PCS 2039 Modelagem e Simulação de Sistemas Computacionais

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1 UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO ESCOLA POLITÉCNICA Departamento de Engenharia de Computação e Sistemas Digitais PCS 2039 Modelagem e Simulação de Sistemas Computacionais Graduação em Engenharia de Computação 4o. Módulo Acadêmico PCS-2039 Modelagem e Simulação de Sistemas Computacionais 1

2 Agenda Conceito de Sistema e Análise de Desempenho; Metodologia de Análise de Desempenho; Seleção de Métricas; Seleção da Carga de Trabalho; 0 Exercícios. PCS-2039 Modelagem e Simulação de Sistemas Computacionais 2

3 1 - Conceito de Sistema e Análise de Desempenho Sistema Computacional Conceito: é uma coleção de componentes (entidades) que relacionam-se entre si das quais podemos determinar relações e comportamentos. Análise de Desempenho Conceito: determinar o desempenho de um sistema computacional é determinar o dimensionamento adequado de seus componentes de forma a garantir uma meta de desempenho, para uma carga de trabalho determinada. PCS-2039 Modelagem e Simulação de Sistemas Computacionais 3

4 1 - Conceito de Sistema e Análise de Desempenho Carga de trabalho ( Workload ) Conceito: As requisições feitas pelos usuários de um sistema computacional. Exemplo: Carga de trabalho de uma CPU (Instruções executadas pela CPU), Carga de trabalho de uma rede (pacotes), Carga de Trabalho de um SGBD (transações). Métricas de Desempenho de um Sistema Conceito: critério usado para aaliação de desempenho, relacionado a uma Carga de Trabalho definida. Exemplo: Métricas de Desempenho de um SGBD PCS-2039 Modelagem e Simulação de Sistemas Computacionais 4

5 1 - Conceito de Sistema e Análise de Desempenho Um Modelo é uma abstração de algo. Ele representa algum objeto ou atiidade que é chamado de entidade Raymod McLeod Jr. Tipos de Modelos Modelos Físicos; Modelos Narratios; Modelos Gráficos; Modelos Matemáticos. PCS-2039 Modelagem e Simulação de Sistemas Computacionais 5

6 1 - Conceito de Sistema e Análise de Desempenho Aaliação de desempenho enole: ØDefinição de Etapas a serem seguidas (método); ØDefinição da Carga de Trabalho; ØFerramentas de modelagem e análise. PCS-2039 Modelagem e Simulação de Sistemas Computacionais 6

7 2 Metodologia de Análise de desempenho Necessidade de Metodologia: ØAaliação de desempenho é uma arte Exemplo: Análise de desempenho de 2 sistemas (A e B). Resultados das execuções dos Programas Sistemas Amostras (Carga de Trabalho) Tempo médio de execução segundos (métrica) Sistema A Sistema B Amostra X 10 Amostra Y 15 Amostra X 20 Amostra Y 5 PCS-2039 Modelagem e Simulação de Sistemas Computacionais 7

8 2 Metodologia de Análise de desempenho Exemplo (Continuação): Resultados apresentados pelo AD1: Conclusão: Sistema A é 1.67 mais rápido que B. Resultados apresentados pelo AD2: Conclusão: Sistema B é 1.75 mais rápido que A. PCS-2039 Modelagem e Simulação de Sistemas Computacionais 8

9 2 Metodologia de Análise de desempenho Etapas para a Análise de Desempenho: a) Definição dos objetios e planejamento da análise: Definição dos objetios da análise e abrangência do Sistema; Configuração do Sistema a ser analisado; Cronograma; Recursos necessários. b) Definição do Sistema: Características do sistema a ser analisado: arquitetura e operação do sistema Definição dos componentes do sistema. c) Enumeração dos Seriços e Resultados do Sistema; d) Seleção das Métricas de Desempenho. Exemplo: Volume de trabalho produzido, Velocidade, Precisão, Disponibilidade do Sistema e Taxa de Erros; PCS-2039 Modelagem e Simulação de Sistemas Computacionais 9

10 2 Metodologia de Análise de desempenho Etapas para a Análise de Desempenho (Cont): e) Enumeração dos parâmetros da análise: Identificação de quais são os parâmetros que influenciam o comportamento do sistema de acordo com os objetios da análise proposta. Os alores podem ser estimados ou coletados do sistema real. f) Seleção dos fatores a serem estudados: Seleção dos parâmetros que tem maior impacto no desempenho e que serão ariados para Análise de Desempenho. g) Seleção da Carga de Trabalho; Identificação dos tipos de seriços e o olume a ser submetido; A erificação do Volume pode ser feita atraés de projeções ou monitoramento no sistema real; Dee-se considerar olumes (Carga de Trabalho) típicos e em momentos de pico. PCS-2039 Modelagem e Simulação de Sistemas Computacionais 10

