CC BY
6
ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ
УДК 519.216.3:004.9 Б01: 10.15587/2312-8372.2015.54851
савчук т. о., розробка снмулятора роботн
козачук а. в. хмарного застосунку
Запропоновано симулятор роботи хмарного застосунку, що дозволяе ощнювати завантаже-нгсть центрального процесора та пам'ятг, а також визначати час виконання мережевихзапитгв до нього та поргвнювати ефективностг стратегий масштабування. Застосування симулятора дозволяе спростити процес тестування роботи хмарного застосунку.
Клпчов1 слова: симуляцгя роботи хмарного застосунку, хмарнг обчислення, PaaS, масштабування хмарного застосунку.
1. Вступ
Для визначення ефективност роботи певно1 стратеги масштабування хмарного застосунку та nopiBMHM ii ефективносп з шшими стратепями [1] необхщно здшсни-ти збiр статистики функщонування хмарного застосунку в контрольованих умовах, яю можуть бути вщтвореш. Таю умови можуть бути забезпечеш одшею з систем тестування веб-сайпв пiд навантаженням [2, 3]. Даш системи дозволяють виявити випадки некоректноi роботи хмарного застосунку при ткових навантаженнях, проте ix недолшом е висока варпсть експлуатацп або необ-xiднiсть спещального обладнання, що генеруе запити до хмарного застосунку Крiм того, процес тестування тд навантаженням займае тривалий промiжок часу (три-валiсть одного тесту може складати деюлька годин). Це накладае обмеження на юльюсть експерименпв по визначенню ефективностi роботи хмарного застосунку, а тому актуальним е використання симулятора його роботи тд навантаженням, що дасть можлившть тд-вищити швидкодiю та зменшити вартiсть проведення експерименпв за рахунок використання моделi iнфра-структури хмарного застосунку.
2. Анал1з инупчих ршень
До найпоширенiшиx систем, що дозволяють про-водити симуляцiю роботи хмарного застосунку з метою визначення його швидкодп вщносяться RUBiS [4], TPC-W [5] i CloudStome [6].
Система RUBiS дозволяе ефективно моделювати роботу штернет-аукщотв. Вона мае можливкть вщтворен-ня таких типових для аукцюшв дiй як продаж, огляд товару, створення ставки та тдтримуе три типи сесiй користувача: вщвщувач, покупець, продавець. Система складаеться з трьох основних компоненпв: балансувач навантаження Apache, сервер JBoss, а також — база да-них MySQL.
Система TPC-W розроблена оргатзащею TCP, що спецiалiзуеться на засобах ощнки швидкодп баз даних. Система TPC-W тдтримуе три профт використання: покупка товарiв в iнтернет-магазинi, перегляд сторшок та замовлення товарiв. Кшьюсть дш користувача за секунду е основною метрикою ощнювання роботи веб-застосунку.
Система CloudStone — багатоплатформенний та ба-гатомовний iнструмент, розроблений групою Rad Lab з унiверситету Беркл1 Система включае у себе гене-
ратор реалктичних профiлiв навантаження на ochobí ланцюгiв Маркова. Оцiнювання швидкодп хмарного застосунку ввдбуваеться за допомогою iнструменту Olio, що вимiрюe ефектившсть роботи як клieнтськоi, так i cepBep^i частини хмарного застосунку.
Розглянуп системи не дозволяють оцiнювати зна-чення метрик роботи хмарного застосунку, тому ix застосування для порiвняння стратегiй масштабування не забезпечить необхвдних даних для порiвняння ефектив-ностi стратегiй масштабування хмарного застосунку.
3. 06'ект, мета та задач1 дослщження
Об'ект дослгдження — процес симуляцп роботи хмар-ного застосунку.
Метою дослгдження е розробка засобу для симуляцп роботи хмарного застосунку та отримання значень метрик його роботи, що дозволить зменшити час ощнювання стратегш масштабування хмарного за стосунку та за обмежений промiжок часу приймати ршення щодо його масштабування.
