DE19836051C2

DE19836051C2 - Synchronisation von Leistungsdaten in verteilten Rechnerumgebungen

Info

Publication number: DE19836051C2
Application number: DE1998136051
Authority: DE
Inventors: Harald Bender; Juergen M Holtz
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1998-08-11
Filing date: 1998-08-11
Publication date: 2001-07-05
Anticipated expiration: 2018-08-12
Also published as: DE19836051A1

Description

Die vorliegende Erfindung beschreibt ein Verfahren zur Synchronisation von Leistungsdaten definierter Zeitintervalle in verteilten Rechnerumgebungen.

In verteilten Rechnersystemen, z. B. IBM S/390 Sysplex, werden Leistungsdaten der Einzelsysteme (Einzelsystemleistungsdaten) in bestimmten Zeitintervallen abgefragt. Zu den Einzelsystemleistungsdaten gehören insbesondere die CPU Auslastung eines Einzelsystems oder die durchschnittliche Antwortzeit einer I/O Operation für ein definiertes Zeitintervall eines Einzelsystems. Aus den Einzelsystemleistungsdaten werden dann sogenannte Rechnerverbundleistungsdaten berechnet, die als Mittelwert der Einzelsystemleistungsdaten gewichtet werden. Überschreiten die Rechnerverbundleistungsdaten einen definierten Wert, muß das Leistungsverhalten jedes Einzelsystems des Rechnerverbundes analysiert werden. Die Analyse setzt voraus, daß für den Rechnerverbund ein gemeinsames Zeitintervall definiert wird und definierte Leistungsdaten jedes Einzelsystems für dieses Zeitintervall abgefragt und analysiert werden. Bei den definierten Leistungsdaten kann es sich zum Beispiel um die CPU Auslastung im Vergleich zur durchschnittlichen Antwortzeit I/O Operationen eines jeden Einzelsystems während des gemeinsamen Zeitintervalls handeln. Damit diese definierten Leistungsdaten der Einzelsysteme eines Rechnerverbundes überhaupt miteinander vergleichbar und eventuell einer maschinellen Nachbearbeitung zugänglich sind, sollten sie im gleichen Zeittakt bzw. gleichen Zeitintervallen abgefragt werden. Dies läßt sich aus technischen Gründen nur schwer bewerkstelligen. Die Gründe hierfür liegen darin, daß die verfügbare Kapazität eines Systems nicht ausreicht, um im Gleichtakt mit anderen Systemen die Leistungsdaten abzufragen oder daß die Optionen geändert werden müssen, die zum Neustart des Datenkollektors führen.

Erfahrungsgemäß ist davon auszugehen, daß die Ankunft der Leistungsdaten der einzelnen Systeme bzw. die abgedeckte Intervallzeit nicht rechnerverbundweit einheitlich ist. Die Ankunftszeit der abgefragten Leistungsdaten variiert um Millisekunden bis zu mehreren Minuten. Das gleiche gilt auch für die Dauer der einzelnen Intervalle.

Nach dem heutigen Stand der Technik werden alle Meßintervalle in der Reihenfolge ihrer Ankunft prozessiert. Dies führt zu lückenhaften Tabellen mit Zeilen gleicher oder ähnlicher Zeitfolge und erfordert ein aufwendiges manuelles Nachbearbeiten durch den Benutzer im Hinblick auf eine maschinelle Nachbearbeitung.

