Selección y Caracterización de la Carga

Selección y Caracterización de la Carga de
Trabajo.
La Carga de Trabajo
Definición y Selección
Prof. Mariela J. Curiel H.
M. Curiel
Carga de trabajo (Workload)
Definición:
El término carga de trabajo se usa para
designar todos los requerimientos
introducidos al sistema por la comunidad
de usuarios durante un período de
tiempo.
M. Curiel
Por qué es importante usar
modelos de la carga?
?Satisfacer la exigencia de reproductibilidad de los
experimentos.
?Reducir sustancialmente la duración de cada sesión
de medición con respecto a la que se requeriría para
ejecutar la carga real total.
?Obtener una representación de la carga que sea
consistente con su uso (por ejemplo, la entrada de
un simulador o de un modelo analítico)
M. Curiel
M. Curiel
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Selección y Caracterización de la Carga de
Trabajo.
Por qué es importante usar
modelos de la carga?
?Evitar problemas de privacidad y seguridad,
que a veces limitan el uso de programas y
datos reales en los estudios de evaluación del
rendimiento.
?Evitar la interferencia con el funcionamiento
del sistema real.
M. Curiel
Factores a tener en cuenta al
momento de seleccionar la carga
?Servicios: El sistema se debe ver como un
proveedor de servicios. El benchmark debe hacer
uso exhaustivo de todos los servicios que provee el
sistema.
?Nivel de carga: La carga de trabajo sintética podría
hacer uso de los recursos del sistema en su
capacidad total (mejor caso), más alla de esta
capacidad (peor caso) o al nivel de carga observado
en el sistema real (caso típico).
M. Curiel
Factores a tener en cuenta al
momento de seleccionar la carga
?Nivel de detalle. La lista de posibilidades incluye:
?
Seleccionar únicamente la petición más frecuente.
?
?
Hacer una lista de varios servicios, sus características y
su frecuencia.
Obtener una traza del sistema real y usar esta traza como
carga de trabajo.
Usar el consumo promedio de los recursos.
?
Especificar una distribución del consumo.
?
M. Curiel
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Selección y Caracterización de la Carga de
Trabajo.
Grupo
Número
Promedio
de
procesos
Frecuencia
diaria
Tiempo
Usuario
(seg)
Tiempo de
Sistema
(seg)
Uso de la
Memoria
(Kb)
Fallos de
Página
0
8.8
11805.1
0.020
1
250.08
121.4
0.198
0.005
1878.9
106.11
0.108
2425.34
2
2.25
17270.8
0.271
266.33
3
40.5
277.4
1.664
0.419
9539.69
1200.73
4
2.89
36.12
48.307
6.149
7174.27
755.85
5
3.5
12.83
10.256
11.134
2730.65
346.3
6
2
3.36
93.096
91.629 11899.57 661.39
7
1.57
8.71
72.918
9.854
7362.77
443.68
8
1.67
3.64
4.863
1.461
7040.48
8251.19
0.0621 11938.23 135.12
Clases Funcionales
Comandos linux, utilities, prog. Administración
Compiladores, enlazadores
Programas asociados a los ambientes KDE y GNOME
Grupos
0,1,5
1
1,3
Web Browsers
Programas asociados al correo electrónico
Editores y procesadores de palabras
Herramientas de monitoreo
Aplicación para manipular documentos Postcripts y PDF
Programas asociados al sistema de ventanas X
2,3
1
0,1,3,4,8
1,5
1,3
1,4
Programas relacionados con la máquina virtual JAVA
Screensavers
Programas Usuarios
2,3
1,3,4,5,6,7,8
0,1
Factores a tener en cuenta al
momento de seleccionar la carga
?Existencia de cargas de trabajo
externas: Es importante determinar si el
sistema se ejecutará en forma aislada o se
ejecutará concurrentemente con otros sistemas
no relacionados.
M. Curiel
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Selección y Caracterización de la Carga de
Trabajo.
Características de un buen modelo
Descripción
Metas
La cantidad de parámetros y datos utilizados
en el modelo debe ser menor a aquellos recolectados
en el sistema real.
Compacto
El modelo debe ser capaz de producir cargas de
trabajo que sean fáciles de modificar
Flexible
El modelo debería representar todos los parámetros
y datos que se consideren importantes en
el estudio de desempeño
Completo
Representativo
Reproducible
El comportamiento del sistema bajo el modelo
de la carga de trabajo debe ser similar a su
comportamiento bajo la carga de trabajo real.
El modelo debería generar cargas de trabajo
que produzcan características similares bajo los
mismos parámetros de entrada.
Características de un buen modelo
?Representatividad
?
?
?
La tasa de llegada de las peticiones debería ser igual
o proporcional a la de la aplicación.
El consumo total de cada uno de los recursos clave
debería ser igual o proporcional al de la aplicación.
El perfil del uso de recursos debería ser similar en el
benchmark y en la aplicación. El perfil del uso de
recursos se refiere a la secuencia e intensidad en la
cual la aplicación usa los diferentes recursos
disponibles.
M. Curiel
Representatividad de un
Modelo de la Carga
Modelo de
la Carga
Carga Real
Sistema o
modelo
del sistema
Sistema
Medidas de
Desempeño (Pmodel)
?
Medidas de
Desempeño (Preal)
M. Curiel
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Selección y Caracterización de la Carga de
Trabajo.
