Приближения, методы и инструментальные средства для анализа производительности масштабируемых систем обработки данных

• Автор: Малинин, Дмитрий Игоревич
• Шифр специальности: 05.13.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Тула
• Количество страниц: 178 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
РАЗДЕЛ 1. ИНСТРУМЕНТАРИЙ ДЛЯ АНАЛИЗА ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ И МАСШТАБИРУЕМОСТИ СИСТЕМ ОБРАБОТКИ ДАННЫХ

1.1 Системное проектирование программного обеспечения.

1.2 Анализ и создание программного обеспечения на основе языка ЦМЬ.Лб

1.3 Анализ производительности в жизненном цикле программного обеспечения.

1.4 Оценка масштабируемости систем обработки данных.

1.5 Классификация и анализ моделей производительности.

1.6 Постановка задачи исследования

1.7 Выводы
РАЗДЕЛ 2. ПРИБЛИЖЕНИЯ И МЕТОДЫ ДЛЯ АНАЛИЗА ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ МАСШТАБИРУЕМЫХ СИСТЕМ ОБРАБОТКИ ДАННЫХ
2.1 Приближения для многолинейных узлов обслуживания
2.2 Получение оценки для ОЛЗс
2.3 Методика анализа открытых СеМО с узлами ОГЮс.
2.4 Гиперболическое приближение и метод анализа СеМО
2.5 Приближенный аналитический метод для замкнутых неоднородных СеМО
2.6 Использование гиперболических приближений в процессе устранения узких мест масштабируемой системы.
2.7 Масштабирование с использованием открытых СеМО
2.8 Выводы
РАЗДЕЛ 3. АНАЛИЗ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ДВУХУРОВНЕВЫХ ПРОЦЕССОВ ОБРАБОТКИ ДАННЫХ
3.1 Формализация двухуровневых процессов обработки данных.
3.2 Двухуровневая модель ремонтника.
3.3 Анализ двухуровневой многоканальной модели.
3.4 Экспериментальноиндуктивный метод анализа двухуровневых
3.5 Выводы.
РАЗДЕЛ 4. ИНСТРУМЕНТАЛЬНАЯ СРЕДА ДЛЯ АНАЛИЗА ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ И МАСШТАБИРУЕМОСТИ ПРОГРАММНЫХ СИСТЕМ
4.1 Описание моделей производительности.
4.2 Использование редактора Vii для подготовки визуальных
моделей производительности
4.3 Описание многоуровневых моделей производительности
4.4 Синтаксический и семантический анализ моделей производительности
4.5 Инструментальные средства для анализа терминальных СеМО.
4.6 Интегрированная инструментальная система
4.7 Выводы
РАЗДЕЛ 5. ИССЛЕДОВАНИЕ ТОЧНОСТИ РАЗРАБОТАННЫХ ПРИБЛИЖЕНИЙ И МЕТОДОВ АНАЛИЗА.
5.1 Исследование погрешности приближений для СМО ММс
5.2 Исследование точности анализа открытых СеМО.
5.3 Исследование точности методов анализа терминальных СеМО.
5.4 Исследование погрешности методов анализа двухуровневых СеМО
5.5 Анализ производительности при масштабировании сервера .
5.6 Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА


В пятом разделе приведены результаты экспериментальных исследований точности разработанных приближений и методов анализа производительности с помощью средств разработанной инструментальной системы, подтверждающие их преимущества перед существующими. В заключении приведены основные выводы по работе. РАЗДЕЛ 1. Создание специализированных вычислительных систем (ВС) для решения задач в реальном масштабе времени традиционно сопровождалось разработкой инструментальных программ (пакетов программ), позволяющих оценить эффективность функционирования ВС на различных стадиях проектирования и эксплуатации. Как правило, представление исследуемой ВС и ее программного обеспечения производилось на системном уровне, когда изучаемый объект исследовался в целом как органическое единство подсистем во взаимодействии с окружающей средой [1, , , , , , -,,,]. Результаты исследований, выполняемых на ранних стадиях создания системы, использовались для подготовки технического задания (ТЗ), в котором устанавливалось назначение, технические требования, показатели качества (эффективности) и технико-экономические характеристики системы. На основании анализа ТЗ решались задачи стадии технического предложения: определение перечня компонентов проектируемой системы и их рационального сочетания, разработка вариантов облика создаваемой системы и выбор оптимального варианта. Далее на стадиях эскизного и технического проектирования с помощью инструментальных программ решалось множество задач для обоснованного принятия решений в процессе создания системы. Граф-модели программ при использовании аналитического моделирования выполняли вспомогательную роль и получили название интерфейсных моделей [, ]. Их анализ, например, посредством аппарата конечных цепей Маркова, позволял определить параметры моделей массового обслуживания, которые являлись основными или, по-другому, базисными моделями. Отметим, что при использовании имитационного моделирования граф-модели задач обычно преобразуются в более удобные графы меньшей размерности. Например, в [] различные вершины граф-модели задачи определяют использование процессоров (ЦП-вершины), периферийных устройств (ВУ-вершины) и задач (г-вершины), а дуги между вершинами, взвешенные вероятностями перехода, отражают связи между операторами задачи по управлению. Информационные связи между операторами учитываются с помощью признаков ожидания IV в описаниях ВУ и г-вершин граф-моделей (Ж= 1, если запуск с ожиданием (синхронный), и 1? На рис. ЦП-вершины заменены на дуги, соответствующие интервалам непрерывной работы процессора (ЦП-интервалы). Последовательность построения структурного графа задачи показана на рис. На основе моделей и алгоритмов [] был разработан пакет прикладных программ для построения и анализа моделей вычислительных систем (ППП ПАМВС). ППП ПАМВС позволял использовать два вида описаний моделируемого ПО - структурно-неопределенное описание, предназначенное для аналитических методов анализа, и структурно-определенное описание, достаточное для имитационного моделирования. Функциональность пакета позволяла в зависимости от используемых форм описания процессов формировать и исследовать аналитические, имитационные и аналитикоимитационные модели. В состав пакета входила обобщенная параметрически настраиваемая имитационная модель ПО проектируемой системы обработки данных на языке СТАМ-КЛАСС []. Подробное описание этой модели представлено в []. Отметим, что в состав ППП ПАМВС входила и двухуровневая аналитико-имитационная модель, состоящая из графа запросов (подмодели программного уровня), моделируемого посредством параметрически настраиваемой сетевой имитационной модели, реализованной па языке Фортран, и подмодели аппаратного уровня, выходные параметры в которой вычислялись с помощью аналитических выражений. Теория и практика использования в задачах системного проектирования ПО однокритериальных и многокритериальных задач рюкзачного типа, решаемых методами сокращенного перебора, динамического программирования и ветвей и границ, а также методами теории принятия решений, рассмотрена в []. Рис. Рис.