Prestazioni dei sistemi di rete - Novella Bartolini

Avvisi importanti

Programma delle lezioni svolte -

• Il problema delle prestazioni di un sistema di rete. Sistemi web, architetture, servizi, definizione di metriche prestazionali orientate al tipo di servizio erogato.
• Stima del tempo di download di contenuti web.
• Code di servizio. Legge dell'utilizzazione (caso con un servente e molti serventi). Legge del flusso forzato. Legge della domanda di servizio. Legge di Little. Legge del tempo di risposta.
• Analisi dei bottleneck in una rete
• Metriche di prestazione dei sistemi web
• Analisi dei ritardi in un servizio web
• Efficienza dei sistemi cache e proxy, metriche di valutazione, stima del risparmio di banda dovuto all'uso di proxy server.
• Site mirroring, architetture di content delivery.
• Architetture web multi-tier
• Il problema del monitoraggio del carico
• Bilanciamento del carico su un web cluster - politiche deterministiche e probabilistiche. Come il sistema di monitoraggio influenza le prestazioni delle politiche.
• Il problema del flash crowd, effetto slashdot, controllo dell'overload tramite admission control.
• Caratterizzazione del carico. Modelli naturali (tracce, benchmark). Modelli artificiali (traffico sintetico, modelli analitici). Grafo del comportamento degli utenti (CGMG -Customer Behavior Model Graph).
• Scelta dei parametri di caratterizzazione del carico, misurazione, criteri di classificazione, clustering dei dati;
• Algoritmi di clustering dei dati: algoritmo delle k-medie; algoritmo minimal spanning tree;
• Modelli di sistema: reti di code, soluzione delle equazioni di equilibrio, calcolo dell'utilizzazione, delle probabilità di stato, della popolazione media, del throughput medio, del tempo medio di risposta.
  • • singolo server - coda infinita
    • singolo server - coda finita
    • sistemi generali (tassi di arrivo e servizio dipendenti dallo stato)
• Analisi di reti di code - Mean Value Analysis
• Catene di Markov tempo discreto
  • • Equazioni di Chapman-Kolmogoroff
• Catene di Markov a tempo continuo con tempi di residenza uniformi (discretizzazione)
• Catene di Marvov a tempo continuo a tempi di residenza non uniformi (uniformizzazione e discretizzazione);
• Processi di decisione di Markov (loro applicazione allo studio delle prestazioni di alcuni sistemi di rete wireless) caso tempo discreto e continuo, ottimizzazione del costo medio
  • • formulazione in termini di programmazione lineare
    • algoritmo value iteration

• Esempi di applicazioni: sistemi web a distribuzione geografica, data center, reti cellulari, reti di sensori. Alcuni problemi prestazionali discussi in classe.

Testo di riferimento

• Daniel Menascè, Virgilio Almeida, "Capacity planning for web services. Metrics, Models, and Methods.", Prentice Hall.