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A eficiência de mainframes medida através de conceitos de linha de produção e da Lei de Amdahl por Antonio Cesar Sartoratto Dias
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A eficiência de mainframes medida através de conceitos de linha de produção e da Lei de Amdahl por Antonio Cesar Sartoratto Dias

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  • 1. A eficiência de mainframes medida através de conceitos de linha de produção e da Lei de Amdahl MSc. Antonio Cesar Sartoratto Dias - Unicamp Prof. Dr. Marcius Fabius Henriques de Carvalho - Cenpra Artigo apresentado durante o encontro anual do CMG-Brasil de 2007 28 de Setembro de 2007 Este artigo utiliza a Lei de Amdahl, que completa 40 anos, juntamente com conceitos de eficiência e produtividade das linhas de produção industrial e propõe uma metodologia que localiza o ponto de eficiência para uma carga de trabalho de um mainframe.1. Introdução Formulação da hipóteseA engenharia de processos industrias,sobretudo a voltada para o setor automobilístico,busca melhorias de 1% a cada ano, seja emqualidade, custo ou tempo de processo. Por Fig. 2 – Resumo da hipóteseisso, na área industrial, foram desenvolvidosconceitos aprimorados para melhoria de Em uma linha de produção é realizado umdesempenho que podem ser observados e conjunto seqüencial de operações implantadasutilizados em outros setores da economia. no interior de uma fábrica que processam eEste artigo tem como objetivo contribuir para o transformam matéria prima em produtosaumento da precisão dos trabalhos de disponibilizados para os consumidores finais.planejamento de capacidade de mainframes, Seja qual for o ramo de atividade dessa linha demelhoria de desempenho de sistemas e das produção, ela utilizará a força do trabalho paraprevisões do tempo de duração de processos da transformar o insumo de entrada num produtoTecnologia da Informação. de saída. Os insumos e os produtos finais são organizados em forma de estoque paraA Figura 1 ilustra como o tempo de um processo aguardarem o momento de seguir seu fluxo napode variar em função da configuração de uma cadeia logística.máquina. Houve variação de 6 horas a 2minutos para processar 1 milhão de registros Em um processo de Tecnologia da Informação,utilizando um mainframe, em ambiente real de o conjunto seqüencial das operações estáprodução. previamente escrita no interior do aplicativo. Utilizam um dado como entrada e, após o processo de transformação, realizado pela lógica de programação, geram uma informação disponibilizada para o usuário final. Essa seqüência é válida, tanto para aplicativos batch, que processam um grande lote de uma só vez quanto para uma transação acionada a cada vez que o usuário solicita. Os dados, de entrada, de saída ou auxiliares, podem estar armazenados em arquivos convencionais, em bancos de dados ou uma combinação entre eles. Fig. 1 – Tempo de processamento de 1 milhão de A Figura 3 representa tanto um processo de registros em função das configurações utilizadas fabricação como um processo de Tecnologia da Informação. O modelo recebe uma entrada, faz o tratamento através de um processo deSem acesso a parâmetros mais precisos, uma transformação e gera uma saída. Durante odas poucas maneiras de gerenciar o tempo de duração do processo existe interaçãodesempenho de processos apoiados por com o ambiente operacional que hospeda ocomputadores de grande porte serão aquelas processo.baseadas na intuição ou diretrizes históricas.
