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1 Avaliação de Desempenho Aula 8 Universidade de São Paulo Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação Departamento de Sistemas de Computação Marcos José Santana Regina Helena Carlucci Santana Aferição de Sistemas Computacionais Benchmarks
2 Conteúdo 1.Planejamento de Experimentos 2.Análise de Resultados 3.Técnicas para Avaliação de Desempenho –Visão Geral das Técnicas para Avaliação de Desempenho –Técnicas de Aferição: Protótipos, Benchmarks e Monitores –Técnicas de Modelagem: Solução Analítica e por Simulação
4 Benchmarks Origem Estabelecimento de uma marca (mark) em uma mesa de trabalho para permitir medições Ponto fixo ou referência para comparações
5 Benchmarks Instrumento fixo, que permite comparar um novo registro (mark - marca) a um padrão preestabelecido, a partir de um ponto de observação (bench - banco) Exemplos: –Tábua das mares –Termômetro
7 Benchmarks Termômetro Vinho T = 38 O Febre!!! T = 36,5 O Normal Benchmark!!
8 Técnicas de Aferição Benchmarks Programa escrito em linguagem de alto nível, representativo de uma classe de aplicações, utilizado para medir o desempenho de um dado sistema ou para comparar diferentes sistemas
9 Benchmarks –Abordagem muito utilizada para a avaliação de desempenho por aferição –Ponto de referência que serve para fazer medições e comparações –Uso: Comparar desempenho de máquinas diferentes Reprojetar hardware e software Decidir sobre aquisição de sistemas Ajudar na otimização de programas Previsão de desempenho de aplicações em computadores específicos
10 Permitem avaliar o sistema como um todo, incluindo aspectos relacionados com: –Arquitetura do sistema –Eficiência do compilador –Sobrecarga do sistema operacional –Sobrecarga de comunicação –Identificam pontos fortes e fracos de um sistema em particular ou de aplicações Benchmarks
11 Como escolher um benchmark? –Ideal -> aplicação do usuário –O ideal pode ser inviável quando os sistemas são de propósito geral –Utilização de benchmarks representativos de alguma categoria Programa que possa ser avaliado facilmente Programa que possua larga distribuição
12 como escolher um Benchmark: programa escrito em linguagem de alto nível; representativo de alguma categoria de programação; programa que possa ser avaliado facilmente; programa que possua larga distribuição. Benchmarks
13 Divididos em: –Benchmark de componente; –Benchmark de sistema; –Benchmark de aplicação – utiliza programas representativos –Benchmark sintético - imitam ambientes de execução de programas reais. Geram dados estatísticos Benchmarks
28 Tipos de Benchmarks Linpack –Trata-se de um benchmark de Kernel, desenvolvido a partir do Pacote Linpack de Rotinas de Álgebra Linear em 1976 –Foi originalmente escrito e muito utilizado em Fortran, porém possui versão em C –Solução de uma matriz 100x100 utilizando decomposição L/U pelo método de Eliminação de Gauss (Linpack100) –Resultado: MFLOPS
29 Tipos de Benchmarks Características do Linpack –Por ser um benchmark numérico, possui alto desempenho em operações de ponto flutuante. –Resultado é mostrado em Mflops/s –Trata-se de um programa pequeno, portanto muito ágil para ser executado –Maior capacidade com resolução de matrizes 300x300 e 1000x1000
30 Tipos de Benchmarks Dhrystone –Benchmark sintético publicado por seu autor Reinhold Weicker da Siemens Nixdorf em 1984 –Dhrystone é aplicável em sistemas não numéricos com tipos de dados inteiros, como sistemas operacionais, compiladores, editores de texto, etc –Resultado: número de loops por segundo
31 Tipos de Benchmarks Características do Dhrystone –Não analisa operações de ponto flutuante –Processadores RISC possuem melhor desempenho que processadores CISC –Leva em consideração a localidade dos operadores –Para análise de processadores diferentes deve- se utilizar compilações de mesma linguagem para o Dhrystone
32 Tipos de Benchmarks Livermore Fortran Kernels –Este benchmark foi criado em 1970 por F.H. McMahon –Consiste de 24 kernels ou loops de processamento numérico –Analisa desempenho de computadores e compiladores em operações com ponto flutuante
33 Tipos de Benchmarks http://www.osc.edu/supercomputing/computing/metrics.shtml Ohio Supercomputer Center Livermore Fortran Kernels executado em diferentes máquinas
34 Tipos de Benchmarks Sieve of Eratosthenes –Um dos mais famosos para PCs –Também conhecido como Primes –Baseado em cálculo de números primos –É historicamente importante pela frase: A performance de Sieve of Eratosthenes de um compilador em relação a outro, provavelmente vendeu mais compiladores para algumas companhias que qualquer outro benchmark na história
