Planejamento de Capacidade e Resolução de Problemas Estudo de Caso – Capacity Planning

Introdução Vamos exemplificar a modelagem de desempenho de um sistema cliente-servidor (a topologia mais encontrada atualmente). Consideremos o seguinte cenário: uma rede local é composta de vinte workstations diskless e um servidor de banco de dados que contém um único database em um único disco rígido.

Introdução As workstations e o banco de dados estão conectados a 10Mbps numa rede Ethernet, como indicado na figura:

Modo de Operação O modo de operação do sistema é realizado da seguinte forma: O servidor SQL recebe comandos de todas as workstations, submete-os ao gerenciador do banco de dados e transmite o resultado de volta às workstations; - a característica das máquinas é: - servidor SQL é implementado com uma CPU de 25 MIPS; - cada workstation tem um processador de 1 MIPS. - a característica das mensagens (comandos e respostas) é: - comandos para o banco de dados com média de 110 bytes; - respostas do banco de dados com média de 960 bytes. - a característica de pré-processamento dos comandos é: - as workstations processam aproximadamente 10.000 instruções de máquina; a execução do comando no banco de dados processa aproximadamente 100.000 instruções de máquina. - as características do disco são: - 16 msec de tempo médio de rotação; - 20 msec de tempo médio de busca; - 5 Mbyte/sec de taxa de transferência; - cada acesso ao disco lê ou escreve 4 Kbytes de dados. - um comando no banco de dados significa uma média de 15 operações de I/O.

Modelo de Desempenho Para construir o modelo de desempenho, vamos examinar os tipos de atrasos sofridos por um comando do banco de dados desde que ele é submetido na workstation até que o resultado seja recebido de volta à mesma. A mensagem contendo o comando é transmitida para o servidor. Essa mensagem sofre um delay de transmissão (tempo necessário para transmitir a mensagem na rede local) e um delay de acesso à rede (tempo necessário para se obter acesso à rede, visto que é uma rede Ethernet com protocolo CSMA-CD). O delay de transmissão é constante e o delay de acesso ao meio é variável em função da carga na rede: - delay de transmissão = tamanho do comando/velocidade da rede - delay de transmissão = 110*8/10.000.000 = 88μsec - delay de acesso ao meio = consideraremos igual a zero O comando é recebido pelo servidor processado e o resultado enviado à workstation. O resultado é transmitido para a workstation: - delay de transmissão = 960*8/10.000.000 = 768μsec

Modelo de Desempenho A figura abaixo demonstra o modelo de desempenho do cenário mostrado:

Modelo de Desempenho Tomemos as seguintes variáveis: DWS = delay da workstation WS; Dserv = delay do servidor de banco de dados; Ddisk = delay do disco do servidor; Dnet = delay da rede.

Cálculos A carga de trabalho (workload) da workstation pode ser calculada como o número médio de instruções executadas pela workstation dividida pela velocidade do processador: DWS = nº instruções de CPU / veloc. CPU DWS = 10.000 / 1.000.000 DWS = 0,01 segundos

Cálculos A carga de trabalho (workload) do servidor pode ser obtido da mesma forma: Dserv = nº instruções de CPU / veloc. CPU Dserv = 100.000 / 25.000.000 Dserv = 0,004 segundos

Cálculos A carga de trabalho (workload) do disco do servidor pode ser estimado multiplicando o número médio de operações de I/O por comando, pelo tempo médio para executar uma operação de I/O: Ddisk = nº operações I/O * tempo médio operação I/O Ddisk = nº operações I/O * (delay de rotação + delay de busca + tempo de transferência) Ddisk = 15 * [(0,016 / 2) + 0,020 + (4 / 5.000)] Ddisk = 0,432 segundos

Cálculos A carga de trabalho (workload) da rede pode ser computada como o tempo médio gasto para transmitir um comando ao servidor mais o tempo necessário para transmitir o resultado de volta à workstation, multiplicado por duas vezes o tempo médio de acesso à rede (um para a workstation e outra para o servidor, como o tempo de acesso à rede é variável, utilizaremos a variável Δ para representá-la): Dnet = (atraso rede comando + atraso rede resposta) * 2Δ Dnet = (0,000088 + 0,000768) * 2Δ Dnet = (0,000856 * 2Δ) segundos

Resultados Como podemos observar pelos resultados, o tempo de atraso no sistema de disco é o gargalo desse sistema.

Resultados Modelos de desempenho podem ser utilizados para, por exemplo, avaliar o impacto de utilizar uma configuração de cache no servidor para reduzir a quantidade de acesso ao disco.