Patentschrift US 5,774,377 beschreibt ein Verfahren zum Beobachten des Verhaltens eines verteilten Systems über die Zeit. Zeitmarken von Subsystemen, die Ereignisse eines Subsystems beschreiben, werden in einem lokalen Puffer abgelegt. Das Subsystem wird über die Zeit informiert, wenn sich eine Abfangbedingung in einem anderen Subsystem ereignet. Daten, die eine Zeitmarke innerhalb eines bestimmten Intervalls über eine Abfangbedingung aufweisen, werden archiviert, um eine spätere Analyse zu ermöglichen. Die Zeit wird über einen lokalen Zeitgeber in jedem Subsystem bestimmt. Die Zeitgeber sind miteinander synchronisiert, um genaue Korrelationen unter den verschiedenen Subsystemen sicherzustellen. Die Auffangbedingungen werden kategorisiert. Dieses Patent löst nicht die Aufgabe, die Leistungsdaten über ein rechnerverbundweites, getaktes Zeitintervall ohne Datenverlust miteinander zu synchronisieren.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren bereitzustellen, das die unterschiedlichen Meßintervalle der angefragten Leistungsdaten der Einzelsysteme für ein rechnerverbundweites, getaktetes Zeitintervall ohne nennenswerten Datenverlust miteinander synchronisiert und eine manuelle Nachbearbeitung entbehrlich macht.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen niedergelegt.

Die Lösung der erfinderischen Aufgabe erfolgt auf der Basis einer Nachsynchronisation der angefragten Leistungsdaten. Hierbei werden die von den Einzelsystemen kommenden Leistungsdaten nach folgendem Verfahren sortiert und bearbeitet:

1. Nach ihrer Intervallstartzeit in aufsteigender Reihenfolge
2. Nach ihrer Intervalldauer in absteigender Reihenfolge. Damit wird erreicht, daß die längsten Intervalle zu einem gegebenen Intervall zuerst prozessiert werden können
3. Die zuvorderst sortierten Daten bilden die Grundlage für ein gemeinsames Intervall
4. Für die Zuordnung weiterer Daten zu einem gemeinsamen Intervall wird der zeitliche Mittelpunkt des jeweiligen Intervalles betrachtet. Fällt dieser in das gemeinsame Intervall, werden die Daten in das gemeinsame Intervall übernommen. Ist dies nicht der Fall, bildet das neue Intervall die Grundlage für das nächste gemeinsame Intervall.
5. Für den Fall, daß von einem System mehrere Daten in ein gemeinsames Intervall fallen, wird der jeweils letzte Datensatz benutzt.

Die Vorteile der vorliegenden Erfindung liegen darin, daß die synchronisierten Leistungsdaten in lückenloser Form tabellarisch eindeutig darstellbar und somit einer Nachbearbeitung, zum Beispiel in Form eines Balkendiagramms, zugänglich sind. Die manuelle Auswertung ist nicht mehr erforderlich. Die Leistungsdaten können ohne manuelle Nachbearbeitung einem Test- und Steuerungsprogramm zugeführt werden, das die Leistungsdaten auswertet und die Einzelsysteme an die geforderten Leistungsdaten anpaßt.

Die vorliegende Erfindung wird an Hand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles in Verbindung mit Figuren näher beschrieben, wobei

Fig. 1 einen Rechnerverbund mit Meßdaten zeigt, wie er der vorliegenden Erfindung zugrunde liegt

Fig. 2A einen Rechnerverbund mit einheitlichen Meßintervallen mit Toleranzabweichungen zeigt, wie er der vorliegenden Erfindung zugrunde liegt

Fig. 2B ein Balkendiagramm zur Darstellung der nach Fig. 2 A abgefragten Leistungsdaten des Einzelsystems B zeigt

Fig. 3 einen Rechnerverbund mit unterschiedlichen Meßintervallen zeigt

Fig. 4A das erfinderische Verfahren für einen Rechnerverbund nach Fig. 2 zeigt

Fig. 4B ein Balkendiagramm zur Darstellung der nach Fig. 2 A abgefragten Leistungsdaten des Einzelsystems B unter Verwendung des erfinderischen Verfahrens zeigt

Fig. 5 das erfinderische Verfahren für einen Rechnerverbund nach Fig. 3 zeigt

Fig. 1 zeigt einen Rechnerverbund, bestehend aus drei Einzelsystemen. Auf jedem dieser Einzelsysteme sind Datensammler installiert. Aufgabe dieser Datensammler ist zum Beispiel, Leistungsdaten der Einzelsysteme abzufragen und abzuspeichern, um aus diesen Daten einen Report zu erstellen. Es gibt zwei verschiedene Arten von Daten in einem Rechnerverbund:

1. Einzelsystemleistungsdaten
2. Rechnerverbundleistungsdaten

Die Einzelsystemleistungsdaten erlauben dem Administrator das Verhalten eines Systems isoliert zu bewerten.