  • 2. A eficiência de mainframes medida através de conceitos de linha de produção e da Lei de Amdahl são chamadas freqüentemente medidas parciais da produtividade. Estas medidas parciais da produtividade podem fornecer uma indicação enganadora da produtividade total quando consideradas isoladamente. Para ilustrar a distinção entre os termos, é útil considerar um processo de produção simples em que uma única entrada (x) é usada para produzir uma única saída (y). A linha 0F na Figura 4 representa uma fronteira da produção que pode ser usada para definir o Fig. 3 – Representação do conceito de processo relacionamento entre a entrada e a saída. A fronteira da produção representa a saída máxima atingível de cada nível de entrada.Devido à analogia entre os processos industriais Dessa forma ele reflete o estado atual dae os computacionais, este trabalho propõe que tecnologia na indústria. As firmas nesta indústriaas técnicas de melhoria utilizadas pelas linhas operam nessa fronteira, se forem tècnicamentede produção industrial sejam utilizadas para eficientes, ou abaixo da fronteira se foremauxiliar a construção de uma metodologia capaz tècnicamente ineficientes. O ponto A representade medir eficiência em processos de Tecnologia um ponto ineficiente e os pontos B e Cda Informação. representam pontos eficientes. Uma firma que opera no ponto A é ineficiente porque2. Revisão Bibliográfica tècnicamente poderia aumentar a saída ao nível associado com o ponto B sem requerer mais2.1 Produtividade X Eficiência entrada.A comparação entre produtividade versuseficiência feita por Coelli, mostra os seguintespontos [COEL06]:Os termos, produtividade e eficiência, vemsendo usados freqüentemente pela mídia nosúltimos dez anos por uma variedade decomentaristas. São usados como sinônimosapesar de não serem precisamente as mesmascoisas. A produtividade de uma firma é a relaçãoda saída que produz com os insumos que utiliza,conforme descrito pela Equação 1. Equação 1 – Índice de produtividade Fig. 4 – Fronteiras da produção e Eficiência técnica Produtividade = saídas/entradas A Figura 5 ilustra o conceito de conjunto factível de produção formado pelo conjunto de todas asQuando o processo de produção envolve uma combinações de entradas e saídas factíveis.única entrada e uma única saída, este cálculo é Este conjunto consiste em todos os pontos entreuma matéria trivial. Entretanto, quando há mais a fronteira da produção, 0F, e o eixo x (inclusivede uma entrada (que é freqüentemente o caso) nestes limites). Os pontos ao longo da fronteiraentão um método para agrega-las em um único da produção definem o subconjunto eficienteíndice das entradas deve ser usado para obter deste conjunto factível de produção. A vantagemuma medida da relação de produtividade. preliminar da representação de um conjunto de uma tecnologia da produção está feitaQuando nos referimos à produtividade, nos claramente quando nós discutirmos a produçãoreferimos ao fator de produtividade total, que é de múltiplas entradas e múltiplas saídas e o usouma medida da produtividade que envolve todos da função de distância.os fatores da produção. Outras medidastradicionais da produtividade, tais como aprodutividade dos trabalhadores em umafábrica, a produtividade dos combustíveis emmotores, e a produtividade da terra em cultivo,Sartoratto&Carvalho CMG-Brasil 2007 p. 2
  • 3. A eficiência de mainframes medida através de conceitos de linha de produção e da Lei de Amdahl A discussão acima não inclui um componente de tempo. Quando se considera comparações da produtividade com o tempo, uma fonte adicional de mudança da produtividade, chamada mudança técnica, é possível. Isto envolve avanços na tecnologia que pode ser representada por um deslocamento ascendente na fronteira da produção. Isto é descrito na Figura 7 pelo movimento da fronteira da produção de 0F0 no período 0 a 0F1 no período 1. No período 1, todas as firmas podem tècnicamente produzir mais saída para cada Fig. 5 – Produtividade X Eficiência nível da entrada, relativo ao que era possível no período 0. Um exemplo da mudança técnica é a instalação de uma nova caldeira em uma fabricaA Figura 6 ilustra a distinção entre a eficiência movida a carvão que aumenta o potencial datécnica e a produtividade. A