4. Systemy webowe z zadanym czasem odpowiedzi
4.2. System MLF szeregowania i dystrybucji żądań HTTP w środowisku
4.2.3. Badania dotyczące systemu MLF
W celu oceny własności systemu MLF przeprowadzone zostały badania symulacyjne. Program symulacyjny składał się z następujących modułów: mo-dułu generatora, momo-dułu przełącznika MLF, momo-dułu serwera WWW i momo-dułu serwera bazodanowego.
Na rys. 4.13 przedstawiony został schemat zastosowanego modelu symu-lacyjnego. Schemat ten podobny jest do schematu zastosowanego przy badaniu metody LFNRD.
klient
CPU
DYSK
Serwer WWW Serwer bazodanowy
CPU
DYSK Serwer WWW
CPU
DYSK
Serwer WWW Serwer bazodanowy
Przełącznik MLF klient klient Serwer bazodanowy Generator żądań … … … …
Rys. 4.13. Schemat modelu symulacyjnego wykorzystanego w badaniach symulacyjnych nad systemem MLF
Moduł generatora żądań w programie symulacyjnym został skonstruowa-ny w taki sam sposób jak moduł generatora opisaskonstruowa-ny w rozdz. 4.1.4. Natomiast moduł serwera WWW i serwera bazodanowego został skonstruowany w taki sposób jak zostało to opisane w rozdz. 3.1.3.
Moduł przełącznika MLF w programie symulacyjnym pracował w sposób opisany w rozdz. 4.2.2. Dodatkowo w module przełącznika zaimplementowane zostały inne algorytmy dystrybucji żądań, które są obecnie stosowane w rozwiązaniach przemysłowych lub znane są z literatury. Do zaimplemento-wanych metod i algorytmów należały: MLF, LFNRD, LARD, CAP, RR.
W trakcie prowadzonych eksperymentów symulacyjnych wyliczane były średnie wartości satysfakcji, średnie wartości czasów odpowiedzi na żądania HTTP, czasy odpowiedzi dla całych stron. Eksperymenty symulacyjne przepro-wadzone zostały dla czterech różnych wariantów konfiguracji serwerów i żądanych czasów odpowiedzi dla stron. W pierwszych dwóch wariantach wy-korzystany został klaster zawierający trzy homogeniczne serwery WWW i bazodanowe (klaster ten oznaczony został na rysunkach Hom3s). W pierw-szym wariancie prowadzone były badania dla czasów tmaxs =300ms
i tmaxh =600ms (wartość tmaxh podobnie jak w eksperymentach prowadzonych dla metody WEDF była dwukrotnie większa niż tmaxs ).
W drugim wariancie przyjęte zostały czasy tmaxs =500ms
i tmaxh =1000ms. W trzecim wariancie klaster zawierał pięć homogenicznych serwerów WWW i bazodanowych przy przyjętych czasach tmaxs =300ms
i tmaxh =600ms (klaster oznaczony został na rysunkach Hom5s). W ostatnim wariancie wykorzystany został klaster heterogeniczny zawierający trzy serwery WWW i bazodanowe, przy czym jeden zestaw serwera WWW i bazodanowego miał wydłużone wszystkie czasy obsługi żądań o 33% na poszczególnych sta-nowiskach obsługi (oznaczenie na rysunkach Het1s/2s). Dla tego wariantu przy-jęte zostały czasy tmaxs =300ms i tmaxh =600ms.
Na rys. 4.14 przedstawione zostały wykresy średnich wartości satysfakcji w funkcji obciążenia serwisu, czyli liczby nowych klientów przybywających na sekundę. Na rys 4.15a przedstawione zostały wykresy średnich czasów odpo-wiedzi na żądania HTTP w funkcji obciążenia natomiast na rys. 4.15b zaprezen-towane zostały wykresy dystrybuanty czasów odpowiedzi dla stron dla poszcze-gólnych algorytmów dystrybucji żądań.
Z wykresów na rys. 4.14 wynika, że największe wartości satysfakcji, zwłaszcza przy większym obciążeniu, uzyskane zostały dla metody MLF. Przy małym obciążeniu dla wszystkich metod i algorytmów średnie wartości satys-fakcji były zazwyczaj powyżej 0,98.