Die Rechnerverbundleistungsdaten werden zur Analyse des Verhaltens des gesamten Rechnerverbundes herangezogen. Die Rechnerverbundleistungsdaten setzen sich aus den Leistungsdaten der Einzelsysteme zusammen und werden zusätzlich als Mittelwert oder gewichteter Mittelwert ausgewiesen.

Nach Fig. 1 beträgt die durchschnittliche Antwortzeit einer I/O Operation für ein definertes Zeitintervall auf Einzelsystem A 0.8 Sekunden. Das Einzelsystem B liefert 1,2 Sekunden und das Einzelsystem C liefert in 0.7 Sekunden. Der Mittelwert für den gesamten Rechnerverbund ist damit 0.9 Sekunden.

Des weiteren beträgt auf dem Einzelsystem C die CPU Auslastung 70% auf das identische Zeitintervall der Einzelsysteme.

Die Rechnerverbundleistungsdaten dienen dazu, das Verhalten des Gesamtverbundes zu beurteilen. Überschreiten diese Leistungsdaten einen kritischen Schwellenwert, dann müssen die Leistungsdaten auf Basis der Einzelsysteme genauer analysiert werden. Diese Analyse erfolgt mit Hilfe eines zunächst tabellarischen Reportes. Dieser Report setzt sich im Allgemeinen aus vom Anwender definierbaren Meßdaten (Leistungsmerkmale), die sich

a) auf das Meßintervall des Einzelsystems beziehen (CPU = 70) oder
b) auf das Zeitintervall des Rechnerverbundes, zusammen. Das Zeitintervall ergibt sich aus der frühesten Startzeit eines Einzelsystems und der spätesten Endzeit eines Einzelsystems.

Fig. 2A erläutert den Fall, daß System A, B und C zwar mit identisch voreingestellten Meßintervallen arbeiten, jedoch aufgrund von unterschiedlicher Systemsauslastung zu Toleranzabweichungen der Antwortzeiten im Sekundenbereich kommen kann. Zum Beispiel System A liefert Leistungsdaten im Zeitintervall von 8 Uhr bis 8.12 Uhr. System B liefert Leistungsdaten für ein Zeitintervall, das um eine Sekunde gegenüber System A verkürzt ist. Dasselbe gilt für System C. Das gemeinsame Zeitintervall des Rechnerverbundes ist daher von 8 bis 8.12 Uhr.

Fig. 2B zeigt ein Balkendiagramm zur Darstellung der nach Fig. 2A angefragten Leistungsdaten für das Einzelsystem B. Das Balkendiagramm ist aufgrund der unterschiedlichen Antwortzeiten der angefragten Leistungsdaten für das 12 Minutenintervall nicht eindeutig. Das System B liefert Leistungsdaten, nämlich CPU Auslastung und durchschnittliche Antwortzeit für I/O Operationen, für ein Rechnerverbund vorgegebenes einheitliches Zeitintervall in unterschiedlichen tatsächlichen Meßintervallen. Das tatsächliche Meßintervall für die CPU Auslastung ist um eine Sekunde gegenüber dem vorgegebenen Zeitintervall A von 12 Minuten verkürzt. Das tatsächliche Meßintervall für die durchschnittliche Antwortzeit für I/O Operationen für System B für das vorgegebene Zeitintervall von 12 Minuten ist voll abgedeckt. Da die Auswertung dieser beiden Leistungsdaten nur für ein einheitliches systemübergreifendes Zeitintervall technisch sinnvoll ist, müssen die im Balkendiagramm dargestellten Leistungsdaten nachsynchronisiert werden, um sie einer maschinellen Nachbearbeitung zuführen zu können.

