PDF de programación - Configuración, sintonización y optimización

Configuración,
sintonización
y optimización

Remo Suppi Boldrito

P07/M2103/02289

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Configuración, sintonización y optimización

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Índex

Configuración, sintonización y optimización

Introducció ...............................................................................................

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1. Aspectos básicos .................................................................................
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1.1. Monitorización sobre UNIX System V ...........................................
8
1.2. Optimizando el sistema .................................................................. 15
1.3. Optimizaciones de carácter general ................................................ 19
1.4. Configuraciones complementarias ................................................. 19
1.5. Monitorización ............................................................................... 22

Actividades .............................................................................................. 31

Otras fuentes de referencia e información ...................................... 31

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Configuración, sintonización y optimización

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Introducción

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Un aspecto fundamental, una vez que el sistema está instalado, es la configu-
ración y adaptación del sistema a las necesidades del usuario y que las presta-
ciones del sistema sean lo más adecuadas posible a las necesidades que de él se
demandan. GNU/Linux es un sistema operativo-eficiente que permite un gra-
do de configuración excelente y una optimización muy delicada de acuerdo a
las necesidades del usuario. Es por ello por lo que, una vez realizada una ins-
talación (o en algunos casos una actualización), deben hacerse determinadas
configuraciones vitales en el sistema. Si bien el sistema “funciona”, es necesa-
rio efectuar algunos cambios (adaptación al entorno o sintonización) para per-
mitir que estén cubiertas todas las necesidades del usuario/servicios que presta
la máquina. Esta sintonización dependerá de dónde se encuentre funcionan-
do la máquina, y se llevará a cabo, en algunos casos, para mejorar el rendi-
miento del sistema, y en otros (además), por cuestiones seguridad (ver el
módulo 9, “Administrador de seguridad”). Cuando está en funcionamiento, es
necesario monitorizar el sistema para ver su comportamiento y actuar en con-
secuencia. Si bien es un aspecto fundamental, la sintonización de un operati-
vo muchas veces se relega a la opinión de expertos o gurús de la informática;
pero conociendo los parámetros que afectan al rendimiento, es posible llegar
a buenas soluciones haciendo un proceso cíclico de análisis, cambio de confi-
guración, monitorización y ajustes.

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1. Aspectos básicos

Antes de conocer cuáles son las técnicas de optimización, es necesario enume-
rar las causas que pueden afectar a las prestaciones de un sistema operativo
[Maj96]. Entre éstas, se pueden mencionar:

a) Cuellos de botella en los recursos: la consecuencia es que todo el sistema irá
más lento porque existen recursos que no pueden satisfacer la demanda a la que
se les somete. El primer paso para optimizar el sistema es encontrar estos cuellos
de botella y sus causas, conociendo sus limitaciones teóricas y prácticas.

b) Ley de Amdahl: según esta ley, “hay un límite de cuánto puede uno me-
jorar en velocidad una cosa si sólo se optimiza una parte de ella”; es decir,
si se tiene un programa que utiliza el 10% de CPU y se optimiza reduciendo
la utilización en un factor de 2, el programa mejorará sus prestaciones
(speedup) en un 5%, lo cual puede significar un tremendo esfuerzo no com-
pensado con los resultados.

c) Estimación del speedup: es necesario estimar cuánto mejorará para evitar
esfuerzos y costes innecesarios. Se puede utilizar la ley anterior para valorar
si es necesaria una inversión en tiempo o económica en el sistema.

d) Efecto burbuja: siempre se tiene la sensación de que, cuando se encuentra
la solución a un problema, surge otro. Una manifestación de este problema es
que el sistema se mueve constantemente entre problemas de CPU y problemas
de entrada/salida, y viceversa.

e) Tiempo de repuesta frente a cantidad de trabajo: si se cuenta con veinte
usuarios, mejorar en la productividad significará que todos tendrán más tra-
bajo hecho al mismo tiempo, pero no mejores respuestas individualmente;
podría ser que el tiempo de respuesta para algunos fuera mejor que para otros.
Mejorar el tiempo de respuesta significa optimizar el sistema para que las ta-
reas individuales tarden lo menos posible.

f) Psicología del usuario: dos parámetros son fundamentales: 1) el usuario es-
tará insatisfecho generalmente cuando se produzcan variaciones en el tiempo
de respuesta; y 2) el usuario no detectará mejoras en el tiempo de ejecución
menores del 20%.

g) Efecto prueba: las medidas de monitorización afectan a las propias medidas.
Se debe ir con cuidado cuando se realizan las pruebas por los efectos colaterales
de los propios programas de medida.

