JP2010507146A - 分散システムの能力計画及びリソース最適化を行う方法と装置 - Google Patents
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Abstract
Description
大量のユーザ要求がシステム内の種々のコンポーネントを流れている間、リソース消費に関連する多くの測定値が、ユーザ負荷の強度にしたがって応答する。フロー強度とは、本明細書で用いているように、それによって内部測定値がユーザ負荷の大きさ(すなわち、数)に応答する強度を指している。次に、フロー強度間の恒常的関係がシステム全体にわたって種々の点(ポイント)で決定される。このような関係が経時的に種々の作業負荷の下で常に保持される場合、この関係をここでは分散システムの不変式(invariants)と呼ぶ。一例示実施形態では、コンピュータがこれらの不変式を自動的に検索し抽出する。多くの不変式を分散システムから抽出した後、任意の大きさのユーザ負荷が与えられると、その不変関係が順次適用され、個々のコンポーネントの能力ニーズを推定することができる。現在のリソースの割り当てを推定された能力ニーズと比較することにより、システム性能を低下させる可能性のある、システムの最弱ポイントの位置を見つけ、順位付けすることができる。操作者はこのような解析結果を使用してリソースの割り当てを最適化し、潜在的な性能ボトルネックを取り除くことができる。
システムにまたがって種々の点で測定されたフロー強度を用いて、これらの測定値間の関係をモデル化することが重要である。すなわち、測定値x,yを用いて、y=f(x)を与える関数fを決定することが重要である。上述のように、リソース消費に関連する測定値の多くはユーザ要求の量にしたがって変化する。時系列として、これらの測定値は時間tに沿って類似の発展曲線(evolving curve)を描く傾向がある。したがって、測定値の多くは線形の関係を有すると仮定できる。一例示実施形態では、外部入力付自己回帰モデル(ARX;autoregressive model with exogenous input)を用いて測定値間の線形関係を決定する。
上記の説明は、2つの測定値が与えられた場合に自動的にモデルを決定する方法を示している。実際、リソース消費に関連する多くの測定値を複合システムから収集することができるが、それら測定値の対には線形関係はなくてもよい。システムのダイナミクス及び不確定性により、決定されたモデルの中には経時的にはロバストではないものがある可能性がある。
上述のように、アルゴリズム550は、測定値Ii(1≦i≦m)の中から可能性のある不変式を自動的に検索し、抽出する。さらに、これらの測定値及び不変式は、体系的にサービスをプロファイリングするモデルとして使用可能な関係ネットワークを編成する。少量のユーザ要求の下では、システムのサービス品質がクライアントの期待を満たしている場合には、不変式のネットワークがそのシステムから決定される。したがって、一例示実施形態では、システムが所定の状態であるときには、そのシステムをプロファイリングすることができる。リソース消費に関連する測定値がシステム130から10個(すなわち、m=10)収集され、さらに図6に示すように、アルゴリズム550がこれらの測定値から不変式ネットワーク600を抽出すると仮定する。このネットワーク600で、数iを付された各ノード(例えば、ノード605)は測定値Iを表し、各エッジ(例えば、エッジ610)は、(例えば、ノード605,615によって表された)2つの関連付けられた測定値間の不変関係を表している。
U:すべての測定値の集合、すなわち、U=Ii;
M:すべての不変式の集合、すなわち、M={θij}であり、ここでθijは測定値IiとIjとの間の不変式モデルである;
pij:モデルθijの信頼度スコア。なお、測定値IiとIjとの間に不変式(エッジ)がない場合、pij=0であることに留意されたい;
P:すべての信頼度スコアの集合、すなわちP={pij};
x:ユーザ負荷の予測された最大量;
I1:不変式ネットワークの起点ノード、すなわちI1=x;
Sk:I1からのk番目のホップでのみ到達可能であってそれ以前のホップでは到達できないノードの集合;
Vk:k番目のホップまででアクセスされたすべてのノードの集合;
R:Iiから到達可能なすべてのノードの集合;
φ:空集合;
f(θij):IiからIjへの伝播関数;
qs:起点ノードI1からIsまでの最良の経路の最大累積信頼度スコア。
上述のように、アルゴリズム750は、所与の量のユーザ負荷によってもたらされるリソースの消費に関連する測定値を順次に推定する。これらの測定値をさらに用いて、分散システムにおけるそれらの関連するコンポーネントの能力ニーズを評価することができる。多数の(例えば、数千もの)サーバを備える大規模分散システムについては、一般的に、コンポーネントの能力を正確に計画し、リソースの割り当てを最適化することが重要事項である。ユーザ負荷のダイナミクス及び不確定性により、十分な能力を持たないシステムはシステム性能を低下させ、それによりユーザの不満を招くおそれがある。逆に、「過大能力の」システムは、リソースを浪費し、ITコストを増加させる可能性がある。大規模な分散システムにおける1つの課題は、どのようにしてシステム内の種々のコンポーネントの能力を整合させて潜在的な性能ボトルネックを取り除き、システムレベルでの最大能力を達成するかである。システムコンポーネントの能力の不整合は、システムの1つのセグメントで性能ボトルネックをもたらし、他のセグメントではリソースを浪費をもたらす可能性がある。