11 2 Metodologia de Análise de desempenho Etapas para a Análise de Desempenho (Cont): h) Definição do Modelo Conceitual do Sistema: Documento agrupando informações das etapas anteriores. i) Seleção da técnica e ferramenta de Modelagem: Medidas em um Sistema real; Modelagem analítica; Simulação em uma ferramenta adequada; Ferramenta: Análise de custo da ferramenta X custo de projeto. j) Realização (implementação da modelagem); k) Definição e projeto dos experimentos Escolher os alores dos Fatores selecionados. l) Reisão da modelagem; m) Execução dos experimentos; n) Análise e interpretação dos resultados; o) Documentação e apresentação dos resultados. PCS-2039 Modelagem e Simulação de Sistemas Computacionais 11

12 3 Seleção de Métricas Seleção de Métricas: As métricas aaliarão os resultados de requisições dos seriços. Os resultados podem ser classificados segundo: Característica da Métrica Velocidade Confiabilidade Disponibilidade Significado Seriço executado de forma correta Seriço executado de forma incorreta Não executa o seriço PCS-2039 Modelagem e Simulação de Sistemas Computacionais 12

13 3 Seleção de Métricas Seleção de Métricas (Cont): O que pode ser medido para cada tipo de resultado obtido: Tempo de Resposta Throughput Utilização de Recursos PCS-2039 Modelagem e Simulação de Sistemas Computacionais 13

14 3 Seleção de Métricas Seleção de Métricas (Cont): Indicador de disponibilidade para requisições dos usuários (uptime): MTBF Mean Time Between Failure Exemplo: métricas utilizadas para controle de congestionamento em rede de comutação de pacotes. Seriço Significado Métricas usadas Tempo de resposta Executado OK Incorreto Pacote entregues na ordem Pacotes fora de ordem ou duplicados Vazão Tempo de processamento na origem/destino Tempo nos nós intermediários Variância no tempo de resposta Probabilidade de pacotes fora de ordem ou duplicados Falha Pacotes perdidos Probabilidade de desconexão PCS-2039 Modelagem e Simulação de Sistemas Computacionais 14

15 4 Seleção da Carga de Trabalho Seleção da Carga de Trabalho: Aspectos a serem considerados para a escolha da carga de trabalho: Níel de Interface (usuário do seriço); Detalhamento da Carga de Trabalho: Requisições mais freqüentes; Freqüência dos seriços; Usar o time-stamp (seqüência temporal das transações do sistema real - trace); Média da demanda de recursos; Representatiidade em relação a aplicação real Taxa de chegada das requisições: a mesma ou proporcional; Demanda de recursos da aplicação; Perfil de uso dos recursos (sistema como um todo). Níel de Carga (Típico e Pior Caso); Repetitiidade. PCS-2039 Modelagem e Simulação de Sistemas Computacionais 15

16 4 Seleção da Carga de Trabalho Seleção da Carga de Trabalho (Cont): Exemplo: Sistema de Backup por Fitas Magnéticas: 1 Níel de Sistema de Backup: a. Seriço: Backup e recuperação de arquios; b. Fatores: Tamanho do Sistema de Arquios, Processo Batch (Background), backup incremental ou completo; c. Métricas: Tempos de Backup e recuperação; d. Carga de Trabalho: Um Sistema de arquios com arquios a serem copiados. Variação da Freqüência de Backups 2 Níel de Sistema da Fita Streamer: a. Seriços: Leitura/Escrita a Fita, autoload e leitura do rótulo b. Fatores: Tipo da Fita; c. Métricas: Velocidade, confiabilidade, tempo entre falhas; d. Carga de Trabalho: Um programa gerando representatias freqüências de requisições de I/O PCS-2039 Modelagem e Simulação de Sistemas Computacionais 16

17 Bibliografia ü JAIN R. The Art of Computer Systems Performance Analysis, John Wiley & Sons, Capítulos:1, 2, 3 e 5. ü Apostila 1. ü POOCH, U.W. & WALL, J.A. Discrete eent simulation A Practical Approach, CRC Press, Capítulo 1. PCS-2039 Modelagem e Simulação de Sistemas Computacionais 17