PDF de programación - Monitorización de sistemas y programas

Monitorización

de sistemas y programas

¿Cómo medir el
rendimiento de un
sistema informático?

Usuarios, administradores y diseñadores

Evaluación y modelado del rendimiento de los sistemas informáticos: Monitorización de sistemas y programas

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Contenido

Medida por detección de eventos
Medida por muestreo

2. Monitores de actividad

Monitores software, hardware e
híbridos

1. Introducción

3. Monitorización en Unix
Carga media de un sistema
Herramientas de monitorización
Análisis con SarCheck©

4. Análisis de programas

(profiling) en sistemas Unix
Análisis por funciones: gprof
Análisis por líneas: gcov

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1. Introducción

Técnicas de medida:

detección de eventos y muestreo

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1

La medida

Carga

¿Qué está
ocurriendo?

Problema de la medida

– ¿Qué información?
– ¿Cómo se puede extraer y dónde grabarla?

El instrumento de medida puede perturbar el

funcionamiento del sistema

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Técnicas de medida

¿Cómo se toman medidas del sistema?

– Cada vez que ocurre un evento
– Cada periodo fijo de tiempo

Medida por muestreo

Medida por detección

de eventos

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Detección de eventos

Estado del sistema

– Contenido de todas las

memorias

Evento

– Provoca un cambio del estado

Volumen de información

recogida
– Depende de la frecuencia de

los eventos

Ei-1

Ei

Ejemplos de eventos:

– Inicio/fin de la ejecución de un

programa

– Activación de las señales RD*

y WR* de memoria

– Acierto/fallo en memoria cache
– Atención a un dispositivo

periférico

– Abrir/cerrar un fichero

Una gran parte de los eventos

(no todos) pueden ser
detectados por software

Estado i-1

Estado i

Estado i+1

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2

Muestreo

Observación a intervalos regulares o aleatorios

– Análisis estadístico de datos más fácil
– Volumen de información recogida y precisión: dependen de T

T

T

T

Medidas

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2. Monitores de actividad

Monitores software, hardware e híbridos

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Concepto de monitor

Herramienta diseñada para observar la actividad de un

sistema informático mientras es utilizado por los usuarios

Monitor

Carga

Acciones típicas de un monitor

– Observar el comportamiento
– Recoger datos estadísticos
– Analizar estos datos
– Mostrar los resultados

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3

Utilidad de los monitores

Administrador

– Conocer la utilización de los recursos (detección de cuellos de

botella)

– Ajustar los parámetros del sistema (Entonar)

Analista

– Parametrizar la carga real.
– Calcular los parámetros de entrada a modelos del sistema

(analíticos o simulación).

Sistema

– Adaptarse dinámicamente a la carga

Desarrollo de aplicaciones: entender su funcionamiento:

entonarlas.

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Atributos de los monitores

Precisión

– Calidad de la medida

Resolución

– Frecuencia de medida

Ámbito o dominio de medida

– Qué mide

Costa
Facilidad de instalación y uso

Interferencia o sobrecarga

(overhead)
– Diferentes grados de

intrusismo

Monitor

Sistema
informático

Sistema
informático

Monitor

Sistema
informático
Monitor

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Implementación de los monitores

Software

– Programas instalados en el sistema

Hardware

– Dispositivos externos al sistema

Híbridos

– Utiliza los dos tipos anteriores

Los más
habituales

Entornos

muy

específicos

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4

Situación de los monitores



Sistema informático

Monitor
software

Sondas

electromagnéticas

Monitor
hardware

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Monitores software

Son los más usados
Activación → Ejecución de instrucciones → Sobrecarga
Implementación

– Adición de un nuevo programa
– Modificación del software a medir
– Modificación del sistema operativo

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Monitores hardware

Instrumentos independientes (externos) del sistema a

monitorizar conectados a este mediante sondas
electromagnéticas

Ventajas

– No usan recursos del sistema monitorizado
– Rapidez (circuitos electrónicos)

Inconvenientes

– Los sistemas no facilitan la instalación de sondas
– Personal especializado para su operación
– Hay magnitudes no accesibles por hardware
– Costosos

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5

Monitores híbridos

Parte hardware

– Actúa como un dispositivo de I/O que guarda, analiza y procesa

la información enviada por la parte software

Parte software

– Código añadido al SO: instrucciones especiales de I/O
– Actúa como una sonda que recoge información y la envía a la

parte hardware

Monitor híbrido

Software

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Monitores: clasificación

De acuerdo a cómo organizan la información:
Orientados a clases: realizan medidas a nivel de

programa.

Orientados a recursos: organizan la información por
recursos (utilizaciones, tiempos de servicio, longitudes
media de cola, etc) y no están al tanto de qué procesos
usan tales recursos ni en qué medida.

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3. Monitorización en Unix

Herramientas de medida:

time, who, w, uptime, ps, top, vmstat,

df, du, hdparm, sar, mpstat, iostat

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6

time

Mide el tiempo de ejecución de un programa

– Refleja la percepción de las prestaciones del sistema por parte

del usuario
• real: tiempo total usado por el sistema (tiempo de respuesta)
• user: tiempo de CPU ejecutando en modo usuario (user-state

CPU time)

• sys: tiempo de CPU en modo supervisor (system-state CPU

time) ejecutando código del núcleo

%time quicksort
real 6m 23s
3m 50s
user
sys
2m 10s

Tiempo de respuesta = real = 383 s
Tiempo de CPU = user+sys = 360 s (94% del total)
Tiempo de espera = real-(user+sys) = 23 s (6% del total)
consumido en espera de I/O o en la ejecución de otros programas

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who y w

who: quién está conectado al sistema (logged on)

fede
xavi

:0 Oct 30 15:07 (console)
pts/0 Oct 30 17:45 (paraiso.disca.upv.es)

w: quién está conectado al sistema (logged on) y qué

hace

1:38pm up 4:27, 18 users, load average: 0.04, 0.03, 0.04

% w
USER TTY FROM LOGIN@ IDLE JCPU PCPU WHAT
jaume
ttyp1 kaizen.gap.upv.e 9:17am 2:02m 2:48 0.48s -sh
ttyp2 10:28am 51:02 0.14s 0.03s rlogin ma
fede
:0 songoku.disca.up 1:20pm ? 7:32 ? -
xavi
pperez
ttyp3 10:02am 29:22 0.18s 0.14s ssh tiberio.

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Carga media del sistema Unix

Estados básicos de un proceso

– En ejecución (running process)
– En espera

• Dispone de todo menos de la CPU (runnable process)
• Bloqueado en una operación de I/O (blocked process)

La cola de procesos del núcleo (run queue) está formada

por aquellos que pueden ejecutarse (runnable)

Carga media (system load average): número medio de

procesos en ejecución y en la cola del núcleo

blocked

runnable

running

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7

uptime

Tiempo que lleva el sistema en marcha y la carga media

que soporta

% uptime

1:21pm up 1 day, 4:09, 18 users, load average: 1.04, 0.30, 0.09

Hora actual

Tiempo en marcha

Último minuto

15 últimos minutos

5 últimos minutos

– Estimación de la carga

• Operación normal: hasta 3
• Muy alta: entre 4 y 7
• Excesivamente alta: mayor que 10

– La carga se tolera según la configuración de cada sistema

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Evolución típica de la carga media

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ps (process status)

Información sobre el estado de los procesos del sistema

– Es una de las herramientas más importantes empleadas en

tareas de monitorización

– Tiene una gran cantidad de parámetros

$ ps aur
USER PID %CPU %MEM VSZ RSS TTY STA