Для досягнення поставленоi мети необхщно вирь шити таю задачк
1. Сформулювати вимоги до роботи симулятора хмарного застосунку.
2. Розробити симулятор роботи хмарного застосунку
4. Розробка симулятора роботи хмарного застосунку
Симулятор роботи хмарного застосунку повинен максимально точно моделювати його роботу тд навантаженням, враховуючи таю характеристики як три-валшть та устшшсть виконання мережевих запипв, а також час, необхвдний для здшснення масштабування хмарного застосунку При цьому, симулятор повинен надавати можливкть перевiрки кнуючих теxнологiй масштабування хмарного застосунку з внесенням якомо-га меншоi кiлькостi змш до останнix та забезпечувати можлившть комфортного збору iнформацii про стан хмарного застосунку тд час проведення експерименту. Для повторного проведення теспв навантаження симулятор мае тдтримувати завантаження програми тесту зi спещально вiдформатованого файлу
З метою забезпечення взаемодп з теxнологiею масштабування симулятор повинен включати функцiю моде-лювання команд масштабування хмарного застосунку.
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ АУДИТ И РЕЗЕРВЫ ПРОИЗВОДСТВА — № 6/7(26], 2015, © Савчук Т. □., Козачук А. В.
ISSN 222Б-3780
ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ
Важливим е те, що формат ко-манди масштабування та можли-Bi стани iнфраструктури хмарно-го застосунку повиннi ствпадати з такими у реального провайдера хмарного хостинга, що може бути досягнуто створенням окре-мих симуляторiв для кожного провайдера або забезпеченням широких можливостей налашту-вання симулятора. Робота симу-лятора максимально вщтворю-ватиме реальне функщонування хмарного застосунку, що вимагае забезпечення можливостi нала-штування його роботи на осно-вi статистики роботи реального хмарного застосунку.
Враховуючи описаш вище особливостi визначення ефек-тивносп функцiонування хмар-ного застосунку, симулятор робо-ти хмарного застосунку повинен виконувати такi функцп:
— пщтримка операцiй масштабування аналопчних тим, що забезпечуються провайдером хмарного хостинга;
— симуляцiя тривалосп виконання мережевих запитiв да генерацн помилок про недоступнiсть застосунку;
— симулящя завантаженостi процесора та оперативно! пам'яп;
— тдтримка виконання тестiв навантаження, опи-саних з використанням ушфжованого формату;
— симулящя тривалост виконання масштабування хмарного застосунку;
— можлившть легкого доступу до штори стану шфра-структури хмарного застосунку тд час моделювання;
— можлившть налаштування роботи симулятора на основi статистики використання реального хмарного застосунку.
Отже, симулятор роботи хмарного застосунку повинен включати в себе модулi зчитування шформацн про профiль тестування, модуль визначення параметрiв роботи хмарного застосунку, блок виклику модуля масш-табування хмарного застосунку, модуль перевiрки та застосування результапв роботи модуля масштабування, модуль налаштування внутршшх параметрiв на основ1 даних навантажувальних тестiв. Взаемодiя компоненпв симулятора роботи хмарного застосунку мiж собою та з зовнiшнiм середовищем показана на рис. 1.
Таким чином, може бути зменшений час проведен-ня експериментiв за рахунок того, що модельний час симулятора проходить значно швидше за реальний час. Зменшення вартост виконання експериментiв вщбува-еться завдяки можливост вiдмовитись вiд спещально-го обладнання для проведення теспв та використання платних сервiсiв навантажувального тестування.
Для побудови симулятора роботи хмарного застосунку було проведено ряд навантажувальних теспв за допомогою Visual Studio Online [7]. Тести iмiтували одночасний доступ до хмарного застосунку автоматизова-ного проведення мозкових штурмiв BrainTank [8] вщ 20 до 1500 користувачiв при рiзних станах архиектури хмарного застосунку.
