Планирование мощности системы

Принципы планирования мощности

Если вы не можете определить, когда у системы происходит период пиковой нагрузки, предварительное планирование мощности основывается на оценке активности транзакций для установившегося режима работы.

Примечание. Установившимся режимом называют ожидаемую нагрузку на центральный процессор в течение вашего рабочего дня. Если вы предполагаете, что в течение рабочего дня процессор будет использоваться на 55%, то это и есть установившийся режим. Если в этот день был час, в течение которого процессор был загружен на 90%, то этот час называется периодом пиковой нагрузки.

Если вы знаете максимальное количество транзакций, которые будут выполняться в течение рабочего дня и знаете длительность рабочего дня, то вы сможете подсчитать среднее количество транзакций за единицу времени. Однако, так как вы не знаете истинного темпа, в котором будут поступать транзакции, то предварительное планирование мощности системы надо выполнять с "встроенным" резервом мощности. Та часть мощностей системы, которая оставлена как резерв на периоды повышенной рабочей нагрузки, называется резервная мощность.

Последующее планирование мощности для системы ввода заказов должно включать в себя непрерывное слежение за главными счетчиками производительности, чтобы регистрировать, что система делала в прошлом и что она делает в настоящее время. Эта информация обычно хранится в базе данных и применяется для общих отчетов о производительности, об использовании мощностей и об имеющейся резервной мощности. Прогнозирование использования ресурсов компьютера можно выполнить исходя из наглядных графиков, электронных таблиц и отчетов об активности транзакций, создаваемых приложением, способным работать с базами данных, таким как, например, Microsoft Excel.

Использование мощности центрального процессора

Еще одна причина, по которой надо создавать и поддерживать резерв мощности компьютера, связана с теорией "загиба кривой" (knee of the curve theory). Если объяснять просто, эта теория предсказывает, что загруженность системы работой непосредственно влияет на образование очередей, а так как длина очередей непосредственно связана со временем отклика (фактически, длина очередей является частью формулы для расчета времени отклика), то загруженность системы оказывает непосредственное влияние на время отклика. Загибом кривой называется точка, начиная от которой такие показатели, как время отклика или длительность очередей, переходят от линейного роста к экспоненциальному или асимптотическому (с уходом в бесконечность при приближении нагрузки к некоторому конечному значению) росту.

Практические советы

Использование мощности и время отклика на примере супермаркета

Предположим, вы пришли в супермаркет в 3 часа утра, набрали нужные вам товары и везете их к кассе. В это раннее время очереди в кассу нет никакой вообще, поэтому использование мощности кассира составляет 0% и длина очереди (количество людей перед вами) тоже нулевая. Ваше время отклика будет равно времени обслуживания. Это значит, что время обслуживания (в данном случае – время, необходимое на выполнение транзакций продажи выбранных вами товаров и оплату чека) и составит все время, необходимое для выполнения данной задачи.

Предположим ту же ситуацию, но в 5 часов вечера, время наибольшей нагрузки на супермаркет. Теперь, когда вы подойдете к кассе, перед вами будут стоять в очереди восемь человек (т.е. длина очереди равна 8). Теперь ваше время отклика будет равно сумме времен отклика каждого из восьми людей перед вами (которые могут варьировать в зависимости от количества покупок, от оплаты банковским чеком или наличными и т.д.) плюс ваше собственное время обслуживания. Использование мощности кассира в 5 часов вечера тоже гораздо больше, чем в 3 часа утра, непосредственным следствием чего и является рост очереди и, следовательно, общее время вашего ожидания (время отклика).

Сравнение линейного и экспоненциального роста

Обычно мы стремимся добиться, чтобы система работала в линейном режиме, т.е., чтобы рост очередей был бы линейным. Из рисунка 6-1 видно, что линейный рост является равномерным ростом очередей в зависимости от роста загруженности системы. Согласно одному практическому правилу, рост очередей остается линейным, пока центральный процессор используется не более чем на 75%.

Впрочем, иногда при установившемся режиме центральный процессор может быть загружен и более чем на 75%. У такой работы имеются некоторые недостатки – в частности, из-за такой высокой загруженности рост длины очередей может стать экспоненциальным. Экспоненциальный рост – это рост в геометрической прогрессии (см. рис. 6.2).

Примечание.Для примеров в данной лекции длительность обслуживания транзакции принята равной 0,52 секунды и считается, что у всех транзакций длительность обслуживания одинакова.

Рис. 6.1. Линейная зависимость от загруженности центрального процессора

Рис. 6.2. Экспоненциальный рост в зависимости от загруженности центрального процессора

Обратите внимание, что при загруженности центрального процессора, превышающей 75%, кривая зависимости длины очередей переходит от линейного роста к экспоненциальному (т.е. кривая превращается почти в вертикальную линию).