サーバ資源と応答時間

サーバのどのリソースがボトルネックとなっても多くの場合，応答時間のばらつ きが発生し，標準偏差に影響を与える．これを確認するため，簡単な実験を行った．

1台のPCを使用し，そのPC上でボトルネックを意図的に発生させるような単 純なプログラムを実行し，スループットと応答時間を測定した．この実験では，(a) CPU がボトルネックとなる場合，(b) メモリがボトルネックとなる場合，(c) ディ スクがボトルネックとなる場合の3つで実験を行っている．CPUがボトルネック となる場合には，フィボナッチ数を計算するプロセスを生成し，プロセス数を変 化させながら，その影響を見る．メモリがボトルネックとなる場合には，それぞ れのプロセスがページサイズである4KBごとに決められた定数を書き込む．ディ スクがボトルネックとなる場合には，ファイルをランダムに選択し，ファイルの 内容を読み込む．OSのキャッシュ上からデータを取得しないように，多数のファ イルを用意する．プロセスを多数生成することによるCPUやメモリへの影響を避 けるため，単一プロセスで非同期I/Oを利用してディスクにアクセスするように した．実験に使用したPCは，2章のサーバで使用したものと同一のものを使用し ている．

実験結果を図4.3，4.4，4.5に示す．それぞれの場合について，スループットと 応答時間を示している．応答時間では，平均値と標準偏差をプロットしている．

図 4.3から，どの場合にもPCが過負荷となると応答時間の標準偏差が大きく なっていることがわかる．CPUがボトルネックとなる場合には，100プロセスあ たりから応答時間の平均が増加するとともに，応答時間の標準偏差も増加する．メ モリがボトルネックとなる場合も，100プロセスあたりから応答時間の標準偏差が 大幅に増加している．ディスクがボトルネックとなる場合には，スループットが 低下を始める100同時リクエストあたりから，応答時間の標準偏差が大きくなっ ている．

0 50 100 150 200 250 300

1 10 100 1000

スループット [要求/s]

同時要求プロセス数

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000

1 10 100 1000

応答時間 [ms]

同時要求プロセス数 平均

標準偏差

図 4.3: サーバ資源と応答時間（CPU）

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

1 10 100 1000

スループット [1000要求/s]

同時要求プロセス数

0 100 200 300 400 500 600

1 10 100 1000

応答時間 [ms]

同時要求プロセス数 平均

標準偏差

図 4.4: サーバ資源と応答時間（メモリ）

0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000 18000

1 10 100 1000

スループット [要求/s]

同時リクエスト数

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000

1 10 100 1000

応答時間 [ms]

同時リクエスト数 標準偏差平均

図 4.5: サーバ資源と応答時間（ディスク）

経過時間

標準偏差

180秒 prev

(前回設定完了時点の 推定標準偏差)

sd_reg

(現在の推定標準偏差)

現在時刻 前回設定完了時刻

本機構は回帰直線から推定標準偏差を計算する．

回帰直線は時間経過とともに移動する．

推定標準偏差が許容範囲を超えると 最大クライアント数の設定を開始する．

回帰直線 許容範囲

(prev +/- threshold)

図 4.6: ワークロードの変化の検出