Fig. 3 erläutert den Fall, daß die Voreinstellungen der Meßintervalle auf System A, B und C unterschiedlich sind. Unterschiedliche Meßintervalle können sich auch ergeben, wenn ein System innerhalb des Rechnerverbundes temporär nicht verfügbar ist. Zur Berechnung des gemeinsamen Zeitintervalls des Rechnerverbundes gelten die gleichen Regeln wie für im Gleichtakt laufende Systeme.

Fig. 4A zeigt das erfinderische Verfahren zur Nachsynchronisation von Daten einheitlicher Meßintervalle im Rechnerverbund.

Die Datensammler liefern für jedes Einzelsystem die angefragten Leistungsdaten, die nach einem rechnerverbundweiten, getakteten Meßintervall vom Einzelsystem angefragt werden. Die Leistungsdaten für jedes Einzelsystem umfassen die CPU Auslastung und die durchschnittliche Antwortzeit für I/O Operationen. Diese Leistungsdaten sollen rechnerverbundweit von jedem Einzelsystem in einem rechnerverbundweiten, getakteten Meßintervall abgefragt werden. Aufgrund unterschiedlicher Auslastungen der Einzelsysteme kommt es jedoch zu Unterschieden zwischen rechnerverbundweit getakteten Meßintervallen und tätsächlichen Meßintervallen des Einzelsystems. Die nachfolgende Tabelle enthält die Leistungsdaten geordnet nach Datum (MM/DD), Startzeit (HH.MM.SS) und tatsächlichem Meßintervall(MM.SS) mit den jeweils zugeordneten Leistungsdaten für das Einzelsystem B. Die Anzahl der Meßintervalle beträgt 8. Das rechnerverbundweit getaktete Meßintervall beträgt 12 Minuten.

In Schritt 1 werden die Leistungsdaten nach Startzeit in aufsteigender und nach dem tätsächlichen Meßintervall in absteigender Reihenfolge sortiert. Dies zeigt die nachfolgende Darstellung der Leistungsdaten.

In Schritt 2 wird ein erstes gemeinsames Zeitintervall festgelegt.

Das erste gemeinsame Zeitintervall für die Messungen mit der Startzeit 8.00 ist von 8.00 bis 8.12. Aufgrund der erfindungsgemäßen Sortierung ist dieses Zeitintervall eindeutig bestimmt.

→ gemeinsames Intervall von 8.00 bis 8.12.00

In Schritt 3 wird geprüft, welche weiteren Leistungsdaten mit unterschiedlichen Meßintervallen diesem ersten gemeinsamen Zeitintervall zugeordnet werden können. Dies erfolgt im vorliegenden Beispiel anhand der Mittelpunktsprüfung. Fällt der Mittelpunkt des tatsächliche Meßintervalls in das gemeinsame Zeitintervall, kann es dem gemeinsamen Zeitintervall zugeordnet werden. Für das vorliegende Beispiel erfolgt die Zuordnungsprüfung wie folgt:

Mittelpunkt des Intervall von 8.00.00 bis 8.11.59 ist 8.05.59,5
Mittelpunkt 8.05.59,5 fällt in das gemeinsame Intervall (8.00.00 <= 8.05.59,5 <= 8.12.00)

Es entsteht:

Mittelpunkt des Intervall von 8.12.00 bis 8.24.00 ist 8.18.00
Mittelpunkt 8.18.00 fällt nicht in das gemeinsame Intervall
(8.18.00 < 8.12.00 Endzeit des gemeinsamen Intervall)

Anstatt der Mittelpunktsprüfung kann die Zuordnung auch danach erfolgen, daß eine Zuordnung zum gemeinsamen Zeitintervall auch dann gegeben ist, wenn sich die Intervalle in einem definierten Bereich, zum Beispiel 70%, überlappen.

Im Schritt 4 wird ein zweites gemeinsames Zeitintervall festgelegt. Dieses Intervall ergibt sich unmittelbar durch die erfindungsgemäße Sortierung. Das zweite gemeinsame Intervall ist von 8.12.00 bis 8.24.00. Die Schritte 1 bis 4 werden solange wiederholt, bis alle Leistungsdaten verarbeitet sind.