produtividade de produtividade além dos limites anteriores (este éum ponto particular é medida através de um raio um exemplo da mudança técnica incorporadaque nasce na origem e passa por esse ponto. A com entrada de capital. A desencorporação deinclinação do raio y/x fornece a medida de uma mudança técnica também é possível, comoprodutividade do ponto. Se a firma que opera no por exemplo, a introdução do plantio alternadoponto A se deslocasse para o ponto B, na agricultura das últimas décadas).tècnicamente eficiente, a inclinação do raio seriamaior, implicando uma produtividade maiselevada no ponto B. Entretanto, movendo-separa o ponto C, o raio saindo da origem formauma tangente à fronteira da produtividade, ondedefine-se o ponto da máxima produtividadepossível. O ponto C é o ponto ótimo. Este últimomovimento é um exemplo de exploração deeconomias de escala. A operação em qualqueroutro ponto na fronteira da produção resulta emuma produtividade mais baixa.Desta discussão, nós concluímos que uma firmapode ser tècnicamente eficiente mas suaprodutividade pode ser melhorada através da Fig. 7 – Mudança técnica entre dois períodosexploração da economia de escala. Visto quemudar a escala ou as operações de uma firma 2.2 A Lei de Amdahl para sistemaspode frequentemente ser difícil de conseguir equilibradosrapidamente, a eficiência técnica e a Eugene Amdahl foi o engenheiro chefe dosprodutividade, em alguns casos, podem ser projetos IBM /360 e /370. Durante as décadasdadas em interpretações de curto e longo prazo. de 60 e 70, ficou conhecido por muitas regras práticas para a engenharia de dados. Dentre elas, destaca-se a Lei do Sistema Equilibrado, utilizada neste trabalho: Um sistema equilibrado consumirá 8 MIPS (milhões de instruções por segundo) para processar cada MB/s (megabyte por segundo) transferido de/para discos. [AMDA67] apud [GRAY00] A Figura 8 e a Equação 2 representam os valores definidos pela Lei de Amdhal: em um sistema equilibrado cada 1 MB/s lido/gravado consome 8 MIPS para seu processamento.Fig. 6 – Produtividade, eficiência técnica e escala econômicaSartoratto&Carvalho CMG-Brasil 2007 p. 3
  • 4. A eficiência de mainframes medida através de conceitos de linha de produção e da Lei de Amdahl 2.3 Benchmarks utilizados pelo mercado O mercado de tecnologia da informação conta com alguns benchmarks para comparar o desempenho de diferentes modelos de computadores. Entre eles destacam-se os desenvolvidos pelo instituto TPC (Transaction Processing Performance Council). Os benchmarks desenvolvidos pelo TPC medem o processador, o subsistema de I/O, a rede, o Fig. 8 – Representação da Lei de Amdahl para sistema operacional, o sistema de sistemas equilibrados gerenciamento de banco de dados e o monitor de transações. Eles avaliam o desempenho de aplicações como transações de débito/crédito, Equação 2 – Consumo ideal de processador em fornecedor de peças por atacado e questões um sistema equilibrado comerciais ocasionais como, por exemplo, tendências de vendas e análise financeira. São Consumo ideal de processador Quantidade de apresentados em 4 versões: C, H, R e W. A dados (MB/s) versão TPC-C simula um ambiente de entrada em um sistema = 8 X lidos e de pedidos de serviço. As versões TPC-H e equilibrado gravados TPC-R avaliam a razão preço/desempenho de (MIPS) sistemas de apoio à decisão. A versão TPC-WEssa regra prática, formulada para avalia sites voltados a e-business. [MENA02]computadores de aplicação comercial fabricados Entretanto, os resultados de benchmarks podemna década de 60, permanece válida para os confundir os usuários a respeito da capacidadeequipamentos atuais, de acordo com trabalhos dos sistemas executarem cargas de trabalhosrealizados e publicados pelo laboratório de reais em produção. Antes de serem utilizados,pesquisas da Microsoft. [GRAY00] devem ser interpretados e não devem serO elo de ligação entre os computadores da utilizados como ferramentas de planejamento dedécada de 60 e os atuais é a arquitetura de von capacidade. [MENA02]Neumann, que continua sendo a base daconcepção do hardware utilizado em 2.4 Parâmetros utilizados pelo mercadomainframes, servidores, estações de trabalho e Os itens mais utilizados para medir ocomputadores pessoais. Existem exceções, desempenho