Введение к работе
Введение: В данной работе исследован метод оптимизации работы механизма кэширования дискового ввода/вывода операционной системы Unix в условиях ограниченных ресурсов распределенной вычислительной системы, ориентированной па выполнение приложения, представляющего собой автоматизированную банковскую систему. Метод строится на основе алгоритма поиска узких мест в рассматриваемой вычислительной системе, расчетов по разработанным моделям механизмов дискового ввода/вывода, свопинга и обеспечения мультизадачности, а также привязки модели к конкретной вычислительной системе путем определения параметров модели, рассчитанных на основе ряда предварительных экспериментов. В качестве результата применения метода получается картина изменения показателей эффективности работы системы от набора настраиваемых параметров ядра, по которой можно дать рекомендации по настройке операционной системы для достижения наиболее эффективного использования вышеуказанных ресурсов.
Постановка задачи: Задача эффективного распределения и использования ресурсов в той или иной степени возникает перед каждым системным администратором, желающим оптимально настроить работу своей вычислительной системы. Для этого необходимо определить, распределение какого ресурса является неоптимальным, н тем или иным образом оптимизировать механизм распределения этого ресурса. Задача эта осложняется тем, что информация о внутренних связях между различными настраиваемыми параметрами ядра и их удельный вклад в общую картину распределения ресурсов не описан в технической документации, поставляемой вместе с операционной системой. В этом случае администратору, который желает оптимизировать работу своей системы приходится проводить целый ряд экспериментов, направленных на установление вышеуказанных. взаимосвязей, что зачастую является сложным и долгим процессом из-за необходимости обеспечения непрерывной работы сервера с установленной на нем автоматизированной банковской системой в течение операционного дня банка. Эксперименты в этом случае могут проводится только во внерабочее время и требуют больших временных затрат, так как для проведения каждого эксперимента необходимо произвести перестройку ядра' операционной системы UNIX и перегрузить сервер. Во-вторых, очень сложно определить требования, предъявляемые к операционной системе со стороны самой СУБД ( в данном случае Informix SE).
Была поставлена задача оптимизации работы рассмотренной выше вычислительной системы, путем исследования одного из ее узких мест (механизм распределения ресурсов «оперативная память» - «жесткий диск»). Решение поставленной задачи включает в себя выбор настраиваемых параметров ядра операционной системы, непосредственно влияющих на распределение выбранных для оптимизации ресурсов, определение первичных и вторичных индексов производительности (показателе" эффективности) вычислительной системы, установление взаимосвязей между настраиваемыми параметрами ядра, построение модели рассматриваемого механизма распределения ресурсов, калибровка и контроль модели, и разработка метода оптимизации работы механизма кэширования дискового ввода/вывода на основе построенной модели.
Актуальность работы: Актуальность выбранной темы для исследования обусловлена все более возрастающим количеством распределенных автоматизированных банковских систем (с сетью филиалов, дополнительных офисов, обменных пунктов н
т.д.), работающих под управлением операционной системы Unix, а также ростом числа мелких и средних банков переходящих, из-за особенностей сегодняшнего рынка банковских услуг, на распределенную схему работы, для которых задача оптимизации работы вычислительной системы выходит на первый план из-за невозможности крупных материальных вложений в аппаратную часть вычислительного комплекса. Таким образом, оптимизация работы операционной системы путем оптимальной настройки механизма распределения различных ресурсов является для таких банков единственной возможностью повысить эффективность работы автоматизированной банковской системы.
Кроме того, в настоящее время возрастает роль концепции открытых систем в области информационных технологий и средств вычислительной техники, поддерживающих эти технологии. Идеологию открытых систем реализуют в своих последних разработках все ведущие фирмы-поставщики средств вычислительной техники, программного обеспечения и прикладных информационных систем. Их результативность определяется согласованной научно-технической политикой и реализацией стандартов открытых систем.
Выбор Unix'a как платформы для исследований проблемы производительности специализированных приложений и оптимального распределения ресурсов при условии их ограниченного количества был обусловлен именно соответствием его стандартам открытых систем. Полученные экспериментальные данные будут актуальны до тех пор, пока не произойдет технологической революции в области устройств для хранения данных, когда на смену жестким дискам, как носителям информации, придут более совершенные технологии. А разработанный метод оптимизации работы механизма кэширования дискового ввода/вывода операционной системы Unix в условиях ограниченных технических ресурсов может использоваться и в дальнейшем, для оптимизации других информационных систем, построенных как на базе операционной системы Unix, так и на базе других систем, удовлетворяющих требованиям, предъявляемым к открытым системам.
Научная новизна: Научная новизна заключается в разработке метода оптимизации работы механизма кэширования дискового ввода/вывода операционной системы UNIX в условиях ограниченных ресурсов вычислительной системы на основе построенных математических моделей. Разработанные вероятностные модели механизмов распределения выбранных ресурсов могут быть привязаны к конкретной вычислительной системе при помощи определения набора входных параметров модели по результатам некоторых предварительных экспериментов на рабочей системе, что облегчает переносимость предложенного метода на другие платформы.
Практическая значимость; Предлагаемый метод оптимизации работы механизма кэширования дискового ввода/вывода операционной системы UNIX, основанный на поиске и устранении «узких мест» в механизме распределения ресурсов «оперативная памятьи-сокесткий диск» был использован для оптимизации работы автоматизированной банковской системы «Пирамида» (модуль работы с частными вкладами физических лиц), а также серверной части комплекса «Клиент-банк», что подтверждается актами о внедрении. Представленные результаты говорят об устойчивости работы разработанного метода и возможности его применения, для решения определенного класса задач на различных системах, удовлетворяющих требованиям открытых систем.
Апробация работы: Основные научные выводы н результаты, полученные в ходе диссертационного исследования, прошли апробацию в виде докладов на 2-й Российской научно-практической конференции «Реинжиниринг бизнес-процессов на основе современных информационных технологий».(МЭСИ, 1998г.), 3-й Российской научно-практической конференции «Реинжиниринг бизнес-процессов на основе современных информационных технологий».(МЭСИ, 1999г.>, Третьем Международном студенческом конгрессе «XXI век: образование - менеджмент - молодежь».(МЭСИ, 1999 г.) и на Российской научной конференции «Экономические информационные системы на пороге XXI века». (МЭСИ, 1999 г.).
По теме диссертации опубликовано четыре работы.
Структура и объем работы: Диссертация, объемом 150 страниц, состоит из введения, трех глав, заключения, списка использованной литературы из 117 наименований и
двух приложений.
На защиту выносится исследование существующих методов и инструментов для оценки эффективности вычислительных систем, исследование влияния различных настраиваемых параметров ядра на эффективность распределения ресурсов системы н разработанный метод оптимизации работы механизма кэширования дискового ввода/вывода операционной системы UNIX в условиях' ограниченных ресурсов вычислительной системы на основе построенных математических моделей.