Fig. 4B zeigt ein Balkendiagramm zur Darstellung der nach Fig. 2A abgefragten Leistungsdaten des Einzelsystems B unter Verwendung des erfinderischen Verfahrens. Alle Leistungsdaten sind auf einheitliches rechnerverbundweites Meßintervall synchronisiert. Die tatsächlichen Meßergebnisse wurden durch das erfinderische Verfahren nachsynchronisiert. Durch das erfinderische Verfahren lassen sich daher die unterschiedlichsten Leistungsmerkmale zuordnen. Eine manuelle Nachbearbeitung ist damit entbehrlich geworden. Dies erleichtert die Darstellung der Meßdaten und die maschinelle Nachbearbeitung der Meßdaten durch Reportgeneratoren zur Leistungs- und Kapazitätsberechnung.

Fig. 5 zeigt das erfinderische Verfahren zur Nachsynchronisation von Daten uneinheitlicher Meßintervalle im Rechnerverbund.

Die durchschnittliche Antwortzeit für I/O Operationen (Z) wurde aufgrund des größten gemeinsamen Intervalls (30 Min.) innerhalb des Rechnerverbundes berechnet und soll nun mit CPU-Auslastung, welches auf 15 Minuten Basis berechnet wurde, zusammengefaßt werden.

In Schritt 1 werden die Leistungsdaten nach Startzeit in aufsteigender und nach dem tätsächlichen Meßintervall in absteigender Reihenfolge sortiert. In der vorangegangen Tabelle sind die Daten schon entsprechend dieser Vorschrift sortiert.

In Schritt 2 wird ein erstes gemeinsames Zeitintervall festgelegt.

Das erste gemeinsame Zeitintervall für die Messungen mit der Startzeit 10.30 ist von 10.30 bis 11.00. Aufgrund der erfindungsgemäßen Sortierung ist dieses Zeitintervall eindeutig bestimmt.

→ gemeinsames Intervall von 10.30.00 bis 11.00.00

In Schritt 3 wird geprüft, welche weiteren Leistungsdaten mit unterschiedlichen Meßintervallen diesem ersten gemeinsamen Zeitintervall zugeordnet werden können. Dies erfolgt im vorliegenden Beispiel anhand der Mittelpunktsprüfung. Fällt der Mittelpunkt des Meßintervalls in das gemeinsame Zeitintervall, kann es dem gemeinsamen Zeitintervall zugeordnet werden. Für das vorliegende Beispiel erfolgt die Zuordnungsprüfung wie folgt:

Mittelpunkt des Intervall von 10.30.00 bis 10.44.59 ist 10.37.29,5
Mittelpunkt 10.37.29,5 fällt in das gemeinsame Intervall (10.30.00 <= 10.37.29,5 <= 11.00.00)

Es entsteht:

Mittelpunkt des Intervall von 10.45.00 bis 10.59.59 ist 10.52.29,5
Mittelpunkt 10.52.29,5 fällt in das gemeinsame Intervall (10.30.00 <= 10.52.29,5 <= 11.00.00)

In Schritt 4 wird geprüft, ob es für den CPU Wert schon einen Wert im gemeinsamen Intervall gibt. Wenn ja, wird der existierende Wert durch den neuen Wert ersetzt.

Es entsteht:

Mittelpunkt des Intervall von 11.00.00 bis 11.30.00 ist 11.15.00
Mittelpunkt 11.15.00 fällt nicht in das gemeinsame Intervall
(11.15.00 < 11.30.00 Endpunkt des gemeinsamen Intervall).
→ neues gemeinsames Intervall: von 11.00.00 bis 11.30.00 Wiederholen von Schritt 3 bis alle Leistungsdaten verarbeitet wurden.

