Universidade Federal de Campina GrandePrograma de Pós-Graduação em Ciência da Computação Planejamento de Capacidade Dirigi...
PLANEJAMENTO DE CAPACIDADE         DIRIGIDO A NEGÓCIOS PARA       APLICAÇÕES SAAS DE COMÉRCIO                ELETRÔNICO12/...
Motivação12/07/2012               3
Principais serviços?                  SaaS                  PaaS                   IaaS12/07/2012                          4
O mundo das aplicações …12/07/2012                          5
Algumas características    • Pay-per-use    • Facilidade de acesso    • Terceirização12/07/2012                           ...
PLANEJAMENTO DE CAPACIDADE         DIRIGIDO A NEGÓCIOS PARA       APLICAÇÕES SAAS DE COMÉRCIO                ELETRÔNICO12/...
O que é planejamento de capacidade?    • Algumas perguntas         – Quando comprar?         – Quanto comprar?         – D...
O que é planejamento de capacidade?    • Antes de Computação na Nuvem         – Precisava-se estar preparado para futuras ...
O que é planejamento de capacidade?    • O que temos com Computação na Nuvem      ...               Provedor              ...
O que é planejamento de capacidade?    • Com Computação na Nuvem         – Diferentes   mercados   oferecidos        por  ...
Nosso ambiente    • É mais interessante utilizar um provedor!         – TAK, B. et al. To move or not to move: The        ...
Nosso ambiente    • Reservar ou não reservar? (quando)    • Quantos recursos devem ser reservados?                Provedor...
Goal, Question, Metric ...                 Analisar o planejamento de capacidade              com a intenção de proposição...
Metodologia ...12/07/2012             15
Macro etapas…                   Caracterização                    da aplicação                              Modelo de     ...
Caracterização da aplicação    • Aplicações avaliadas         – Aplicação Web tradicional              • URGAONKAR, B et a...
Caracterização da aplicação    • Aplicações avaliadas         – Redes Sociais              • BENEVENUTO, F. Characterizing...
Caracterização da aplicação    • Dados do negócio!         – BigCommerce12/07/2012                            19
Macro etapas…                   Caracterização                    da aplicação                              Modelo de     ...
Modelo de utilidade: O que considerar?    • Aspectos de negócio         – Penalidades?         – Receita?         – Custo?...
Modelo de utilidade    • O lucro do provedor de SaaS envolve         – Receitas obtidas pelo provedor de SaaS             ...
Modelo de utilidade    • O lucro do provedor de SaaS envolve         – Custos gerados com infraestrutura               ( ...
Modelo de utilidade    • Receita do provedor de SaaS                                                                     ...
Modelo de utilidade    • Receita do provedor de SaaS                                                                     ...
Modelo de utilidade    • Custo do provedor de SaaS                  ne       ( D)     ca(n)  cv(n)  p(n)           ...
Modelo de utilidade    • Custo do provedor de SaaS                  ne       ( D)     ca(n)  cv(n)  p(n)           ...
Modelo de utilidade    • Custo do provedor de SaaS                  ne       ( D)     ca(n)  cv(n)  p(n)           ...
Macro etapas…                   Caracterização                    da aplicação                              Modelo de     ...
Heurísticas de Planejamento12/07/2012                        30
Heurísticas de Planejamento    • Duas heurísticas propostas         – Heurística baseada em rede de filas – RF         – H...
Heurística RF    • Utiliza estimativas de valores médios de taxa de      chegada de requisições, tempo de serviço, think  ...
Heurística UT    • Simula execução da carga de trabalho      estimada         – Recursos sob demanda    • Trabalha com 47,...
Estratégia SUPER    • Elabora um plano de execução de requisições      para avaliar o maior número de recursos em      par...
Estratégia ON    • Aversa ao uso do mercado de reservas!         – Utiliza apenas o mercado sob demanda12/07/2012         ...
Macro etapas…                   Caracterização                    da aplicação                              Modelo de     ...
Objetivos da Avaliação    • Demonstrar a viabilidade do planejamento      de capacidade ao utilizar as heurísticas      pr...