Niveles de caracterización de la
carga
?A nivel funcional: se describen los programas
o aplicaciones que componen la carga de trabajo
?A nivel virtual: se toma en cuenta el consumo
de recursos pero únicamente a nivel lógico
?Orientada al consumo de recursos : a este
nivel de caracterización, se describe el consumo
físico de recursos por parte de la carga de
trabajo
M. Curiel
Niveles de la caracterización de la Carga
Alto
Bajo
funcional
Dependencia
del Sistema
Nivel de
Especificación
virtual
físico
Alto
M. Curiel
Ejemplos:
funcional:
-comandos
-transacciones
-aplicaciones
Lógico :
- accesos a la
base de datos
- accesos a los
archivos
- Instrucciones
de alto nivel
Físico :
- Uso de CPU
- Operaciones de
I/O, red.
Bajo
Niveles de la caracterización de la Carga
Alto
funcional
Organiz.
Por,
Aplicación
Orientación
Geográfica
Nivel de
Especificación
virtual
físico
Bajo
M. Curiel
M. Curiel
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Selección y Caracterización de la Carga de
Trabajo.
Tipos de modelos cargas de
trabajo
?Modelos Naturales: se construyen, o usando
componentes básicos de la carga real (programas
extraídos de la carga real) o usando trazas de ejecución
de la carga real.
?Modelos Artificiales : en su construcción no se usa
ningún componente de la carga de trabajo real. Se
construyen a partir de programas de propósito especial
o parámetros descriptivos. Se dividen en ejecutables y
no ejecutables.
M. Curiel
Tipos de modelos de cargas de
trabajo
Real
Natural
Modelos
De Carga
-Natural Híbrida
- Trazas
Ejecutable
Artificial
- Mix
- Kernels
-Programas Sintéticos
-Benchmarks de Applic.
No-Ejecutable
-Valores medios
-Distribuciones
Estadísticas
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Modelos Artificiales
? Mezclas de instrucciones: son programas para probar la
rapidez de un procesador (Gibson Mix)
? Kernels: son piezas de código extraídas de partes
computacionalmente intensivas de un programa real. Se
concentran en el procesador y no en la E/S (Tree Searching,
Sorting , Inversión de matrices, etc.)
? Programas sintéticos : son piezas de código que colocan
demandas en diferentes recursos de un sistema
? Benchmarks de Aplicación: contienen un subconjunto
representativo de funciones típicas de la aplicación que será
usada (ejem. TPC-C)
M. Curiel
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Selección y Caracterización de la Carga de
Trabajo.
Metodología para la
caracterización de la carga
?Formulación
?Construcción
?Validación
?Fase de formulación: se
determina el uso previsto del
modelo, los componentes
básicos de la carga, los
parámetros a utilizar, el nivel
de caracterización, y el
criterio para evaluar la
representatividad.
M. Curiel
Parámetros que caracterizan la
carga
?Intensidad: tasa de llegadas, número de
clientes, tiempo de reflexión, número de
procesos ejecutándose en forma simultánea,
etc.
?Demandas: se describen por una K-tupla (Di1,
Di2, ...., D i k), donde K es el n úmero de recursos
considerados y Dij es la demanda de servicio
del componente de la carga i al recurso j.
M. Curiel
Fase de Formulación
?Ejemplo:
File server
-
-
Frecuencia de distribución de cada tipo de
petición (read, write, etc)
Tiempo entre llegadas.
El porcentaje de accesos a cada archivo
Tamaño de las escrituras y lecturas.
M. Curiel
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Selección y Caracterización de la Carga de
Trabajo.
Metodología para la
caracterización de la carga
?Fase de construcción: recolección de
datos, división de la carga de trabajo,
extracción de los componentes básicos y
asignación de valores a los parámetros a los
componentes del modelo.
M. Curiel
Metodología para la
caracterización de la carga
?Fase de validación: En esta fase se aplica el
criterio de representatividad, si el modelo es
representativo, se considera que el modelo está
listo para el uso previsto. Si el modelo no es
representativo, se comienza la fase de
calibración del modelo.
M. Curiel
Fase de construcción
?Recolección de Datos.
?
Identificar las ventanas que definirán las
secciones de medidas.
?
Monitorear y medir las actividades del sistema
durante las sesiones
?
Usar los datos recolectados para asignar valores
a los parámetros que caracterizan cada
componente de la carga de trabajo.
M. Curiel
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Selección y Caracterización de la Carga de
Trabajo.
Fase de construcción
?División de la carga de trabajo
Por el uso de recursos
Por aplicaciones
? Por el tipo de objetos que se acceden
? Por la orientación geográfica
? Por clases funcionales
? Por unidades organizacionales
? Por el tipo de interacción con el sistema
Se pueden hacer particiones por más de un atributo
?
?
M. Curiel
Bibliografía
? Daniel Menascé. Virgilio Almeida. Larry W. Dowdy.
Capacity Planning and Performance Modeling . Prentice
Hall, 1994.
? Raj Jain. The Art of Computer Systems Performance
Analysis, Wiley, 1991.
? A. L. Hunter. Aspects of Workload Characterization for
Distributed System Models. Master Thesis. University of
Toronto, 1996.
? M. Curiel, V. Céspedes y M.E. Pérez. On the workload
characterization of Linux processes in an academic
environment. Artículo en proceso de arbitraje.
M. Curiel
M. Curiel
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