Нестеров С.А., аспирант Карпов А. С., аспирант (Московский государственный институт электронной техники)
МЕТОДОЛОГИЯ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ АППАРАТНО-ПРОГРАММНОЙ СРЕДЫ. ЭТАПЫ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ
Диагностирование аппаратно-программной среды является важной задачей в контексте проблемы разработки и поддержки информационных систем (ИС). При постановке задачи диагностирования возникает необходимость определения методологии диагностирования, от ее выбора зависит надежность и эффективность работы ИС в целом.
Ключевые слова: методика диагностирования, информационная система, иерархическая структура, вычислительная система, программно-аппаратная вычислительная система, средства контроля.
DIAGNOSING METHODOLOGY OF THE HARDWARE-SOFTWARE ENVIRONMENT.
DIAGNOSING STAGES
Diagnosing of the hardware-software environment is an important task in a context of a problem to work out and support different information systems (IS). At a statement of a diagnosing tasks it need to define a diagnostic methodology, to reach the reliability and overall performance of IS at all.
Keywords: a diagnosing technique, the information environment, hierarchical structure, the computing system, the hardware-software computing system, control device.
Можно выделить два подхода к проведению диагностирования. Первый - это мониторинг параметров системы, с целью получения данных о системе в реальном времени. Второй же заключается в проведении тестирования для получения показателей по тем или иным параметрам.
Для первого подхода характерно то, что все параметры измеряются непосредственного во время использования информационной системы по назначению, когда на вход поступают только рабочие воздействия. Под мониторингом понимают непрерывный процесс сбора и анализа информации о значении диагностических параметров состояния объекта.
Тестирование же подразумевает под собой подачу на вход объекта тестирования, в нашем случае аппаратно-программной среды или информационной системы, из системы контроля специальных тестовых воздействий, причем в этом случае объект тестирования не используется по прямому назначению. При тестировании важным показателем является корректность полученных результатов работы объекта тестирования.
Поток обычных для системы задач
Результаты работы
Рис.1. Мониторинг параметров системы
Поток тестовых задач
Результаты работы
Рис.2. Тестирование системы
Совокупность этих двух подходов дает возможность разносторонней оценки работы аппаратно-программной среды или информационной системы. Применительно к каждому уровню абстракции диагностирования можно выделить характерные параметры. В зависимости от уровня абстракции диагностирования, исследуются различные параметры системы, а в случае тестирования берется различный набор тестовых задач.
Применительно к каждому из подходов можно выделить три общих начальных этапа проведения диагностирования.
Первый - определение уровня абстракции.
На первом этапе выделяется уровень абстракции аппаратно программной среды, на котором необходимо провести диагностику. Такой уровень, как правило, представляет собой элемент иерархической структуры, которой является аппаратно-программная среда или информационная система.
Второй - выделение элементов уровня абстракции.
На втором этапе выделяются конкретные элементы аппаратно-программной среды или информационной системы, принадлежащие к выбранному уровню абстракции, параметры которого нуждаются в диагностировании;
Третий - исследование и описание каждого из элементов.
На третьем этапе проводится исследование элементов уровня абстракции, в процессе которого определяются их функции в аппаратно-программной среде или информационной системе. Результатом проведенных исследований может быть отчет, содержащий описание исследуемых элементов.
Для мониторинга аппаратно-программной среды классификацию можно продолжить следующими пятью этапами.
Четвертый этап - определение параметра элемента уровня диагностирования, измерение и анализ которого ложится в основу мониторинга. Выбирается параметр элемента, качественно влияющий на работу объекта диагностирования. Определяются единицы измерения этого параметра.
Пятый этап - определение характеристики параметра элемента, характерной для работоспособности среды на конкретном уровне абстракции. Выбирается количественная или качественная характеристика, определенное значение которой является критичным для работоспособности аппаратно-программной среды или информационной системы.
Шестой этап - определение частоты проводимых замеров. Устанавливаются временные интервалы, по истечению которых анализируемый параметр измеряется.
Седьмой этап - подбор из уже существующих и в случае необходимости разработка программных средств, используемых для проведения мониторинга на конкретном уровне абстракции. На этом этапе исследуются программные средства, которые возможно использовать в контексте поставленной задачи. В случае если такого программного обеспечения нет или
существуют другие причины, которые не позволяют использовать готовое решение, разрабатывается новое программное обеспечение, работа которого удовлетворяет условиям поставленной задачи.