35 Tipos de Benchmarks The Perfect Benchmark –Destina-se a avaliação de desempenho em supercomputadores –Formado por 13 programas de várias áreas da engenharia e científicas –Possui mais de 60.000 linhas de código Fortran
36 Tipos de Benchmarks EuroBen Benchmark Criado pelo EuroBen Group (estabelecido em 1990 por um grupo de pessoas que estava preocupada em obter um perfil de performance em computadores científicos de alta performance) Idéia principal: Caracterizações de performance com medidas genéricas para computadores de alto desempenho não podem ser feitas, especialmente entre arquiteturas vetoriais e paralelas
37 Tipos de Benchmarks EuroBen Benchmark –Medidas relevantes para avaliação de desempenho em: (exemplos) Banco de Dados: Transações por segundo Programas Científicos: número de operações por segundo Redes: Taxa de transferência –Portanto, EuroBen enfatiza a(s) característica(s) principais de cada tipo de aplicação em sua análise de desempenho http://www.euroben.nl/reports.html EuroBen Benchmark reports and Overview of recent supercomputers
38 Tipos de Benchmarks SPEC Benchmarks –SPEC (System Performance Evaluation Cooperative ou Standard Performance Evaluation Corporation) fundada em Outubro de 1988 por Apollo, Hewlett-Packard, MIPS e Sun Microsystems. –Possui como meta, realismo de medidas de sistemas computacionais avançados para a indústria e educação dos consumidores quanto aos aspectos de desempenho.
39 Tipos de Benchmarks SPEC Benchmarks –CPU –Aplicações Gráficas –Aplicações de Alto Desempenho MPI e OpenMP –Cliente/Servidor Java Projetado para medir o desempenho de servidores rodando aplicações Java –Mail Servers Mede desempenho de servidores de e-mail –Network File Systems –Web Servers Simula usuários enviando requisições
40 Benchmarks para Arquiteturas Paralelas e Sistemas Distribuídos: problemas com MIPS e MFLOPs não basta somá- los: comunicação; balanceamento; etc. cada tipo de arquitetura benchmark específico; Exemplos: PING e PING-PONG: utilizados na avaliação de comunicação; TTCP: avaliação de comunicação usando TCP ou UDP. Benchmarks
41 WebStone Desenvolvido pela Silicon Graphics Objetivo: Medir desempenho de software e hardware de servidores Web Versão 2.0.1 Testa o servidor Web server, incluindo sistema operacional, CPU e velocidade de acesso a rede. Não testa influência da velocidade de acesso ao disco Principais medidas –Throughput máximo –Tempo médio de resposta
42 WebStone Arquitetura –Processos mestre e clientes computação distribuída clientes geram requisições ao servidor mestre recolhe dados e gera um relatório final
43 WebStone Carga –Parâmetros de especificação Número de clientes think time = 0 Tipo de página tamanho e freqüência de acesso Número de páginas Número de máquinas clientes –Métodos de acesso: HTML- retorna um arquivo para o cliente CGI – executa outro programa utilizando o protocolo Common Gateway Interface API – passa a requisição para a Application Programming Interface
44 WebStone Resultados
45 httperf Ferramenta para medir o desempenho de servidores Web Gera várias cargas HTTP Arquitetura –Maior independência do SO Única thread Mecanismo próprio de Timeout –Três módulos HTTP –Gerenciamento de conexões –Geração de requisições http Geração de carga –Regras para a geração de requisições Coleta de estatísticas
46 httperf Carga –Conexões persistentes e requisições em cascata –Geradores de carga Geração de requisições –Requisições a uma taxa fixa. Padrão 1 req/con –Sessões a uma taxa fixa. 1 sessão várias rajadas de requisições. Think time 0. Geração de URLs –Seqüência de URLs que devem ser acessadas no servidor.
47 httperf Resultados
48 httperf Resultados
49 Surge Simula uma coleção de usuários acessando um servidorWeb Arquitetura –Conjunto de clientes conectados a um servidor Web –Cliente Conjunto de threads especificado pelo usuário requisições a documentos no servidor estados ON e OFF –ON transferência de arquivos –OFF Ativo e Inativo
50 Concluindo.... Benchmarks podem ser utilizados para verificar diversos tipos de sistemas... –Servidores Web, –Banco de dados, –Processadores, –Redes de comunicação
51 Concluindo.... sendo utilizados com diferentes objetivos... Codificação de vídeo e edição de imagens, Jogos, Processamento intensivo, Processamento de textos, etc.
52 Concluindo.... Querendo avaliar diferentes características... Produtividade Desempenho Confiabilidade, etc.
53 O importante é... Escolher o Benchmark adequado, Aplicar o Benchmark de forma adequada, Analisar os resultados obtidos com critério.
54 Técnicas de Aferição
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