de computadores são [ROGE05],como por exemplo, os mainframes fabricados [HENN03]:pela Unisys com sistemas operacionais MCP • Tempo de resposta das transações: mede o(Master Control Program), concebidos a partir tempo que o usuário esperou pelo retorno dede modelos não von Neumann ou de uma solicitação feita ao sistema.independência vetorial. Entretanto, estetrabalho foi desenvolvido em um mainframe IBM • Vazão (throughput): mede a quantidade deque segue a arquitetura de von Neumann. transações realizadas em um intervalo de tempo.A Figura 9 representa a estrutura geral docomputador de von Neumann [STAL06]: • Uso de processador: mede o consumo do recurso processador durante o intervalo de atividade do equipamento. Tais critérios de medidas não permitem afirmar que um processo foi realizado com o melhor desempenho, se não houver um parâmetro específico para esse fim. O risco de desenvolver um novo parâmetro a partir de uma regra prática, como o proposto por este trabalho, é representado pela classificação de precisão dada pela IBM, em pelo menos umFig. 9 – Diagrama da arquitetura de von Neumann de seus manuais técnicos. As regras práticas para computadores são consideradas pela fabricante como pouco precisas para gerenciar seus equipamentos.Sartoratto&Carvalho CMG-Brasil 2007 p. 4
  • 5. A eficiência de mainframes medida através de conceitos de linha de produção e da Lei de AmdahlA Figura 10 representa a classificação dos Antes que haja contestações, os valores desteníveis de precisão dos métodos utilizados para benchmark serão comparados a outrosplanejamento de capacidade e gestão de observados em ambiente real de produção.desempenho [ROGE05]. A Figura 12 representa a decomposição do tempo de resposta de transações realizadas em um banco brasileiro. O tempo médio de processador utilizado pelas lógicas foi da ordem de 0,01 s, entretanto, o tempo de resposta observado pelo usuário foi de 2,69 segundos. Esse valor foi o resultado da soma de 3 itens: (1) tempo de espera para início da transação (WAIT TIME) = 1,61 seg., (2) tempo de processo (CPU TIME) = 0,01 seg., e (3) tempo para realização dos procedimentos de encerramento da transação (TASK DISPATCH AVG) = 1,07 seg. Fig. 10 – Nível de precisão dos métodos de planejamento de capacidade e gestão de desempenho3. Benchmark X RealidadeÉ possível que resultados de benchmarks sejamdesconsiderados devido à crença que eles nãorepresentem, com precisão, os ambientes reais Fig. 12 – Resultado obtido em ambiente bancáriode produção.As duas próximas figuras permitem comparar o Durante a análise, foram coletados dados de 25resultado de um benchmark com o resultado de milhões de transações bancárias em umaum ambiente real de produção. instalação que reduz o tempo de respostaA Figura 11 ilustra o resultado de um benchmark através do aprimoramento da lógica dosapresentado no Euro CMG-2007 [SPRU07]. O aplicativos. De fato, os processos foramequipamento utilizado foi capaz de realizar mais refinados e apresentaram pequena utilização dede 15 mil transações por segundo com tempo de processador, entretanto, permaneceram em filaresposta de 0,12 seg. Com auxílio de poucas de disco a maior parte do tempo.contas, é possível observar que são realizadasaproximadamente 57 milhões de transações por 4. Causas de ineficiênciahora, valor na mesma ordem de grandeza doprocessamento diário de algumas instituições 4.1 Desbalanceamento do storagebancárias brasileiras. Popularmente, um sistema equilibrado é chamado de sistema “redondo”. Este termo pode ser utilizado para auxiliar no entendimento da distribuição da carga de trabalho em sistemas de armazenamento de dados. O desequilíbrio ocorre quando alguns discos recebem grande quantidade de trabalho enquanto outros apresentam ociosidade. Essa diferença no nível de atividade dos discos causa filas de I/O e as esperas serão administradas pelo sistema operacional, utilizando recursos que seriam mais úteis se estivessem Fig. 11 – Resultado do benchmark de Spruth concentrados no processamento de transações on-line e aplicativos batch.Sartoratto&Carvalho CMG-Brasil 2007 p. 5
