rendimiento de servidor web

Rendimiendo de sistemas

Rendimiento de un servidor Web

Objetivo

Emplear algunas tcnicas expuestas a lo largo de la

unidad de aprendizaje para realizar un estudio sobre el

rendimiento de un servidor web.

Evaluacin cuantitativa del servidor.

Planificacin futura del rendimiento.

Planteamiento y metodologa de resolucin

M

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Comprender el sistema a evaluar

Caracterizar la carga actual del sistema

Construir un modelo de carga

Recoleccin de datos y parametrizacin

Desarrollar un modelo de rendimiento

Anlisis del modelo de rendimiento

Sintonizar el sistema

Planificar la capacidad del sistema

Validar, calibrar y

ajustar el modelo

de carga

Validar, calibrar y

ajustar el modelo

de rendimiento

Escenario de explotacin del servicio web

La fase inicial de la metodologa consiste en conocer el

conjunto de dispositivos de hardware, software y

protocolos que se presentan en el escenario de

explotacin

Escenario de explotacin del servicio web

Es importante tener un escenario abierto, saber si los

usuarios que van a acceder al servidor se encuentran en

la red de rea local o si tambin habr usuarios externos

que puedan acceder desde cualquier localizacin va

internet y por ello implementar medidas de seguridad.

Estudio de rendimiento de un servidor webConstruccin de un modelo de carga.

En algunas ocasiones un servidor web es un

computador personal, es necesario saber la cantidad de

discos duros con los que cuenta y saber tambin la

manera en que estn distribuidos los archivos en los

discos.

Estudio de rendimiento de un servidor webConstruccin de un modelo de carga.

Conocer el software del servidor es importante, un

ejemplo es saber si ejecuta Apache Web Server, que es

uno de los servidores web ms utilizados.

Conocer caractersticas adicionales, como el

procesador, memoria, dispositivos de E/S. etc. Tambin

es importante.

Estudio de rendimiento de un servidor webRecoleccin de datos de parametrizacin.

Para comprender el rendimiento de los diferentes

sistemas, se hace uso de los programas de prueba

llamados benchmark.


El benchmark es una tcnica usada para medir el

rendimiento de un sistema o componente del mismo.

Ms formalmente puede entenderse que un benchmark

es el resultado de la ejecucin de un programa

informtico o un conjunto de programas en una

mquina, con el objetivo de estimar el rendimiento de un

elemento concreto, y poder comparar los resultados.


Programa de prueba ab

El servidor web (Apache) proporciona un programa

benchmark, el benchmark ab es una herramienta

parametrizable que se puede obtener libremente del

suministrador del servidor.

Dentro de las diferentes opciones que presenta, la

ejecucin del benchmark se realiza desde una estacin

cliente contra el servidor, por ejemplo:

ab [k] [n request][HTTP://hostname:port]/path]


Donde las opciones son:

k habilita la caracterstica KeepAlive del servidor.

(Que el servidor es capaz de ejecutar mltiples

peticiones en una sesin HTTP). Los resultados son

dependientes de este parmetro. Si el servidor esta

configurado con esta opcin para las transacciones

HTTP en su uso habitual, se debe activar para que la

carga artificial se asemeje al mximo a la carga real.


n request indica el numero de peticiones a ejecutar.

Esto es la cantidad de carga artificial a someter al

servidor. El servidor seleccionado se solicita de forma

secuencial, un total de n veces consecutivas.

hostname es el servidor al que se le envan las

peticiones HTTP; (el servidor web del rea de

ingeniera).

port representa el puerto en el que esta escuchando

el servidor. (puerto 80).

path indica el fichero al que se quiere acceder, con la

ruta completa de su ubicacin en el servidor.


El principal resultado de la ejecucin del benchmark ab es el troughput

o productividad desde la estacin cliente al servidor (cuantas

peticiones por unidad de tiempo puede servir el sistema).

Muestra de la ejecucin del benchamark ab y la informacin que

proporciona:

Ab k n 100 HTTP://deping.compa.com:80/~marga/atsar/grande1

Benchmarking deping.compa.com (be patient)

Server Software: Apache/1.3.27

Server Hostname: deping.compa.com

Server Port: 80

Document Path: /~marga/atsar/grande1

Document Length: 181 bytes

Concurrency Level: 1

Time taken for test: 0.203 seconds

Complete request: 100

Failed request: 0

Total transferred: 50692 bytes

Html transferred: 18100 bytes

Request per second: 492.61

Transfer Rate: 249.71 kb/s received

Connection times (ms)

Min avg max

Connect: 0 1 15

Processing: 0 1 0

Total: 0 1 15


La presentacin de los resultados de la ejecucin se

interpreta:

Server Software, versin del software del servidor web al que se

accede.

