Ανάλυση Επίδοσης Υπολογιστικών Συστημάτων

Abstract

Η επίδοση είναι ένα βασικό κριτήριο κατά τη σχεδίαση, την ανάπτυξη, την προμήθεια ή τη χρήση υπολογιστικών συστημάτων. Η επίτευξη των στόχων επίδοσης μπορεί να βασιστεί σε ένα σύνολο μεθόδων που επιτρέπουν την επίλυση ενός μεγάλου φάσματος προβλημάτων. Παραδείγματα τέτοιων προβλημάτων είναι η σύγκριση εναλλακτικών επιλογών, η εύρεση της βέλτιστης τιμής μιας παραμέτρου (tuning), η εύρεση της στένωσης για την επίδοση ενός συστήματος (bottleneck analysis), ο προσδιορισμός του αριθμού και της χωρητικότητας των συστατικών ενός συστήματος, η πρόβλεψη της επίδοσης σε μελλοντικά φορτία κλπ. Ο όρος σύστημα νοείται εδώ ως μία συλλογή συστατικών υλικού ή λογισμικού: θα μπορούσε να είναι μία κεντρική υπολογιστική μονάδα, μια υπολογιστική αρχιτεκτονική, ένα λειτουργικό σύστημα, ένα σύστημα διαχείρισης βάσεων δεδομένων ή ένα δίκτυο υπολογιστών. Οι τεχνικές για την ανάλυση επίδοσης υπολογιστικών συστημάτων μπορούν να ενταχθούν σε τρεις γενικές κατηγορίες: αναλυτικά μοντέλα, προσομοίωση και μετρήσεις. Όλες οι μεθοδολογίες βασίζονται σε μεγάλο βαθμό στην έννοια της μοντελοποίησης, δηλαδή στην ανάπτυξη μοντέλων που επιτρέπουν την ανάλυση του προς μελέτη συστήματος. Τις τελευταίες δεκαετίες έχει συσσωρευτεί μεγάλος όγκος γνώσης και εμπειρίας στην περιοχή της αξιολόγησης επίδοσης υπολογιστικών συστημάτων. Η παραγωγή θεωρητικών αποτελεσμάτων έχει αξιοποιηθεί με την ανάπτυξη πληθώρας τεχνικών και εργαλείων. Το βιβλίο φιλοδοξεί να καλύψει ένα μακροχρόνιο κενό στην ελληνόγλωσση βιβλιογραφία αναπτύσσοντας σε βάθος τις κυριότερες έννοιες και μεθόδους με σύγχρονη προσέγγιση και με μεγάλο αριθμό παραδειγμάτων. Έμφαση δίνεται στην προσαρμογή των μεθόδων και των αντίστοιχων παραδειγμάτων σε σύγχρονα συστήματα, κυρίως συστήματα πελάτη-εξυπηρετητή (client-server) και υπηρεσίες Ιστού (Web services). To σύγγραμμα απευθύνεται τόσο σε προπτυχιακούς όσο και σε μεταπτυχιακούς φοιτητές με κατευθύνσεις σπουδών στον χώρο της πληροφορικής (υλικό, λογισμικό) και των τηλεπικοινωνιών.

Performance is a critical issue in computer system design, implementation, procurement and usage. Common performance evaluation tasks include comparative evaluation, system tuning, bottleneck analysis, performance forecasting, capacity planning and capacity management. The notion of system refers here to a collection of hardware and software components providing specific services to the user. The common basis in almost all relevant methodologies is the concept of modeling which refers to the development of -more or less- abstract representations of system behaviour. During the last decades a large repository of knowledge and experience regarding computer system performance evaluation has become available. Computer system performance analysis techniques can be assigned to three generic categories: analytic modeling, simulation and measurement. Accordingly, this book examines queueing network models (product-form queueing networks, operational and mean-value analysis, approximation techniques, bounds on performance, hierarchical modeling), simulation (program construction, random number generation, transient removal, statistical analysis of simulation results), measurement techniques and tools (workload characterization, benchmarks, system monitoring and management, design and analysis of experiments, experimental errors, confidence intervals). To ensure self-sufficiency of content, background material in probabilities and statistics is included. The book contains numerous examples and follows a balanced approach as far as mathematical rigor and practical aspects are concerned.