  • 6. A eficiência de mainframes medida através de conceitos de linha de produção e da Lei de AmdahlA Figura 13 representa a diferença entre a discos e processadores, existem perdas nodistribuição de carga real e a carga ideal, processo se o componente de maior velocidademarcada pelo círculo vermelho central. esperar pelo de menor velocidade. 4.3 Custo financeiro das filas Os resultados da análise do sistemas de filas podem ser utilizados em modelos de otimização. O objetivo será equilibrar os custos de oferecer um nível de serviço no sistema e a soma dos custos dos atrasos ou perdas dos usuários. A Figura 15 ilustra uma curva de custo total em função do nível de serviço do sistema. É possível observar que, enquanto os custos operacionais de oferecer o serviço aumentam com o aumento do nível de serviço, os custos devido aos atrasos sofridos pelos usuários diminuem. [AREN07] Fig. 13 – Desbalanceamento do storageEquilibrar um sistema significa não apenasfornecer tempos de respostas aceitáveis pelosusuários, mas também preservar osinvestimentos necessários ao bom tempo deresposta.4.2 Otimização X Utilização plenaExiste a crença que otimizar é utilizar 100% do Fig. 15 – Relação entre custo total e o nível derecurso. Entretanto, recursos com excesso de serviço oferecidouso geram longas filas de espera, aumentando otempo de processo. 5. MetodologiaA Figura 14 ilustra a relação entre utilização deum recurso e a fila formada para receber 5.1 Consideraçõesatendimento. Quanto maior a utilização, maior a O objetivo deste trabalho é desenvolver umfila de espera. método para medir a eficiência de processos executados em computadores de grande porte a partir da relação entre a quantidade de dados processados e a quantidade de recursos computacionais utilizados. De forma que, a cada processo realizado seja possível certificar que a relação entre entrada, saída e esforço foi a mais eficiente diante dos recursos utilizados. O método será útil para indicar um objetivo a ser atingido nos trabalhos de melhoria de desempenho. Seu diferencial está em agregar um ponto de ótimo global em relação aos métodos Fig. 14 – Fila X Utilização tradicionais a partir de dados obtidos no ambiente operacional de um mainframe e sem a aquisição de novos softwares. O ponto ótimoQuando um processo envolve componentes de indicado pelo método proposto deve ser capazvelocidades diferentes, como ocorre entre de medir o grau de sucesso atingido pelosSartoratto&Carvalho CMG-Brasil 2007 p. 6
  • 7. A eficiência de mainframes medida através de conceitos de linha de produção e da Lei de Amdahltrabalhos de melhoria de desempenho ou A Figura 16 ilustra a relação entre osmotivar a continuidade em caso de sucesso indicadores de produtividade e de eficiência.parcial. Existem muitas combinações possíveis entre entradas e saídas, porém, para cada quantidade5.2 Dados utilizados de entrada existe um único ponto de eficiência,A metodologia utilizada neste trabalho, para o dado pela Lei de Amdahl.cálculo de eficiência de computador de grandeporte, utilizou a lei de Amdahl para sistemasequilibrados e dados encontrados em doisrelatórios do RMF (Resource MeasurementFacility) disponíveis em ambientes operacionaisIBM: CACHE SUBSYSTEM ACTIVITY eSUMMARY REPORT.O detalhamento da metodologia, para aferiçãoda eficiência, está disponível no Anexo-1 pormotivos de diagramação.5.3 Processador necessário e suficienteO conceito de processador necessário esuficiente nasce da reinterpretação da Lei deAmdahl em conceitos matemáticos:“Para que um sistema equilibrado realize oprocessamento de 1 MB/s é necessário e Fig. 16 – Indicadores de eficiência e produtividadesuficiente o consumo de 8 MIPS”.Como conseqüência, a característica de 6. Descrição do ambiente de análisesistemas não equilibrados é a distância entre osvalores de processador necessário e suficiente. 