Analyse von Systemperformanz

Prof. Anja Feldmann, Ph.D. und Dr. Manfred Jobmann

Folien und andere Materialien zur Vorlesung

Bereich:	Informatik II, " Technische Informatik und systemnahe Programmierung ", 2.4 "Bewertung von Rechensystemen", Wahlpflichtvorlesung
Stundenzahl:	4 SWS (2x2 SWS) Vorlesung mit integrierten Übungen
Zeit und Ort:	Di. 12 - 14 Uhr, MI HS 3 Beginn: Di, 20.04.04 Do. 14 - 16 Uhr, MI HS 3

Inhalt:

Performanz ist ein Schlüsselkriterium im Design, der Beschaffung und in der Benutzung von Computersystemen. Dabei gilt es eine Abwägung zwischen Kosten und Leistung zu berücksichtigen. Den Studierenden soll die Bedeutung der Analyse der Performanz komplexer Systeme während ihres ganzen Lebenszyklus' nahe gebracht werden. Sie sollen lernen

die Schlüsselfaktoren von Applikationen und Systemen zu erkennen, die die Systemperformanz wesentlich beeinflussen, inklusive Engpasserkennung und Systemcharakterisierung;
Systeme zu vergleichen und deren Feinabstimmung vorzunehmen;
für die Analyse von Systemperformanz geeignete Modelle auszuwählen, zu bewerten und zu entwickeln;
Verfahren und Werkzeuge kennen und anwenden zu lernen, um Kapazitätsplanung und Vorhersagen durchführen zu können;

Entsprechend sind als Inhalte der Vorlesung folgende Schwerpunkte vorgesehen:

Evaluationstechniken, Leistungsmetriken und Workloads
Angemessenes Vorgehen bei der Leistungsmessungen
Statistische Techniken
Design von Experimenten
Simulation und analytische Modellierung
Beispiele

Geplanter Inhalt im Detail:

Übersicht über Performanzanalyse (PA):
1. PA bzgl. des Lebenszyklus' eines Systems:
  Entwurf, Entwicklung, Beschaffung, Betrieb
2. Allgemeines Vorgehen, häufige Fehler- und ihre Ursachen
3. PA als "Werkzeugkasten" verschiedener Techniken
4. Metriken für die PA
Last, Lastbeschaffung, Lastcharakteristiken und -modelle
1. Lasttypen und ihre -repräsentation
2. Messmethoden und -techniken, Messmonitore
3. Kernels, Benchmarks, Traces
4. Statistiken, Stochastische Modelle: Verteilungen, Prozesse
5. Instrumentierung von Systemen zur Lastbeschaffung
Planung von Experimenten
1. Faktorial Design
2. Sensibilitätsanalyse
Simulation in der PA
1. Simulationstechnik, i.b. Simulation diskreter Ereignisse
2. Simulationswerkzeuge: Simulationssprachen, Simulatoren
3. Eingabemodellierung: Zufallszahlen, Wahrsch.-Modelle und -verteilungen, Traces
4. Ausgabe-/Ergebnisanalyse: statistische Verfahren zur Schätzung von Momenten und
5. Konfidenzintervallen, Verteilungen, Zeitreihenanalyse
6. Simulationsmodelle: Abbildungstreue, Validierung, Kalibrierung
Analytische Modellierung
1. Basismodelle aus der Warteschlangentheorie
2. Modellannahmen und -voraussetzungen
3. Grundlegende operationale Gesetze, i.b. Little's Gesetz
4. Stochastische Modelle: M/M/1 und Varianten
Fallstudien
1. Random-Early-Detection (RED)
2. Web-Proxy
3. Internetverkehr

Hörerkreis:

Studierende im Hauptstudium, Informatik II
i.b. Bereich 2.4 Bewertung von Rechensystemen

Voraussetzungen: Stoff des Informatik-Grundstudiums

Empfehlenswert für:

Rechnerbausteine und Rechnerarchitektur
Betriebssysteme, Rechnernetze und vert. Systeme
Bewertung von Rechensystemen

Die Vorlesung dient als Voraussetzung und Grundlage für andere Veranstaltungen des LS VIII (Netzwerkarchitekturen), i.b. für ein darauf aufbauendes Praktikum und für vertiefende Vorlesungen im Bereich "Diskrete Simulation" und/oder "Quantitative Modelle von Rechensystemen".

Übungsschein: Auf Wunsch für Studierende des Informatik Bachelor-Studiengangs und -Nebenfachs

Literatur:

The Art of Computer Systems Performance Analysis
Raj Jain
John Wiley & Sons, Inc.
Weitere Angaben in der Vorlesung

Sprechstunde:
FMI Garching, Raum 01.08.061, sowie nach den Veranstaltungen
Telefon: 089/289 18000
E-Mail: jobmann@informatik.tu-muenchen.de