Рис. 1. ВзаEм□дiя компонентов симулятора роботи хмарного застосунку
В результат проведення навантажувальних теспв була знята телеметрiя таких характеристик роботи хмарного застосунку, як юльюсть вхвдних мережевих запитiв, середнш час обробки запитiв, кiлькiсть помилок, видь лений процесорний час та оперативна пам'ять. Теле-метрiя збиралася за допомогою порталу Microsoft Azure та вбудованих звтв теспв навантаження [9, 10]. Приклад зiбраноi телеметрп 3i звiтiв навантажувальних тестiв для хмарного застосунку, що розмщуеться на однш малiй вiртуальнiй машинi наведено в табл. 1.
На основi отриманих даних для рiзних варiантiв кон-фiгурацii iнфраструктури хмарного застосунку шляхом полiномiальноi апроксимацii була отримана функщо-нальна залежнiсть часу виконання мережевого запиту вщ кiлькостi вхщних мережевих запитiв. Аналогiчно розраховуеться значення завантаженост процесора та оперативноi пам'ятг
Таблиця 1
Результати виконання навантажувального тесту
Час, с Кшьтсть користу-вачiв Сторшок за секунду Час заван-таження сторшки Запит1в за секунду Час виконання запиту
0:15 250 136,7333 0,7245246 804,8666 0,2411165
0:30 350 187,0667 0,8606557 1169,933 0,2123768
0:45 550 140,9333 2,754967 825,7333 0,5713709
1:00 650 222,6 1,723869 1348,067 0,3886059
1:15 850 148,7333 4,794711 899 0,9529848
1:30 950 223,8 2,948466 1332,933 0,6318396
1:45 1150 136 7,413725 862,6 1,311616
2:00 1250 240,5333 4,060699 1364,4 0,8223884
2:15 1450 124,1333 8,570891 849,3333 1,374804
2:30 1500 194,1333 6,835852 1019,867 1,395673
2:45 1500 165,6 9,371981 1059,667 1,579427
3:00 1500 208,8667 5,985318 1065,8 1,28642
TECHNOLOGY AUDiT AND PRODUCTiON RESERVES — № 6/7(26], 2015
ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ
ISSN 222Б-3780
5. Висновки
В результатi проведених дослiджень:
1. Визначено вимоги до архиектури симулятора роботи хмарного застосунку, яю враховують, що для розв'язання задачi порiвняння ефективностi стратегiй масштабування симулятор хмарного застосунку повинен пщтримувати моделювання завантаженост центрального процесора i пам'ятi в залежност вiд зовнiшнього навантаження, а також часу видшення обчислювальних ресурав.
2. На основi сформованих вимог розроблено симулятор роботи хмарного застосунку, що здшснюе розра-хунок значень основних метрик шляхом штерполяцп результапв проведених тестiв навантаження.
Таким чином, розроблена програма-симулятор роботи хмарного застосунку надасть можлившть тдвищити швидкодш та зменшити вартiсть проведення порiвняння ефективностi стратегiй масштабування. В якост вхiдних даних програма приймае тест навантаження, реалiзацiю стратегiï масштабування, ïï налаштування та початковий стан хмарного застосунку.
Литература
1. Савчук, Т. О. Автоматизоване прийняття р1шень щодо масштабування хмарного за стосунку [Текст] / Т. О. Савчук, А. В. Козачук // 1нформацшш технологи та комп'ютерна шженерш. — 2015. — № 2. — С. 15-22.
2. Desai, D. Introducing Cloud-based Load Testingwith Team Foundation Service [Electronic resource] / D. Desai // Microsoft Corporation. — 3 Jun 2013. — Available at: \www/URL: http://blogs.msdn.com/b/visualstudioalm/archive/2013/06/03/ introducing-cloud-based-load-testing-with-team-foundation-ser-vice.aspx
3. ApacheJMeter [Electronic resource]. — Available at: \www/URL: http://jmeter.apache.org/. — 19.10.2015.
4. RUBiS: Rice University Bidding System [Electronic resource]. — 2009. — Available at: \www/URL: http://rubis.ow2.org/. — 17.11.2015.
5. CloudStone Project by Rad Lab Group [Electronic resource]. — Available at: \www/URL: http://radlab.cs.berkeley.edu/wiki/ Projects/Cloudstone/. — 13.09.2012.