6.1 A empresaQuanto maior a distância, maior a ineficiência. O ambiente de estudo é representado por uma instituição de economia mista que opera oO valor “processador necessário” significa que o transporte de 2,5 milhões de passageiros pormainframe precisou daquela quantidade de dia. O mainframe é compartilhado entre asprocessador para realizar sua carga de trabalho operações administrativas e as tarefas dedevido sua eficiência técnica durante o período. manutenção dos equipamentos de transporte.O valor “processador suficiente” representa 6.2 O problemaquanto de processador seria suficiente para a Após a troca da versão do sistema operacional,mesma carga de trabalho se o mainframe o mainframe entrou em processo de saturação eestivesse observando a Lei de Amdahl. não conseguiu atender todos os seus usuários.5.4 Indicadores de eficiência e produtividade A solução de contorno, criada pela gerência deProdutividade de uma unidade de produção é a tecnologia da informação, foi dar prioridade aorelação de sua saída e sua entrada (Equação 1). sistema de atendimento ao público, transferir osA produtividade varia devido às diferenças na lançamentos do sistema de manutenção detecnologia da produção e às diferenças no equipamentos para a baixa plataforma eambiente em que a produção ocorre. [FRIE93] atualizar o banco de dados durante o período da madrugada. Apesar das providências tomadas,Dentro da categoria de indicadores de a utilização do processador atingiu a média deprodutividade de T.I. estão os itens: 91%. Esse evento permitiu o desenvolvimento • Response time, de um projeto de melhoria de desempenho no • Throughput, mainframe da instalação, que não representa o • % CPU. objetivo deste artigo.A eficiência de uma unidade de produção é a 6.3 A soluçãocomparação entre o valor observado e o valor Para solucionar o problema apresentado foiótimo de sua saída e entrada. [FRIE93] implantado um projeto de ganho deO valor ótimo para processos realizados por desempenho a partir da reorganização docomputadores é dado pela Lei de Amdahl, que storage, que afirma que pelo menos 20% dosestabelece a relação entre o consumo esperado processadores estão sendo consumidos parade recurso para um dado volume processado. administrar filas em discos, e dessa forma, reduzindo a eficiência dos processos.Sartoratto&Carvalho CMG-Brasil 2007 p. 7
  • 8. A eficiência de mainframes medida através de conceitos de linha de produção e da Lei de AmdahlA metodologia tratada neste artigo foi utilizadaapenas para avaliar a eficiência do resultado 7. Análise dos resultadosalcançado pelo projeto de melhoria dedesempenho, sem interferir em seu Os resultados do projeto de melhoria dedesenvolvimento. desempenho serão analisados sob o conceito de eficiência proposto por este artigo.6.4 Melhorias obtidasOs resultados obtidos pelo projeto de melhoria A Figura 20 compara os valores de processadorde tempo de resposta estão relacionados pelas necessário e suficiente para realizar o processopróximas 3 figuras e registram os índices no mainframe antes do inicio do projeto depropostos por [ROGE05] e [HENN03] para melhoria de desempenho.aferição de desempenho de sistemas.A Figura 17 ilustra o tempo de transação antes edepois das melhorias. Fig. 20 – Processador necessário e suficiente - inicial Fig. 17 – Tempo de transação - antes e depois A Figura 21 representa a eficiência do equipamento antes do inicio do projeto de melhoria de desempenho.A Figura 18 ilustra a diferença na quantidade detransações por dia, antes e depois dasmelhorias. Fig. 21 – Índice de eficiência - inicial Fig. 18 – Transações por dia - antes e depois A Figura 22 compara os valores de processador necessário e suficiente após o encerramento doA Figura 19 registra a diferença da utilização do projeto de melhoria de desempenho.processador, antes e depois das melhorias. Fig. 22 – Processador necessário e suficiente - Fig. 19 – Uso do processador - antes e depois finalSartoratto&Carvalho CMG-Brasil 2007 p. 8
  • 9. A eficiência de mainframes medida através de conceitos de linha de produção e da Lei de AmdahlA Figura 23 representa a eficiência doequipamento ao final do projeto de melhoria dedesempenho. 9. Referências [AMDA67] E. Amdahl. Validity of the Single Processor Approach to Achieving Large Scale Computing Capabilities. FIPS Conference Proceedings, Vol. 30, pp. 483-485. Atlantic City: Fig. 23 – Índice de eficiência - final AFIPS Press (1967).A metodologia proposta apontou, no ambiente [AREN07] M. Arenales et al. Pesquisade estudo, que: (1) houve redução no uso de operacional para cursos de engenharia. Rio deprocessador, (2) houve aproximação da Janeiro: Campus (2007).quantidade de processador utilizado e daquantidade de processador ideal e (3) houve [COEL06] T. Coelli et al. An introduction to ndaumento da eficiência. Apesar de resultados efficiency and productivity analysis. 