Métricas    • Métricas consideradas         – Utilidade do provedor de SaaS         – Ganho                               ...
Modelo de Simulação    • Duas etapas principais12/07/2012                         39
Modelo de Simulação    • Funcionamento da aplicação12/07/2012                         40
Modelo de Simulação    • Funcionamento da aplicação12/07/2012                         41
Cenários    • Provedor de IaaS: Amazon    • Provedor de SaaS: BigCommerce         – Planos Bronze, Gold e Diamond    •   P...
Apresentação e análise dos12/07/2012    resultados ...    43
Viabilidade do planejamento    • Vale a pena planejar?             SUPER ( D)  ON ( D)  UT ( D)  RF ( D)12/07/2012 ...
Viabilidade do planejamento    • Vale a pena planejar?                 ON ( D)  UT ( D)                  ON ( D)   R...
Viabilidade do planejamento    • Vale a pena planejar?                 UT ( D)  ON ( D)                  RF ( D)  ON...
Importância prática    • Quão melhor/pior?         – Intervalos com 95% de confiança         – Erros de predição da carga ...
Importância prática – Melhorias             em relação a ON ($)   Clientes                                  Erro -40%     ...
Importância prática – Ganho (%)   Clientes                            Erro -40%                          SUPER            ...
Análise de sensibilidade: Erro de                     predição12/07/2012                              50
Análise de Sensibilidade    • Descobertas ...         – Para superestimativas da carga de trabalho:              RF ( D) ...
Análise das heurísticas    • Por que SUPER é tão ruim?         – Quantidade de núcleos reservados é superior           às ...
Análise das heurísticas    • Por que SUPER é tão ruim?         – Tipo large contribui muito negativamente!12/07/2012      ...
Análise das heurísticas    • RF e UT?12/07/2012                             54
Análise das heurísticas    • Por que RF reserva menos que UT?         – RF faz suas análises focando em 75% de           u...
Análise das heurísticas    • RF e UT?12/07/2012                             56
Análise das heurísticas    • RF e UT?12/07/2012                             57
CONCLUSÕES E TRABALHOS FUTUROS ...12/07/2012                      58
Conclusões    • O que foi feito?         – Estudo do Planejamento de Capacidade para           Aplicação SaaS de comércio ...
Trabalhos Futuros    • Avaliação e escolha de um DPS mais      realístico         – Reavaliação de utilidades e ganhos    ...
Trabalhos Futuros    • Outras avaliações de negócio         – Payback         – Valor Presente Líquido         – ...    • ...
Obrigado!12/07/2012               62
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Planejamento de Capacidade Dirigido a Negócios para Aplicações SaaS de Comércio Eletrônico

  1. 1. Universidade Federal de Campina GrandePrograma de Pós-Graduação em Ciência da Computação Planejamento de Capacidade Dirigido a Negócios para Aplicações SaaS de Comércio Eletrônico Aluno: David Candeia Orientadora: Raquel Lopes 12/07/2012
  2. 2. PLANEJAMENTO DE CAPACIDADE DIRIGIDO A NEGÓCIOS PARA APLICAÇÕES SAAS DE COMÉRCIO ELETRÔNICO12/07/2012 2
  3. 3. Motivação12/07/2012 3
  4. 4. Principais serviços? SaaS PaaS IaaS12/07/2012 4
  5. 5. O mundo das aplicações …12/07/2012 5
  6. 6. Algumas características • Pay-per-use • Facilidade de acesso • Terceirização12/07/2012 6