a) 0,93 0,94 0,95 0,96 0,97 0,98 0,99 1 88 90 92 94 96 98 100 102 104 106 108 110 obciążenie [liczba nowych klientów/s]
sa ty sf ak cj a MLF LFNRD LARD CAP RR b) 0,95 0,96 0,97 0,98 0,99 1 88 90 92 94 96 98 100 102 104 106 108 110 obciążenie [liczba nowych klientów/s]
sa ty sf ak cj a MLF LFNRD LARD CAP RR c) 0,93 0,94 0,95 0,96 0,97 0,98 0,99 1 164 166 168 170 172 174 176 178 180 182 184 obciążenie [liczba nowych klientów/s]
sa tysf akcja MLF LFNRD LARD CAP RR d) 0,94 0,95 0,96 0,97 0,98 0,99 1 80 82 84 86 88 90 92 94 96 98 100 102 104 obciążenie [liczba nowych klientów/s]
sa ty sf ak cj a MLF LFNRD LARD CAP RR
Rys. 4.14. Średnia wartość satysfakcji w funkcji obciążenia dla wariantów: a) tmaxs =300ms, tmaxh =600ms, Hom3s, b) tmaxs =500ms, tmaxh =1000ms, Hom3s, c) tmaxs =300ms, tmaxh =600ms, Hom5s, d) tmaxs =300ms, tmaxh =600ms, Het1s/2s
a) 0 5 10 15 20 25 88 90 92 94 96 98 100 102 104 106 108 110
obciążenie [liczba nowych klientów/s]
cza s o dp ow ie dzi [ m s] MLF LFNRD LARD CAP RR b)
czas odpowiedzi strony [ms]
max
t
Rys. 4.15. a) Średnie czasy odpowiedzi na żądania w funkcji liczby nowych klientów dla wa-riantu tmaxs =300ms, tmaxh =600ms, Hom3s, b) Dystrybuanta czasów odpowiedzi dla strony
przy obciążeniu 100 klientów/s dla wariantu tmaxs =300ms, thmax=600ms, Het1s/2s
Dobre wyniki dla metody MLF zostały otrzymane zarówno dla homoge-nicznych klastrów serwerów webowych jak i klastra heterogenicznego.
Z wykresów prezentowanych na rys. 4.15a wynika, że najkrótsze czasy odpowiedzi na żądania HTTP w badaniach dla klastra Hom3s uzyskane zostały dla algorytmu LFNRD. Wnioskować więc można, że uzyskanie krótkich czasów odpowiedzi na pojedyncze żądania nie zapewnia uzyskania wysokiej satysfakcji. Podobne wyniki uzyskane zostały dla metody szeregowania WEDF.
Ostatni z prezentowanych wykresów (rys. 4.15b) przedstawia dystrybuan-ty czasów odpowiedzi dla całych stron. Wyniki przedstawione zostały dla meto-dy MLF oraz algorytmów meto-dystrybucji LFNRD i LARD (dla pozostałych algo-rytmów system przy danym obciążeniu był przeciążony). Jak wynika z wykresu dystrybuanta dla metody MLF przechodzi nad wykresami pozostałych dystrybu-ant dla czasu odpowiedzi stron dłuższych niż 75 ms. Oznacza to, że dla metody MLF najmniejsza liczba stron uzyskała czasy odpowiedzi dłuższe niż 75 ms.
Podobnie jak dla pozostałych algorytmów opisanych w poprzednich roz-działach przeprowadzone zostały badania, mające na celu określenie wydajności
przełącznika MLF oraz obliczona została pesymistyczna czasowa złożoność ob-liczeniowa algorytmów podejmowania decyzji. Ponieważ wyniki badań wydaj-ności dla pozostałych algorytmów dystrybucji żądań zostały zaprezentowane w tabeli 3.3, dlatego przedstawione zostaną jedynie wyniki dla metody MLF. Liczba żądań obsługiwanych na sekundę przez komputer opisany w rozdz. 3.1.3 dla metody MLF wynosi 606 tysięcy żądań na sekundę, natomiast średni czas odpowiedzi na żądanie wynosi 0,00165 ms. Liczba obsługiwanych żądań dla przełącznika MLF jest nieznacznie mniejsza niż dla przełącznika LFNRD.
Ponieważ w przełączniku MLF wykorzystywane są dwa algorytmy po-dejmowania decyzji, w których decyzje podejmowane są w różnych momen-tach, dlatego złożoność obliczeniowa powinna być dla nich wyznaczona osobno. Złożoność obliczeniową algorytmu stosowanego w części szeregującej można wyznaczyć w podobny sposób jak dla systemu WEDF i wynosi
)
(logN G ara
O + + , gdzie N jest liczbą rodzajów obiektów pobieranych
w ramach serwisu, G jest liczbą obiektów zagnieżdżonych w stronie,
ara
jest liczbą żądań równocześnie obsługiwanych. Złożoność obliczeniową algorytmu stosowanego w części przełączającej można wyznaczyć w podobny sposób jak dla systemu LFNRD i wynosi ona O(S), gdzie S jest liczbą serwerów WWW pracujących w klastrze.Ze względu na wyniki przeprowadzonych badań wydajności przełącznika MLF oraz analizy pesymistycznej czasowej złożoności obliczeniowej, w której występują zależności liniowe oraz logarytmiczne, można stwierdzić, że odpo-wiednio skonstruowany przełącznik może wydajnie obsługiwać serwis webowy i nie powinien stać się „wąskim gardłem” systemu.
Po przeprowadzeniu badań symulacyjnych opisanych powyżej oraz pre-zentowanych w [210] wnioskować można, że dzięki zastosowaniu metody MLF w lokalnych klastrach webowych możliwe jest zapewnienie czasu odpowiedzi nie dłuższego niż zadany dla całych stron WWW, nawet przy dużym obciążeniu serwisu, graniczącym z obciążeniem maksymalnym, który serwis może przyjąć.