Modelagem de desempenho de servidores Web empregando a teoria Network Calculus

Abstract

Resumo: Network Calculus 'e uma teoria que modela o desempenho de sistemas de filas e permite o c'alculo de limites determin'?sticos de desempenho, quando os fluxos de entrada obedecem a certas restri¸c˜oes. Este trabalho descreve a aplica¸c˜ao desta teoria para a modelagem de desempenho de servidores Web. O desempenho dos servidores Web 'e vital para o sucesso de muitas organiza¸c˜oes. Acompanhar, avaliar e modelar o desempenho dos servidores Web s˜ao tarefas fundamentais para prover acesso eficiente e confi'avel, em especial no caso de servidores populares e eventualmente sobrecarregados. Diferentes t'ecnicas est˜ao dispon'?veis para a avalia¸c˜ao de desempenho de um sistema. Cada uma apresenta possibilidades, vantagens e limita¸c˜oes e 'e aplic'avel em diferentes contextos e com custos diversos. Assim, estudar as possibilidades de aplica¸c˜ao de uma nova teoria para modelagem de desempenho de um sistema como os servidores Web 'e uma tarefa importante. Para demonstrar a aplica¸c˜ao da teoria e seus resultados em servidores Web, as fun¸c˜oes que descrevem os resultados do Network Calculus, que s˜ao fun¸c˜oes descritas na 'algebra min-plus, foram implementadas e testadas com registros de acesso de alguns servidores Web. Os principais resultados da teoria, a saber, o limite de atraso, o limite do tamanho da fila e o limite do fluxo de sa'?da, foram obtidos e s˜ao apresentados para os servidores em quest˜ao. Outros aspectos tamb'em discutidos s˜ao a compara¸c˜ao com a an'alise operacional, a aplica¸c˜ao da teoria para modelar controle de admiss˜ao e a complexidade computacional das fun¸c˜oes implementadas.

Abstract: Network Calculus is a theory that models the perfomance of queueing systems. It provides deterministic bounds on performance, when the input flows obey certain restrictions. This work describes the application of this theory for the performance modeling of Web servers. The performance of Web servers is vital for the success of many organizations. To manage, evaluate and model the performance of Web servers are basic tasks to provide efficient and trustworthy access, in special in the case of popular and eventually overloaded servers. Different techniques are available for the performance evaluation of a system. Each one presents possibilities, advantages and limitations. The application of a new theory for modeling of performance of a system such as Web servers is an important task. To demostrate the application of the theory and its results in Web servers, the functions that describe the results of Network Calculus, which are described in min-plus algebra, have been implemented and tested with traces of some Web servers. The main results of the theory, which are the delay bound, the backlog bound and the output flow had been gotten and are presented for the servers considered. Other aspects of the theory also argued are the comparison with the operational analysis, the application of the theory to model admission control and the analysis of the computational complexity of the implemented functions.