本明細書での記載は、本発明の例示実施形態を実施するのに必要とされる処理ステップによって本発明を説明している。これらのステップは適切にプログラミングされたコンピュータによって実行することができ、そのコンピュータの構成は当技術分野においてよく知られている。適切なコンピュータは、例えば、よく知られているコンピュータプロセッサ、メモリ装置、記憶装置、コンピュータソフトウェア、及び他のモジュールを使用して実装されてもよい。このようなコンピュータのハイレベルでのブロック図を図10に示している。コンピュータ1000は、そのコンピュータ1000の全体的動作を定義したコンピュータプログラム命令を実行することによって、そのような全体的動作を制御するプロセッサ1004を含んでいる。コンピュータプログラム命令は記憶装置1008(例えば、磁気ディスク)に格納されており、コンピュータプログラム命令の実行が所望される場合にメモリ1012にロードされることができる。コンピュータ1000は、(例えば、ローカルにまたはネットワークを介して)他の装置と通信するための1または2以上のインタフェース1016も含んでいる。コンピュータ1000は、そのコンピュータ1000とのユーザの相互作用を可能にする装置を代表するI/O(入出力装置)1020(例えば、表示装置、キーボード、マウス、スピーカ、ボタン等)も含んでいる。コンピュータ1000は、能力計画モジュールを表していてもよく、及び/または上述のアルゴリズムを実行してもよい。
Claims (25)
- 分散システムにおける少なくとも1つのコンポーネントについての能力ニーズを決定する方法であって、
収集された複数の測定値から、前記測定値間の関係を特徴づける不変式のネットワークを決定すること、
前記不変式のネットワークから前記少なくとも1つのコンポーネントについての能力ニーズを決定すること、
を含む方法。 - 前記少なくとも1つのコンポーネントの前記能力ニーズを現在のコンポーネントの割り当てと比較することにより、前記分散システムにおけるコンポーネントの使用を最適化することをさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 前記少なくとも1つのコンポーネントは、オペレーティングシステム、アプリケーションソフトウェア、中央処理装置(CPU)、メモリ、サーバ、ネットワークデバイス及び記憶装置のうちの少なくとも1つをさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 前記分散システムの種々のコンポーネントから前記複数の測定値を収集することをさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 前記測定値はフロー強度測定値である、請求項1に記載の方法。
- 前記複数の測定値から自動的に不変式を抽出することをさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 前記自動的に不変式を抽出することは、前記複数の測定値の中の少なくとも2つの測定値からモデルを生成することをさらに含む、請求項6に記載の方法。
- 前記モデルが前記測定値にどの程度近似しているかをテストすることにより、前記モデルの適合スコアを計算することをさらに含む、請求項7に記載の方法。
- 前記適合スコアがしきい値未満である場合に、可能性のある不変式としての前記モデルを削除することをさらに含む、請求項8に記載の方法。
- 前記モデルは外部入力付自己回帰モデル(ARX)である、請求項7に記載の方法。
- 前記不変式のネットワークにおける各経路の信頼度スコアを計算することをさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 分散システムにおける少なくとも1つのコンポーネントについての能力ニーズを決定する装置であって、
収集された複数の測定値から、前記測定値間の関係を特徴づける不変式のネットワークを決定する手段と、
前記不変式のネットワークから前記少なくとも1つのコンポーネントについての能力ニーズを決定する手段と、
を有する装置。 - 前記少なくとも1つのコンポーネントの前記能力ニーズを現在のコンポーネントの割り当てと比較することにより、前記分散システムにおけるコンポーネントの使用を最適化する手段をさらに有する、請求項12に記載の装置。
- 前記少なくとも1つのコンポーネントは、オペレーティングシステム、アプリケーションソフトウェア、中央処理装置(CPU)、メモリ、サーバ、ネットワークデバイス及び記憶装置のうちの少なくとも1つをさらに含む、請求項12に記載の装置。
- 前記分散システムの種々のコンポーネントから前記複数の測定値を収集する手段をさらに有する、請求項12に記載の装置。
- 前記複数の測定値から自動的に不変式を抽出する手段をさらに有する、請求項12に記載の装置。
- 前記複数の測定値の中の少なくとも2つの測定値からモデルを生成する手段をさらに有する、請求項16に記載の装置。
- 前記モデルが前記測定値にどの程度近似しているかをテストすることにより、前記モデルの適合スコアを計算する手段をさらに有する、請求項17に記載の装置。
- 前記適合スコアがしきい値未満である場合に、可能性のある不変式としての前記モデルを削除する手段をさらに有する、請求項18に記載の装置。
- 前記不変式のネットワークにおける各経路の信頼度スコアを計算する手段をさらに有する、請求項12に記載の装置。
- プロセッサで実行可能なコンピュータプログラム命令を有するコンピュータ可読媒体であって、前記コンピュータプログラム命令は、
分散システムから収集された複数の測定値から、該測定値間の関係を特徴づける不変式のネットワークを決定するステップと、
前記不変式のネットワークから、前記分散システムの少なくとも1つのコンポーネントの能力ニーズを決定するステップと、
を規定する、コンピュータ可読媒体。 - 前記少なくとも1つのコンポーネントの前記能力ニーズを現在のコンポーネントの割り当てと比較することにより、前記分散システムにおけるコンポーネントの使用を最適化するステップを規定するコンピュータプログラム命令をさらに含む、請求項21に記載のコンピュータ可読媒体。
- 前記少なくとも1つのコンポーネントは、オペレーティングシステム、アプリケーションソフトウェア、中央処理装置(CPU)、メモリ、サーバ、ネットワークデバイス及び記憶装置のうちの少なくとも1つをさらに含む、請求項21に記載のコンピュータ可読媒体。
- 前記分散システムの種々のコンポーネントから前記複数の測定値を収集するステップを規定するコンピュータプログラム命令をさらに含む、請求項21に記載のコンピュータ可読媒体。
- 前記複数の測定値から自動的に不変式を抽出するステップを規定するコンピュータプログラム命令をさらに含む、請求項21に記載のコンピュータ可読媒体。
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