtencin de resultado (respuesta) Indicador de velocidad del sistema que percibe el usuario ante su

    peticin

  • Evaluacin de prestaciones -- 19 -

    PARMETROSPARMETROSPARMETROS

    INTERNOS: interesan al administrador del sistema(aprovechamiento del sistema)

    FACTOR DE UTILIZACIN de un componente% de tiempo que se utiliza el componente

    SOLAPAMIENTO de componentes% de tiempo que se utilizan simultneamente

    SOBRECARGA (overhead)% de tiempo que se utiliza el sistema (o componente) en tareas no

    directamente imputables a los trabajos en curso FACTOR DE CARGA DE MULTIPROGRAMACIN

    Relacin T resp en multiprogramacinT resp en monoprogramacin

  • Evaluacin de prestaciones -- 20 -

    Cmo podemos mejorar el rendimiento?

    Cmo podemos mejorar el Cmo podemos mejorar el rendimiento?rendimiento?

    Actualizacin de componentes (upgrading techniques) Reemplazamiento por dispositivos ms rpidos Aadir nuevas unidades

    Ajuste o sintonizacin (tuning techniques) Parmetros del sistema operativo Parmetros de las aplicaciones informticas

    Algunos problemas prcticos Actualizacin de componentes

    Compatibilidad con los existentes o facilidad del sistema Biprocesadores, discos agrupados en matrices (RAID)

    Sintonizacin Conocimiento profundo del sistema operativo Posible alteracin de la fiabilidad

  • Evaluacin de prestaciones -- 21 -

    IntroduccinIntroduccinIntroduccin

    Evaluacin de Prestaciones Definir mtricas de rendimiento Caracterizar la carga Medir prestaciones Analizar resultados Desarrollar alternativas coste x rendimiento:

    prototipo modelado

    Probar alternativas Implementar la mejor alternativa

  • Evaluacin de prestaciones -- 22 -

    Ejemplo IEjemploEjemplo II

    Qu mtricas se usaran para comparar el rendimiento de los siguientes sistemas?

    1. Dos sistemas de discos2. Dos sistemas de proceso de transacciones3. Dos algoritmos de retransmisin de paquetes

  • Evaluacin de prestaciones -- 23 -

    Ejemplo IIEjemploEjemplo IIII

    La productividad (expresada en queries/seg) de dos bases de datos para dos cargas de trabajo diferentes observada en dos sistemas A y B se muestra en la siguiente tabla.

    Comparar el rendimiento de los dos sistemas :a. es el sistema A mejor?b. es el sistema B mejor?

  • Evaluacin de prestaciones -- 24 -

    NDICENDICENDICE

    Introduccin Tcnicas de evaluacin

    Monitorizacin Tcnicas analticas Simulacin

    Aplicacin: leyes operacionales

  • Evaluacin de prestaciones -- 25 -

    Mtodos y herramientas que permiten obtener los ndices de prestaciones de un sistema para una carga determinada con unos valores de parmetros del sistema determinados

    Tcnicas de evaluacin de pres