2 ed. Newsignificativos apresentados pelo projeto de York: Springer (2006).melhoria, eles não levaram o mainframe aoponto de eficiência máxima, incentivando a [FRIE93] H. Fried et al (editors). Thecontinuidade do projeto de melhoria de measurement of productivity efficiency:desempenho de sistemas. techniques and applications. Oxford: Oxford University Press (1993).8. ConclusõesEste trabalho desenvolveu um método para [GRAY00] J. Gray and P. Shenoy. Rules of thmedir a eficiência de processos executados em thumb in data engineering. 16 Internationalcomputadores de grande porte a partir da Conference on Data Engineering, San Diego, pprelação entre a quantidade de dados 3-12 (2000).processados e a quantidade de recursoscomputacionais utilizados. [HENN07] J. Hennessy and D. Patterson. Computer architecture: a quantitative approach.Desse forma equiparou um processo de T.I. a th 4 ed. San Francisco: Morgan Kaufmannum processo industrial que mede sua eficiência (2007).através da relação entre insumos e produtosfinais. [MENA02] D. Menascé and V. Almeida.Demonstrou que, mesmo bons resultados Capacity planning for web services: metrics,obtidos através dos indicadores de tempo de models and methods. Upper Saddle River:resposta, throughput e uso de processador, Prentice Hall PTR (2002).podem não levar um mainframe ao seu ponto deeficiência, apesar de melhorar sua [ROGE05] P. Rogers et al. ABC of z/OS Systemprodutividade. Conforme citado por [COEL06]: Programming V. 11: Capacity Planning andmedidas parciais da produtividade podem Performance Management. Manual técnicofornecer uma indicação enganadora da SG24-6327-00. Poughkeepsie, NY: IBM ITSOprodutividade total quando consideradas (2005).isoladamente. [SPRU07] W. Spruth. The future of mainframe.A visão global de eficiência é dada pela Lei de Euro CMG 2007 Nürnberg 23-25 Mai 2007.Amdahl, que completa 40 anos e permaneceválida nos dias atuais, de acordo com [STAL06] W. Stallings. Computer organization[GRAY00]. and architecture: designing for performance. 7 th ed. Upper Saddle River: Prentice Hall (2006).Sartoratto&Carvalho CMG-Brasil 2007 p. 9
  • 10. A eficiência de mainframes medida através de conceitos de linha de produção e da Lei de AmdahlAnexo: Metodologia da coleta de dados A metodologia utilizada neste trabalho, para o cálculo de eficiência de computador de grande porteutilizou a lei de Amdahl para sistemas equilibrados e dados encontrados em dois relatórios do RMF(Resource Measurement Facility) disponíveis em ambientes operacionais IBM: CACHE SUBSYSTEMACTIVITY e SUMMARY REPORT. A implementação da metodologia foi composta dos seguintes passos: Passo-1: Emissão do relatório SUMMARY REPORT para o período de 9:00 h às 16:00 h, com aopção do intervalo de amostra de 15 minutos. Passo-2: Emissão do relatório CACHE SUBSYSTEM ACTIVITY para o período de 9:00 h às 16:00h, com a opção do intervalo de amostra de 15 minutos. Passo-3: Coleta dos dados referentes ao uso de processador no relatório SUMMARY REPORTpara cada intervalo de 15 minutos. A Figura 24 indica o local dos dados relativos ao uso de processador no relatório SUMMARYREPORT. R M F S U M M A R Y R E P O R T PAGE 001 OS/390 SYSTEM ID IPO1 START 04/04/2005-09.00.00 REL. 01.03.00 RPT VERSION 1.3.0 END 04/04/2005-16.00.00 0 NUMBER OF INTERVALS 28 TOTAL LENGTH OF INTERVALS 06.55.38 -DATE TIME INT CPU DASD DASD JOB JOB TSO TSO STC STC SWAP DEMAND SERVICE TRANS MM/DD HH.MM.SS MM.SS BUSY RESP RATE MAX AVE MAX AVE MAX AVE RATE PAGING RATE RATE 04/04 09.00.00 14.59 96.4 29 325.4 22 21 14 12 87 85 0.00 1.50 177760 0.742 04/04 09.15.00 15.00 85.3 36 313.2 22 21 14 14 86 85 0.01 0.74 86917 1.920 04/04 09.30.00 14.59 89.4 48 331.8 22 21 15 14 86 85 0.01 1.36 91640 0.933 04/04 09.45.00 15.00 95.2 46 283.8 23 22 16 14 85 84 0.02 0.99 121956 2.234 04/04 10.00.00 14.59 98.3 37 303.7 25 23 15 12 84 83 0.03 0.49 208399 1.584 04/04 10.15.00 15.00 99.7 39 272.9 24 22 12 11 85 84 0.00 0.42 220982 0.582 04/04 10.30.00 15.00 98.2 36 264.8 23 22 15 13 85 84 0.01 0.91 154635 1.792 04/04 10.45.00 14.59 93.6 47 258.2 23 22 13 12 85 84 0.01 0.53 88828 1.653 04/04 11.00.00 14.59 93.5 41 258.6 22 21 12 11 87 85 0.00 0.22 98190 2.489 . . . -TOTAL/AVERAGE 91.7 43 244.4 25 21 22 12 