  7. 7. PLANEJAMENTO DE CAPACIDADE DIRIGIDO A NEGÓCIOS PARA APLICAÇÕES SAAS DE COMÉRCIO ELETRÔNICO12/07/2012 7
  8. 8. O que é planejamento de capacidade? • Algumas perguntas – Quando comprar? – Quanto comprar? – De quem comprar? Provedor de recursos Provedor de Provedor aplicação de recursos12/07/2012 8
  9. 9. O que é planejamento de capacidade? • Antes de Computação na Nuvem – Precisava-se estar preparado para futuras variações na carga porque adicionar servidores na hora de pico era complicado! • Vários servidores eram adquiridos para montar a infraestrutura de forma antecipada • Superprovisão  Desperdício12/07/2012 9
  10. 10. O que é planejamento de capacidade? • O que temos com Computação na Nuvem ... Provedor de IaaS Provedor de Provedor SaaS de IaaS12/07/2012 10
  11. 11. O que é planejamento de capacidade? • Com Computação na Nuvem – Diferentes mercados oferecidos por provedores de IaaS • Sob demanda • Reserva • Leilão – Facilidade de adição de novos recursos – “Quando comprar”, “quanto comprar” e “de quem comprar” são perguntas válidas!12/07/2012 11
  12. 12. Nosso ambiente • É mais interessante utilizar um provedor! – TAK, B. et al. To move or not to move: The economics of cloud computing. – LI, A. CloudCmp: comparing public cloud providers. Provedor Provedor de de IaaS SaaS12/07/2012 12
  13. 13. Nosso ambiente • Reservar ou não reservar? (quando) • Quantos recursos devem ser reservados? Provedor Provedor de de IaaS SaaS12/07/2012 13
  14. 14. Goal, Question, Metric ... Analisar o planejamento de capacidade com a intenção de proposição e avaliação de heurísticas de planejamento com respeito a seu retorno para o negócio do ponto de vista do gerente de infraestrutura no contexto de execução de aplicações SaaS de comércio eletrônico12/07/2012 14
  15. 15. Metodologia ...12/07/2012 15
  16. 16. Macro etapas… Caracterização da aplicação Modelo de Avaliação utilidade Heurísticas de planejamento12/07/2012 16
  17. 17. Caracterização da aplicação • Aplicações avaliadas – Aplicação Web tradicional • URGAONKAR, B et al. An Analytical Model for Multi-tier Internet Services and Its Applications • IYENGAR, A et al. Analysis and characterization of large- scale Web server access patterns and performance – Youtube • ABHARI, A. et al. Workload generation for YouTube • GILL, P. YouTube Workload Characterization • GILL, P. et al. Characterizing User Sessions on YouTube12/07/2012 17
  18. 18. Caracterização da aplicação • Aplicações avaliadas – Redes Sociais • BENEVENUTO, F. Characterizing User Behavior in Online Social Networks – Comércio Eletrônico • ARLITT, M. et al. Characterizing the Scalability of a Large Web- based Shopping System • MENASCÉ, D. A Hierarchical and Multiscale Approach to Analyze E-Business Workloads • MENASCÉ, D. et al. A Methodology for Workload Characterization of E-commerce Sites • KANT, K. et al. Geist: A Generator for E-Commerce & Internet Server Traffic12/07/2012 18
  19. 19. Caracterização da aplicação • Dados do negócio! – BigCommerce12/07/2012 19
  20. 20. Macro etapas… Caracterização da aplicação Modelo de Avaliação utilidade Heurísticas de planejamento12/07/2012 20
  21. 21. Modelo de utilidade: O que considerar? • Aspectos de negócio – Penalidades? – Receita? – Custo? – Lucro?12/07/2012 21
  22. 22. Modelo de utilidade • O lucro do provedor de SaaS envolve – Receitas obtidas pelo provedor de SaaS  ( D)   ( D)   ( D)12/07/2012 22