Server Hostname, nombre del servidor web al que se accede.

Server Port, puerto en el que esta el servidor recibiendo.

Document path, ruta del directorio del archivo muestra.

Document Length, tamao en bytes del archivo muestra.

Concurrency Level, al no indicarle que se deseaban peticiones

concurrentes, su valor es 1.

Time taken for test, tiempo que ha durado la ejecucin del

experimento.


Complete request, peticiones que se han realizado con xito.

Failed request, peticiones que han fallado.

Total transferred, numero de bytes transferidos, incluyendo las

cabeceras de los distintos protocolos que intervienen.

Html transferred, numero de bytes HTML transferidos;

nicamente se considera el tamao del archivo muestra.

Request per second, productividad media en KB por segundo.

Transfer rate, productividad media en KB por segundo.

Connection times, tiempo de conexin (mnimo, medio y

mximo) en milisegundos.


Benchmarking para el modulo de carga del servidor.

En este modelo de carga se dispone de cinco clases

de transacciones que demandan archivos de tamaos

medios diferentes.

Para adaptar el modelo de carga al benchmark ab, se

debe encontrar para cada clase un archivo muestra

que realmente se encuentre en el servidor y que

tenga un tamao igual o similar al tamao medio

caracterstico.


Se puede realizar una rutina de bsqueda en el

fichero filtrado de la carga inicial o bien utilizar

paquetes estadsticos estndar para localizar los

archivos muestra.

Una vez localizados los archivos muestra de cada

clase en el servidor, se ejecuta el benchmark con

cada uno de ellos, con numero de repeticiones

suficiente para que la estimacin de la medida sea

correcta.


Si se pretende que no haya interferencia de carga

real durante la experimentacin y garantizar las

condiciones de la misma, el benchmark debera

ejecutarse de modo controlado (las mediciones se

hacen los fines de semana, cuando el numero de

usuarios es nulo, desactivando incluso el acceso

desde el exterior).


Anlisis de los resultados del benchmarking.

El dato mas relevante que proporciona ab y que puede servir a

posteriori para modelar el comportamiento del servidor web, es

el tiempo de respuesta de las peticiones HTTP (tiempo que

transcurre desde que se inicia con el envi de las peticiones

HTTP desde el computador cliente, hasta que llegan de vuelta

los servicios demandados en esas peticiones, al cliente).

Dividiendo el tiempo de test del benchmark entre numero de

peticiones generadas en este tiempo, se obtiene el tiempo de

respuesta de cada una de esas peticiones en el servidor.


Invirtiendo el tiempo de respuesta medio calculado por el

benchmark para una sola peticin HTTP se obtiene la

productividad media del servidor web para ese tipo de

transaccin muestra en las condiciones del test.

Este tiempo engloba el tiempo de conexin, tiempo de

transmisin de los archivos, tiempo de resolucin del nombre del

servidor en el DNS, el tiempo en que el servidor atiende la

peticin y la transmisin de la respuesta.


Un benchmark orientado a peticiones HTTP no proporciona

informacin acerca del uso de los dispositivos hardware,

lgicamente puesto que tampoco se puede reconocer esa

informacin en el propio protocolo. Sera necesario usar otras

tcnicas de evaluacin del rendimiento para determinar el uso de

procesador, las visitas a los discos, la utilizacin de cache, la

latencia de la red, etc., que requiere cada peticin HTTP. Es

decir se debe monitorizar el servidor, mientras recibe peticiones

HTTP de una carga de prueba. As combinaremos el proceso de

benchmarking con la monitorizacin del sistema.


Monitorizacin.

Un monitor es una herramienta usada para observar

la actividad de un sistema informtico mientras es

utilizado por sus usuarios.

Observa el comportamiento del sistema, recoge datos

estadsticos de la ejecucin de los programas, analiza

dichos datos y presenta los resultados.


Con la monitorizacin se confrontan dos problemas:

el periodo de monitorizacin y el conocimiento de la

carga sometida; esto es resolver las cuestiones de la

interferencia con la carga real actual y discernir la

carga a monitorizar en el sistema.


Procesador.

Existen diversos comandos que nos permiten

monitorizar detalles importantes del hardware del

sistema, siendo las ms importantes vmstat y sar.


El comando vmstat (virtual memory statistics).

Proporciona informacin acerca de procesos, actividad de

la CPU, memoria, paginacin, bloques de entrada salida

e interrupciones Puede mostrar la informacin de forma

continua.


