Überlast in Rechensystemen: Modellierung und Verhinderung

ISBN-13: 9783540189442 / Niemiecki / Miękka / 1988 / 176 str.

Hans-Ulrich Heiß

Opis

Dieses Buch ist eine leicht gekurzte, uberarbeitete Fassung der Karlsruher Dissertation des Verfassers. Das Buch befasst sich mit dem Problem der Uberlast in auftragsverarbeitenden Systemen. Eine Steigerung der Auftragslast in solchen Systemen bewirkt oft zunachst auch eine Steigerung des Durchsatzes, dann wird jedoch ein Sattigungspunkt erreicht, bei dessen Uberschreiten der Durchsatz jah abfallt. Dieser vor allem vom virtuellen Speicher her als Thrashing bekannte und gefurchtete Effekt ist auch in Paketvermittlungsnetzen und Datenbanken vorzufinden und entpuppt sich zunehmend als allgemeines Phanomen. Um den drohenden Leistungsabfall zu verhindern, muss die Auftragslast entsprechend begrenzt werden. Wahrend bisherige Ansatze sich diesem Phanomen auf den jeweiligen Gebieten in sehr dedizierter und spezifischer Weise naherten, wird hier ein Ansatz verfolgt, der keinerlei Kenntnisse uber interne Zusammenhange in den Systemen benotigt, sondern mit der Betrachtung der beiden extern beobachtbaren Grossen Last und Durchsatz auskommt und so der Allgemeinheit des Effektes Rechnung tragt. Insbesondere werden folgende Themen behandelt: Modellierung des Uberlastphanomens im Rahmen der Warteschlangentheorie, Integration von Mechanismen zur Lastkontrolle, Entwicklung von Regelverfahren zur online-Kontrolle der Last bei dynamischem Verhalten. Das Buch wendet sich an alle, die an einem verbesserten Verstandnis dieses haufig anzutreffenden Phanomens interessiert oder mit Kontrollmechanismen zur Vermeidung eines Uberlasteffektes befasst sind."

Spis treści

1 Überlast in Rechensystemen.- 1.1 Das Überlastphänomen.- 1.2 Ursachen der Überlast.- 1.3 Das Überlastproblem in der Literatur.- 1.4 Motivation, Zielsetzung und Vorgehensweise.- 2 Die Einzelstation mit Überlast.- 2.1 Das unbegrenzte System.- 2.2 Die Einzelstation mit Abweisung.- 2.2.1 Eigenschaften.- 2.2.2 Durchsatzbegrenzende Faktoren.- 2.2.3 Ansätze zur Regelung.- 2.3 Einzelstation mit Aufstauen.- 3 Netze von Überlaststationen.- 3.1 Allgemeine Eigenschaften.- 3.1.1 Typisierung und Beschreibung.- 3.1.2 Lokale und globale Lastabhängigkeit.- 3.1.3 Reduzierbarkeit von Netzen durch Norton’s Theorem.- 3.2 Offene Netze.- 3.2.1 Offene Netze ohne Lastkontrolle.- 3.2.2 Überlastkontrolle durch Abweisung.- 3.2.2.1 Lokale Lastabhängigkeit.- 3.2.2.2 Globale Lastabhängigkeit.- 3.2.3 Überlastkontrolle durch Aufstauen.- 3.2.3.1 Lokale Lastabhängigkeit.- 3.2.3.2 Globale Lastabhängigkeit.- 3.3 Geschlossene Netze.- 3.3.1 Das geschlossene Netz ohne Lastkontrolle.- 3.3.2 Überlastkontrolle durch Aufstauen.- 3.3.2.1 Lokale Lastabhängigkeit.- 3.3.2.2 Globale Lastabhängigkeit.- 3.4 Optimale Lastkontrolle.- 3.4.1 Globale optimale Überlastkontrolle.- 3.4.2 Lokale optimale Überlastkontrolle.- 4 Das Überlastproblem unter dynamischen Aspekten.- 4.1 Dynamisches Verhalten von Rechensystemen.- 4.1.1 Notwendigkeit dynamischer Sichtweise.- 4.1.2 Modellierung des dynamischen Verhaltens von Rechensystemen.- 4.2 Das dynamische Überlastproblem.- 4.3 Das dynamische Überlastproblem aus regelungstheoretischer Sicht.- 4.4 Messung von Leistungsgrößen in Rechensystemen.- 5 Konkrete Verfahren.- 5.1 Direkte Optimum-Suchverfahren.- 5.1.1 Inkrementelle Testschritte.- 5.1.2 Tripel-Verfahren.- 5.2 Verfahren mit expliziter Modellbildung.- 5.2.1 Einsatz von Warteschlangenmodellen in Regelmechanismen.- 5.2.2 Polynomansätze.- 5.2.2.1 Parameterschätzung auf der Basis der ‘kleinsten Quadrate’.- 5.2.2.2 Linearer Ansatz.- 5.2.2.3 Quadratischer Ansatz.- 5.3 Adaptionsfähigkeit zweiter Stufe.- 6 Simulationsergebnisse.- 6.1 Das Simulationsmodell.- 6.2 Dynamische Lage des Optimums.- 6.2.1 Driftartige Änderungen.- 6.2.2 Sprungartige Änderungen.- 6.3 Konstante Lage des Optimums.- 6.3.1 Stationäres Verhalten.- 6.3.2 Niveauänderungen des Optimums.- 6.4 Nachbemerkungen.- 7 Realisierungsaspekte.- 7.1 Überlastkontrolle als Aufgabe der Betriebsmittelverwaltung.- 7.2 Einbettung von Meßoperationen.- 7.2.1 Elementargrößen.- 7.2.1.1 Synchrone Auswertung.- 7.2.1.2 Asynchrone Auswertung.- 7.2.2 Zusammengesetzte Größen.- 7.2.2.1 Dezentrale Auswertung.- 7.2.2.2 Zentrale Auswertung.- 7.3 Einbettung von Regelungsoperationen.- 7.3.1 Synchrone Einbettung.- 7.3.2 Asynchrone Einbettung.- 7.3.3 Wirkungsweise des Reglereingriffs.- 7.4 Nachbemerkungen.- 8 Zusammenfassung und Ausblick.- Literatur.- Anhang A: Abschätzung der Meßintervallängen.- Durchsatz.- Auslastung.- Anhang B: Verzeichnis der Symbole.