88 85 0.01 0.93 106810 1.177 Fig. 24 – Relatório SUMMARY REPORT antes das melhorias operacionais Passo-4: Coleta dos dados referentes à quantidade de dados processados no período . Estãodisponíveis no relatório CACHE SUBSYSTEM ACTIVITY para cada intervalo de 15 minutos. Para estetrabalho, interessa os dados referentes à linha “ALL”. A Figura 25 auxilia a localizar as informações no relatório CACHE SUBSYSTEM ACTIVITY. Oscampos tem o nome de MB/s (megabyte por segundo) e representam a quantidade de dadosprocessados que trafegaram entre cada disco e a memória do computador, na forma de operações deleituras e gravações.Sartoratto&Carvalho CMG-Brasil 2007 p. 10
  • 11. A eficiência de mainframes medida através de conceitos de linha de produção e da Lei de Amdahl C A C H E S U B S Y S T E M A C T I V I T Y z/OS V1R4 SYSTEM ID CPAC START 04/04/2005-09.00.00 RPT VERSION V1R2 RMF END 04/04/2005-09.15.00 SUBSYSTEM 2105-01 CU-ID 1004 SSID 0001 TYPE-MODEL 2105-F20 ------------------------------------------------------------------------------------------- CACHE SUBSYSTEM DEVICE OVERVIEW ------------------------------------------------------------------------------------------- . . . ------------------------------------------------------------------------------------------- RAID RANK ACTIVITY ------------------------------------------------------------------------------------------- 0ID RAID DA HDD -------- READ REQ ------- ------- WRITE REQ ------- TYPE RATE AVG MB MB/S RTIME RATE AVG MB MB/S RTIME 0*ALL 14 0 0.039 0.5 11 0 0.057 0.2 20 00000 RAID-5 01 7 0 0.044 0.3 12 0 0.052 0.1 22 0001 RAID-5 01 7 0 0.038 0.2 11 0 0.063 0.1 18 Fig. 25 – Relatório CACHE SUBSYSTEM ACTIVITY com destaque para o campo MB/s Passo-5: Soma das quantidades de dados lidos e gravados em cada intervalo de 15 minutos, paratodos os discos ligados ao mainframe Passo-6: Montagem da tabela que consolida os dados coletados e os calculados, obtidos antesdos trabalhos de melhoria de desempenho. A Tabela 1 registra as regras de cálculos utilizadas pela metodologia. Os dados foram colocadosparcialmente para demonstrar como os cálculos foram realizados. • Coluna 1: data-hora, é cópia da coluna DATE-TIME do relatório SUMMARY REPORT. • Coluna 2: Quantidade instalada de MIPS (milhões de instruções por segundo), é a capacidade de processamento do mainframe declarada pelo fabricante. • Coluna 3: % Processador necessário: representa o percentual do recurso utilizado durante o processo, é cópia da coluna CPU-BUSY do relatório SUMMARY REPORT. • Coluna 4: MIPS necessários: representa o percentual do processador utilizado durante o processo, medido em milhões de instruções por segundo, é o resultado de coluna-2 X coluna- 3. • Coluna 5: MB/s (megabytes por segundo): quantidade de dados que trafegou entre os discos e a memória através de operações de leituras e gravações, é obtido através da soma de todos os registros totalizadores de leituras e gravações, segundo a regra do passo-5. • Coluna 6: MIPS suficientes: valor esperado pela lei de Amdahl para sistemas equilibrados, é obtido pela multiplicação da quantidade de dados lidos e gravados (coluna-5) por 8, conforme indicado pela Equação 2. • Coluna 7: % Processador Suficiente: é o percentual da coluna-6 em relação à coluna-2 (capacidade do mainframe).Sartoratto&Carvalho CMG-Brasil 2007 p. 11
  • 12. A eficiência de mainframes medida através de conceitos de linha de produção e da Lei de Amdahl Tabela 1 – Relação inicial dos dados coletados e calculados - (parcial) 1 2 3 4 5 6 7 MIPS % Processador MIPS MIPS % Processador Data Hora MB/s instalados Necessário Necessários Suficientes Suficiente 04/04 09:00 61 96,4 59 2,0 16,3 26,7 04/04 09:15 61 85,3 52 2,0 15,7 25,7 04/04 09:30 61 89,4 55 2,1 16,6 27,2 04/04 09:45 61 95,2 58 1,8 14,2 23,3 04/04 10:00 61 98,3 60 1,9 15,2 24,9 04/04 10:15 61 99,7 61 1,7 13,6 22,4 04/04 10:30 61 98,2 60 1,7 13,2 21,7 04/04 10:45 61 93,6 57 1,6 12,9 21,2 Passo-7: Realização dos trabalhos de melhoria de desempenho. Passo-8: Montagem da tabela que consolida os dados coletados e os calculados, obtidos depoisdos trabalhos de melhoria de desempenho. Passo-9: Análise de resultados.Sartoratto&Carvalho CMG-Brasil 2007 p. 12

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