  23. 23. Modelo de utilidade • O lucro do provedor de SaaS envolve – Custos gerados com infraestrutura  ( D)   ( D)   ( D)12/07/2012 23
  24. 24. Modelo de utilidade • Receita do provedor de SaaS  ik (n)  ik (n)  b     ( D )  n  n b   ne      u k U   max    d j ,m   l j ,m ,0   e j ,m   r j ,m R j    t ,d Q , j  j ,m  m        j ,m k   12/07/2012 24
  25. 25. Modelo de utilidade • Receita do provedor de SaaS  ik (n)  ik (n)  b     ( D )  n  n b   ne      u k U   max    d j ,m   l j ,m ,0   e j ,m   r j ,m R j    t ,d Q , j  j ,m  m        j ,m k   12/07/2012 25
  26. 26. Modelo de utilidade • Custo do provedor de SaaS ne  ( D)   ca(n)  cv(n)  p(n) n nb12/07/2012 26
  27. 27. Modelo de utilidade • Custo do provedor de SaaS ne  ( D)   ca(n)  cv(n)  p(n) n nb12/07/2012 27
  28. 28. Modelo de utilidade • Custo do provedor de SaaS ne  ( D)   ca(n)  cv(n)  p(n) n nb12/07/2012 28
  29. 29. Macro etapas… Caracterização da aplicação Modelo de Avaliação utilidade Heurísticas de planejamento12/07/2012 29
  30. 30. Heurísticas de Planejamento12/07/2012 30
  31. 31. Heurísticas de Planejamento • Duas heurísticas propostas – Heurística baseada em rede de filas – RF – Heurística baseada em taxas de utilização - UT • Duas estratégias para comparação – Estratégia de superprovisionamento – SUPER – Estratégia que não realiza reserva - ON12/07/2012 31
  32. 32. Heurística RF • Utiliza estimativas de valores médios de taxa de chegada de requisições, tempo de serviço, think time, número de usuários para carga de trabalho estimada – Considera a vazão de cada recurso e aloca requisições para serem atendidas nos mesmos! • Trabalha com 75% de utilização para os recursos reservados12/07/2012 32
  33. 33. Heurística UT • Simula execução da carga de trabalho estimada – Recursos sob demanda • Trabalha com 47,2% de utilização para os recursos reservados12/07/2012 33
  34. 34. Estratégia SUPER • Elabora um plano de execução de requisições para avaliar o maior número de recursos em paralelo necessário para processar a carga de trabalho – Reserva 20% deste total de recursos  tipo large • ARMBRUST, A. et al. Above the clouds: A Berkeley View of Cloud Computing12/07/2012 34
  35. 35. Estratégia ON • Aversa ao uso do mercado de reservas! – Utiliza apenas o mercado sob demanda12/07/2012 35
  36. 36. Macro etapas… Caracterização da aplicação Modelo de Avaliação utilidade Heurísticas de planejamento12/07/2012 36
  37. 37. Objetivos da Avaliação • Demonstrar a viabilidade do planejamento de capacidade ao utilizar as heurísticas propostas • Estimar a utilidade e o ganho obtidos pelo provedor de SaaS • Demonstrar qual heurística obtém as melhores utilidades – Estabelecer relações entre as heurísticas12/07/2012 37
  38. 38. Métricas • Métricas consideradas – Utilidade do provedor de SaaS – Ganho 100  A ( D)   B ( D)  ganho A ( D), B ( D)    B ( D)12/07/2012 38
  39. 39. Modelo de Simulação • Duas etapas principais12/07/2012 39
  40. 40. Modelo de Simulação • Funcionamento da aplicação12/07/2012 40
  41. 41. Modelo de Simulação • Funcionamento da aplicação12/07/2012 41
  42. 42. Cenários • Provedor de IaaS: Amazon • Provedor de SaaS: BigCommerce – Planos Bronze, Gold e Diamond • Período de uso (τ): 1 mês • Período simulado: 1 ano • Sistema de provisão dinâmica: DPS Oráculo • Estratégia de escalonamento no balanceador de carga: Round-Robin12/07/2012 42
  43. 43. Apresentação e análise dos12/07/2012 resultados ... 43