6. TPC-W [Electronic resource]. — Available at: \www/URL: http://www.tpc.org/tpcw/default.asp. — 17.11.2015.
7. Sterling, Ch. Load Testing: Load Testing Made Easy with Microsoft Azure and Visual Studio Online [Electronic resource] / Ch. Sterling // MSDN Magazine. — 2014. — Vol. 29, № 11. — Available at: \www/URL: https://msdn.microsoft.com/en-us/ magazine/dn818498.aspx?f=255&MSPPError=-2147217396
8. Козачук, А. В. Система автоматизованого проведення мозко-вих штурмiв «Braintank» [Текст] / А. В. Козачук // Збiрник праць Дев'ято1 мiжнародноï науково-практично1 конференцп ЮН-2014 «ШТЕРНЕТ-ОСВ1ТА-НАУКА-2014», 14-17 жов-тня, 2014. — Вшниця: ВНТУ, 2014. — 321 с.
9. WorldCup98 [Electronic resource]. — Available at: \www/URL: http://ita.ee.lbl.gov/html/contrib/WorldCup.html
10. Савчук, Т. О. 1нформацшна технолопя масштабування хмарного застосунку зi змшними шками навантаження [Текст] / Т. О. Савчук, А. В. Козачук // Технолопчний аудит та резерви виробництва. — 2015. — № 5/2 (25). — С. 4-11. doi:10.15587/2312-8372.2015.51716
РАЗРАбОТКА СИМУЛЯТОРА РАбОТЫ ОбЛАЧНОГО ПРИЛОЖЕНИЯ
Предложено симулятор работы облачного приложения, позволяющий оценивать загруженность центрального процессора и памяти, а также определять время выполнения сетевых запросов и сравнивать эффективность стратегий масштабирования. Использование симулятора позволяет упростить процесс тестирования работы облачного приложения.
Ключевые слова: симуляция работы облачного приложения, облачные вычисления, PaaS, масштабирование облачного приложения.
Савчук Тамара Олександрiвна, кандидат техтчних наук, професор, кафедра комп'ютерних наук, Втницький нащональний техтчний утверситет, Украта.
Козачук Андрт Валертович, асистент, кафедра комп'ютерних наук, Втницький нащональний техтчний утверситет, Украта, e-mail: kozachuk35@rambler.ru.
Савчук Тамара Александровна, кандидат технических наук, профессор, кафедра компьютерных наук, Винницкий национальный технический университет, Украина.
Козачук Андрей Валерьевич, ассистент, кафедра компьютерных наук, Винницкий национальный технический университет, Украина.
Savchuk Tamara, Vinnytsia National Technical University, Ukraine. Kozachuk Andriy, Vinnytsia National Technical University, Ukraine, e-mail: kozachuk35@rambler.ru
УДК Б7Б.05Б.521.1 DOI: 10.15587/2312-8372.2015.54908
Черьопмн E. C.,
керуваннн пр0цес0м прогр1вання жученко а. i. папер0в0г0 полотна на 0сн0в1
методу дннам1чного програмування
Запропоновано принцип роботи системи керування процесом прогргвання паперового полотна в сушильнш частит папероробног машини на основ1 методу динам1чного програмування. Досл1-джено роботу системи керування при diï збурень р1зно1 величини. Виявлено слабкг сторони даног системи керування та запропонованг шляхи покращення ïï роботи.
Илпчов1 слова: суштня паперового полотна, динам1чне програмування, система керування, збурення, оптимальне керування.
1. Вступ кшькост продукцп, що виробляеться. Виходячи з цьо-
го, постае задача розробки бшьш ефективних методiв
Широке використання товарiв целюлозно-паперовоï керування апаратами ЦБП, основним з них е паперо-промисловост (ЦБП) тдвищуе вимоги до якост та робна машина (ПРМ). Серед уах процеав, як там
С
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ АУДИТ И РЕЗЕРВЫ ПРОИЗВОДСТВА — № 6/7(26], 2015, © Черьопкш Е. С., Жученко А.
Б