El comando sar.

El comando sar3 recolecta datos de rendimiento generales

Cubre la mayora de las reas del sistema:

Uso de la CPU (opcin -u, opcin por defecto)

Colas de procesos y carga del sistema (opcin -q)

Estadsticas por proceso (-x [PID | ALL])

Creacin de procesos (-c) y cambios de contexto (-w)


Actividad de los dispositivos de bloque (-d) y TTY (-y)

Uso de memoria y espacio de swap (-r)

Estadsticas de memoria (-R), de paginacin (-B) y de

swapping (-W)

Estadsticas de interrupciones (-I)

Estadsticas de red (-n)


Entrada/Salida

El monitor sar es una herramienta del sistema

operativo Linux que proporciona datos estadsticos de

los diferentes dispositivos del sistema.

Se hace necesario para que produzca realmente

lecturas de disco, la cache de E/S debe permanecer

ociosa, puesto que en caso contrario no se realiza

ninguna visita al disco, como demostrara el monitor

sar.


El comando hparm.

La utilidad hparm es una herramienta del sistema

operativo de Linux que proporciona todo tipo de datos

relacionados con los discos duros y memorias cache de

stos que tengan el sistema. Ejecutando varias veces esta

utilidad se obtienen los resultados de productividad de

disco duro y la cache.


Anlisis operacional.

El objetivo del anlisis operacional es llegar a

establecer relaciones ente las variables que

caracterizan la carga real o sinttica y las que miden

el comportamiento.

Para construir el modelo de rendimiento, se necesita

conocer el tiempo de servicio de cada uno de los

dispositivos que forman el sistema.

Estudio de rendimiento de un servidor webMejora del rendimiento.

A partir del modelo final, mas detallado, se puede ajustar

el rendimiento del sistema, por ejemplo mediante la

deteccin y eliminacin del cuello de botella del servicio

web.

Para determinar los dispositivos susceptibles a ser

cuellos de botella en el servidor web, se deben calcular

las demandas globales y por clase de cliente.


El cuello de botella ser aquel dispositivo que tenga la

demanda mas elevada para la carga del trabajo

caracterstica del momento, y que llegara primero al

100% de utilizacin, con un incremento de la cara del

mismo perfil.


Entrada / Salida

Una vez que sea a incluido el disco, el dispositivo que presenta

una demanda mayor, tanto para cada clase de transicin como

globalmente.

Por lo que se puede concluir que la E/S es el cuello de botella

del servidor web.

Individualmente las distintas clases de transiciones, vemos que

realmente la red es el cuello de botella de las transiciones

mediana, grande y muy grande.


Una solucin factible para mejorar el comportamiento de la E/S

pasa por reconfigurar el disco duro a travs de utilidades del

sistema operativo. La utilidad hdparm puede servir no solo para

detectar la velocidad de trasferencia, si no para cambiar los

parmetros de configuracin que afectan al funcionamiento del

disco.


Procesador

A pesar de tener una utilizacin muy alta, la demanda

media de este dispositivo no es la mayor de las

consideradas y, por lo tanto, no parece objetivo

primario en la eliminacin de cuello de botella.

Sin embargo tiene la segunda demanda media mas

alta, despus de la E/S.


Otro, argumento diferente es la obsolescencia del

procesador, que bien podra sustituirse por alguno de

mayor velocidad.

Por ejemplo, se podra sustituir el Pentium II por un

Pentium 4. Ya que segn el fabricante, es 6 veces mas

eficiente utilizado, precisamente, como un servidor web.


Red

Si se consiguiera una mejora sustancial en la E/S, y

que el procesador fuese mas rpido, el siguiente paso

seria disminuir la demanda media de la red.

Una solucin costosa, pero efectiva, seria sustituir la

red fast Ethernet por una Gigabit Ethernet que

aumentara la velocidad de transmisin.

Estudio de rendimiento de un servidor webPlanificacin de la capacidad.

Proposicin de reemplazo de otros dispositivos menos

susceptibles.

Tcnicas de prediccin.

Suavizacin exponencial.

Estudio de rendimiento de un servidor webConclusiones.

Todas las tcnicas aprendidas en el curso con el cual

evaluamos el rendimiento de los sistemas son aplicables

para el rendimiento de un servidor web, pero es de suma

importancia conocer en especifico el servidor que vamos a

evaluar para aplicar la tcnica y/o tcnicas apropiadas para

una optima evaluacin y mejora del rendimiento del mismo.

rendimiento de servidor web

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