  44. 44. Viabilidade do planejamento • Vale a pena planejar? SUPER ( D)  ON ( D)  UT ( D)  RF ( D)12/07/2012 44
  45. 45. Viabilidade do planejamento • Vale a pena planejar? ON ( D)  UT ( D) ON ( D)   RF ( D) ON ( D)  SUPER ( D)12/07/2012 45
  46. 46. Viabilidade do planejamento • Vale a pena planejar? UT ( D)  ON ( D) RF ( D)  ON ( D) SUPER ( D)  ON ( D)12/07/2012 46
  47. 47. Importância prática • Quão melhor/pior? – Intervalos com 95% de confiança – Erros de predição da carga de trabalho • +40% • -40%12/07/2012 47
  48. 48. Importância prática – Melhorias em relação a ON ($) Clientes Erro -40% SUPER UT RF 10 [-3.700,27 : -3.089,35] [1.203,34 : 1.316,38] [259,21 : 292,36] 50 [-6.690,48 : -6.125,59] [2.086,31 : 2.197,87] [543,55 : 609,74] 100 [-10.426,02 : -9.838,21] [3.023,22 : 3.161,13] [1.120,71 : 1.218,84] Clientes Erro +40% SUPER UT RF 10 [-12.851,03 : -11.730,06] [60,87 : 178,29] [887,982 : 1.000,77] 50 [-32.110,84 : -30.396,30] [905,34 : 995,37] [3.285,72 : 3.398,62] 100 [-53.935,84 : -51.908,66] [1.545,83 : 1.649,35] [4.818,71 : 4.959,68]12/07/2012 48
  49. 49. Importância prática – Ganho (%) Clientes Erro -40% SUPER UT RF 10 [-966,44 : -424,87] [173,25 : 407,69] [37,05 : 86,03] 50 [-14,18 : -13,41] [4,55 : 4,72] [1,19 : 1,28] 100 [-10,03 : -9,57] [2,95 : 3,03] [1,09 : 1,15] Clientes Erro +40% SUPER UT RF 10 [-4.269,9 : -1.786,8] [6,7 : 27,9] [135 : 329] 50 [-69,26 : -66,2] [1,98 : 2,09] [7,17 : 7,31] 100 [-51,9 : -50,5] [1,51 : 1,59] [4,69 : 4,77]12/07/2012 49
  50. 50. Análise de sensibilidade: Erro de predição12/07/2012 50
  51. 51. Análise de Sensibilidade • Descobertas ... – Para superestimativas da carga de trabalho:  RF ( D)  UT ( D) – Para subestimativas da carga de trabalho: UT ( D)   RF ( D)12/07/2012 51
  52. 52. Análise das heurísticas • Por que SUPER é tão ruim? – Quantidade de núcleos reservados é superior às quantidades reservadas por RF e UT12/07/2012 52
  53. 53. Análise das heurísticas • Por que SUPER é tão ruim? – Tipo large contribui muito negativamente!12/07/2012 53
  54. 54. Análise das heurísticas • RF e UT?12/07/2012 54
  55. 55. Análise das heurísticas • Por que RF reserva menos que UT? – RF faz suas análises focando em 75% de utilização dos recursos reservados – UT faz suas análises focando em 47,2% de utilização dos recursos reservados12/07/2012 55
  56. 56. Análise das heurísticas • RF e UT?12/07/2012 56
  57. 57. Análise das heurísticas • RF e UT?12/07/2012 57
  58. 58. CONCLUSÕES E TRABALHOS FUTUROS ...12/07/2012 58
  59. 59. Conclusões • O que foi feito? – Estudo do Planejamento de Capacidade para Aplicação SaaS de comércio eletrônico • Duas heurísticas foram propostas • Proposição de modelo de utilidade para provedor de SaaS – Avaliação das heurísticas propostas • Heurística RF com ganho médio de 3,7702% • Heurística UT com ganho médio de 3,1983%12/07/2012 59
  60. 60. Trabalhos Futuros • Avaliação e escolha de um DPS mais realístico – Reavaliação de utilidades e ganhos – Avaliação do risco de negação de serviço no mercado sob demanda • Aperfeiçoamento das heurísticas UT e RF12/07/2012 60
  61. 61. Trabalhos Futuros • Outras avaliações de negócio – Payback – Valor Presente Líquido – ... • Expansão da avaliação para outras aplicações SaaS – Redes sociais – Streaming – ...12/07/2012 61
  62. 62. Obrigado!12/07/2012 62
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