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Nota

Para optimizar hay que tener
en cuenta la saturación de los
recursos. Ley de Amdahl:
relaciona los conocimientos
de software y hardware dispo-
nible, el tiempo de respuesta
y el número de trabajos.

h) Importancia de la media y la variación: se deben tener en cuenta los resul-
tados, ya que si se obtiene una media de utilización de CPU del 50% cuando
ha sido utilizada 100, 0, 0, 100, se podría llegar a conclusiones erróneas. Es
importante ver la variación sobre la media.

i) Conocimientos básicos sobre el hardware del sistema por optimizar: para
mejorar una cosa es necesario “conocer” si es susceptible de mejora. El encar-
gado de la optimización deberá conocer básicamente el hardware subyacente
(CPU, memorias, buses, caché, entrada/salida, discos, vídeo...) y su interco-
nexión para poder determinar dónde están los problemas.

j) Conocimientos básicos sobre el sistema operativo por optimizar: del mis-
mo modo que en el punto anterior, el usuario deberá conocer aspectos mí-
nimos sobre el sistema operativo que pretende optimizar, entre los cuales se
incluyen conceptos como procesos y threads (creación, ejecución, estados,
prioridades, terminación), llamadas al sistema, buffers de caché, sistema de
archivos, administración de memoria y memoria virtual (paginación, swap)
y tablas del kernel.

1.1. Monitorización sobre UNIX System V

El /proc lo veremos como un directorio pero en realidad es un sistema de ar-
chivos ficticio, es decir, no existe sobre el disco y el kernel lo crea en memoria.
Éste se utiliza para proveer de información sobre el sistema (originalmente so-
bre procesos, de aquí el nombre) que luego será utilizada por todos los coman-
dos que veremos a continuación. A continuación veremos algunos archivos
interesantes (consultar la página del manual para más información):

/proc/1: un directorio con la información del proceso 1 (el número del directorio
es el PID del proceso)

/proc/cpuinfo: información sobre la CPU (tipo, marca, modelo, prestaciones...)

/proc/devices: lista de dispositivos configurados en el kernel.

/proc/dma: canales de DMA utilizados en ese momento

/proc/filesystems: sistemas de archivos configurados en el kernel.

/proc/interrupts: muestra cuales interrupciones están en uso y cuantas de ellas
se han procesado.

/proc/ioports: ídem con los puertos

/proc/kcore: imagen de la memoria física del sistema.

/proc/kmsg: mensajes generados por el kernel que luego son enviados a syslog.

/proc/ksyms: Tabla de símbolos del kernel.

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/proc/loadavg: carga del sistema

/proc/meminfo: información sobre la utilización de memoria.

/proc/modules: módulos cargados por el kernel.

/proc/net: información sobre los protocolos de red.

/proc/stat: estadísticas sobre el sistema.

/proc/uptime: desde cuando el sistema está funcionando.

/proc/version: versión del kernel.

Se debe tener en cuenta que estos archivos son visibles (texto) pero algunas ve-
ces los datos están en “crudo” y son necesarios comandos para interpretarlos,
que serán los que veremos a continuación.

Los sistemas compatibles UNIX SV utilizan los comandos sar y sadc para ob-
tener estadísticas del sistema (en FC incluidos dentro del paquete sysstat que
incluye además iostat u mpstat). Su equivalente en GNU/Linux Debian es atsar
(y atsadc), que es totalmente equivalente a los que hemos mencionado. El co-
mando atsar lee contadores y estadísticas del fichero /proc y las muestra por
la salida estándar. La primera forma de llamar al comando es:

atsar opciones t [n]n

donde muestra la actividad en n veces cada t segundos con una cabecera mos-
trando los contadores de actividad (el valor por defecto de n es 1). La segunda
forma de llamarlo es:

atsar -opciones -s time -e time -i sec -f file -n day#

El comando extrae datos del archivo especificado por -f (por defecto /var/
log/atsar/atsarxx, con xx el día del mes) y que fueron previamente guardados
por atsadc (se utiliza para recoger los datos, salvarlos y procesarlos y en Debian
está en /usr/lib/atsar). El parámetro -n puede ser utilizado para indicar el día del
mes y -s, -e la hora de inicio-final, respectivamente. Para activar atsadc, por ejem-
plo, se podría incluir en /etc/cron.d/atsar una línea como la siguiente:

@reboot root test -x /usr/lib/atsadc && /usr/lib/atsar/atsadc /var/log/atsar/atsa‘date +\%d‘
10,20,30,40,50 * * * * root test -x /usr/lib/atsar/atsa1 && /usr/lib/atsar/atsa1

La 1.ª crea el archivo después de un reinicio. La 2.ª guarda los datos cada 10
minutos con el shell script atsa1, que llama al atsadc.

En atsar (o sar), las opciones se utilizan para indicar qué contadores hay que
mostrar; algunos de ell