Восьмой этап - разработка формы представления отчетов в реальном времени по выполненным измерениям. Реальное время здесь берется относительно временных интервалов, определенных на шестом этапе. Форма должна содержать информацию о наблюдаемых характеристиках параметра.
Классификация тестирования аппаратно-программной среды отличается от классификации мониторинга. Ее можно характеризовать следующими этапами.
Четвертый этап - определение параметра элемента уровня диагностирования, тестирование которого необходимо провести. Выбирается параметр элемента, качественно влияющий на работу чувствительных к большим нагрузкам частей объекта диагностирования. Определяются единицы измерения этого параметра.
Пятый этап - определение характеристики параметра элемента, характерной для работоспособности среды на конкретном уровне абстракции и измеряемой в процессе выполнения тестовых задач, если это в ней подразумевается. На этом этапе выделяются два типа характеристик: первый - это характеристики, измеряемые в процессе выполнения тестовых задач, второй - итоговые результаты выполненных тестовых задач.
Шестой этап - подбор из уже существующих и, в случае необходимости, разработка тестовых задач.
Седьмой этап - определение набора эталонных параметров, с которыми будут сравниваться результаты работы тестовых задач, если таковые известны. Этот этап необходим для определения отклонений от нормальной работы аппаратно-программной среды или информационной системы. В случае, если эталонных параметров нет или параметры сильно изменяются во времени, этот этап можно пропустить.
Восьмой этап - определение количества тестов, которые необходимо провести для получения корректных результатов. В большинстве случаях для получения результатов тестирования, необходимо запускать тестовую задачу многократно. Это в первую очередь связано с высокой скоростью выполнения операций в современных вычислительных системах. Так же важно учесть, что многократный запуск набора тесовых задач позволит определить погрешность полученных значений.
Далее идут этапы общие для обоих видов диагностики.
Девятый этап - подбор из уже существующих и в случае необходимости разработка программных средств, используемых для проведения тестирования на конкретном уровне абстракции. На этом этапе исследуются программные средства, которые возможно использовать в контексте поставленной задачи. В случае если такого программного обеспечения нет или существуют другие причины, которые не позволяют использовать готовое решение, разрабатывается новое программное обеспечение, работа которого удовлетворяет условиям поставленной задачи.
Десятый этап - разработка формы представления отчетов по проведенному тестированию. Форма должна содержать информацию о результатах тестирования и наблюдаемых характеристиках параметра
Например, необходимо провести диагностику аппаратно-программной среды с многопроцессорной обработкой данных. Эта среда представляет собой вычислительный комплекс под управлением операционной системы Linux. Для примера берется один уровень абстракции, на котором выделяется элемент - центральный процессор. Так как у нас система многопроцессорная, то нужно провести диагностику нескольких элементов этого уровня, то есть каждого процессора данной системы. В данной диагностируемой системе используется процессор с восьмью ядрами Intel® Core™ i7-875K. Проведем мониторинг и тестирование данного элемента.
Рис.3. Этапы проведения диагностирования
Параметром, за которым необходимо наблюдать в процессе мониторинга, является загрузка процессора. Этот параметр измеряется в процентах. Значение этого параметра может изменяться от 0 до 100, и при максимальном значении может существенно повлиять на производительность системы. В данном конкретном случае критичным для всей системы является 100-процентная загрузка всех восьми процессоров.
Так как данный параметр крайне динамичен, то измерять его нужно как можно чаще. Для данного измерения возьмем интервал в одну секунду.
Для наблюдения за данной характеристикой разработаем программу.
Информация о текущем состоянии процессора содержится в файле /proc/stat. Используем ее для расчета текущей загруженности процессора, откроем файл для чтения.
while( 1) {
if{(fp-fopen("/proc/stat", r')) == HULL) {
printf("Can't open file /proc/stat to read!\n ); exit(l) ;
i
Файл /proc/stat имеет следующий общий вид:
cpu 2255 34 2290 22625563 6290 127 456 cpu0 1132 34 1441 11311718 3675 127 438
cpul 1123 0 849 11313845 2614 0 18 [........................................................]
cpu n [................................................]
intr 114930548 113199788 3 0 5 263 0 4 [.......]
ctxt 1990473 btime 1062191376 processes 2915 procs_running 1 procs_blocked 0
Узнаем количество процессоров в системе и создадим цикл обрабатывающий каждую строку с описанием процессора, так же нужно учесть, что первая строка содержит информа
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.