Claims

1. Automatisches Verfahren zum Synchronisieren von Leistungsdaten eines Rechnerverbundsystems bestehend aus zumindest zwei Einzelsystemen, wobei die Leistungsdaten durch zumindest zwei Leistungsmerkmale eines Einzelsystems definiert sind und durch ein gemeinsames, rechnerverbundweites, getaktetes Messintervall von jedem Einzelsystem angefordert werden, gekennzeichnet durch folgende programmgesteuerte Schritte:

a) Einlesen der Leistungsdaten (Einzelsystem-Antworten) mit Datum, Startzeit und Dauer des tatsächlichen Messintervalls in einem Speicher eines Systems des Rechnerverbundsystems
b) Bilden eines gemeinsamen Zeitintervalls für die nach Schritt a) eingelesenen Leistungsdaten eines Einzelsystems, wobei sich das gemeinsame Zeitintervall aus dem zugeordneten tatsächlichen Messintervall einschließlich einem definierten Toleranzbereich zusammensetzt
c) Identifizieren aus den nach Schritt a) eingelesenen Leistungsdaten derjenigen Leistungsdaten deren tatsächliche Messintervalle einen definierten Bereich unter Berücksichtigung beider Intervalle nicht überschreiten
d) Zuordnen der Leistungsdaten nach Schritt c) dem jeweiligen nach Schritt b) gebildeten gemeinsamen Zeitintervall
e) Darstellen der Ergebnisse nach Schritt d).

2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß das Einlesen der Leistungsdaten nach Schritt a) nach deren Startzeit in aufsteigender und nach tatsächlichem Meßintervall in absteigender Reihenfolge zur Bildung eines gemeinsamen Zeitintervalls erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 2 gekennzeichnet durch folgende Schritte:

a) Definieren des tatsächlichen Meßintervalls der ersten eingelesenen Leistungsdaten als erstes gemeinsames Zeitintervall
b) Zuordnen aller nachfolgenden Leistungsdaten zu dem gemeinsamen Zeitintervall nach Schritt aa) deren tatsächliches Meßintervall einen definierten Bereich unter Berücksichtigung beider Intervalle nicht überschreiten
c) Definieren des nächsten tätsächlichen Meßintervalls der eingelesenen Leistungsdaten, die nicht mehr Schritt bb) zugeordnet werden können, als nächstes gemeinsames Zeitintervall
d) Wiederholen der Schritte aa)-cc) bis alle Leistungsdaten einem gemeinsamen Zeitintervall zugeordnet sind.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß nur diejenigen Leistungsdaten dem gemeinsamen Zeitintervall zugeordnet werden deren tatsächliches Meßintervall sich mit dem jeweiligen gemeinsamen Zeitintervall überlappt.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß nur diejenigen Leistungsdaten dem gemeinsamen Zeitintervall zugeordnet werden deren Mittelpunkt des tatsächlichen Meßintervalls in das gemeinsame Zeitintervall fällt.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß nur diejenigen Leistungsdaten dem gemeinsamen Zeitintervall zugeordnet werden deren tatsächliches Meßintervall sich mit dem gemeinsamen Zeitintervall überwiegend überlappt.

7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, daß das gemeinsame, rechnerverbundweite getaktete Meßzeitintervall einheitliche oder unterschiedliche Meßintervalle aufweist.

8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, daß die Ergebnisse nach Schritt e) geordnet nach Startzeiten in tabellarischer Form aufbereitet werden.

9. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, daß aus den Ergebnissen nach Schritt e) automatisch ein grafisches Diagramm zur Darstellung der Leistungsdaten erzeugt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, daß die Leistungsdaten nach Schritt e) in einem Reportgenerator für Kapazitäts- und Leistungsanalyse verwendet werden.

11. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, daß die Leistungsdaten nach Schritt e) zur Nachregulierung eines Rechnerverbundsystems verwendet werden.

12. Verfahren nach Anspruch 1 bis 11 dadurch gekennzeichnet, daß die Leistungsmerkmale beliebig viele definierbare Leistungskennziffern eines Rechnerverbundsystems umfassen können.

13. Verfahren nach Anspruch 1 bis 12 dadurch gekennzeichnet, daß die Leistungsmerkmale die CPU-Auslastung und die durchschnittliche Antwortzeit für I/O Operationen umfassen.