Implementaci

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Implementación en C del benchmark de
transacciones distribuidas TPC-C.

• Autores
• Julio A. Hernández Gonzalo.
• Eduardo Hernández Perdiguero.
• Tutor
• Diego R. Llanos Ferraris.
• Departamento de Informática
• Escuela Universitaria Politécnica
• Universidad de Valladolid

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Introducción

• Benchmark programa que mide el rendimiento de un
  sistema.
• Objetivo
• Construir una implementación de la versión 5 del
  benchmark de transacciones distribuidas TPC-C
• Multiplataforma. Comparación de máquinas
  UNIX/linux.
• Libre distribución.
• Medir el rendimiento de un cluster experimental
  en el Departamento de Informática.

El nombre adoptado para esta implementación ha
sido TPCC-UVA.
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Introducción

• TPC-C
• Transaction Processing Performance Council (TPC).
• No hay implementación de dominio público.
• Simula un entrorno de aplicación OLTP (On-Line
  Transaction Processing).
• Se compone de una serie de terminales que
  solicitan la ejecución de transacciones contra
  una base de datos.
• La medida de rendimiento se expresa en tpmC
  transacciones por minuto.

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Introducción

• Por qué TPC-C?
• Es un benchmark de base de datos.
• Además de operaciones numéricas pone en juego
  otros recursos del sistema accesos a disco,
  entradas y salidas, comunicaciones...
• La información resulta relevante en sectores
  comerciales.
• TPC-C es uno de los benchmark de bases de datos
  más utilizados en la actualidad.

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TPCC-UVA

• Simula la actividad de una empresa de venta al
  por mayor con almacenes y distritos de ventas
  distribuidos geográficamente.

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TPCC-UVA

• Carga de trabajo un conjunto de terminales
  solicitan la ejecución de una mezcla de cinco
  tipos de transacciones.
• Las transacciones son
• New-Order Introduce una nueva orden.
• Payment Pago de una orden.
• Order-Status Consulta del estado de una orden.
• Delivery Reparto de las órdenes de un almacén.
• Stock-Level Consulta las existencias de los
  artículos.

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TPCC-UVA

• Las transacciones se ejecutan según una mezcla
  ponderada
• New-Order
• Payment
• Order-Status
• Delivery
• Stock-Level
• El número de New-Order ejecutadas por minuto
  determina la tasa de rendimiento tpmC.

N/D 40 4 4 4
43,47 43,47 4,35 4,35 4,35
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TPCC-UVA

• Base de datos
• Se compone de nueve tablas con distintas
  características en cuanto a su esquema y
  cardinalidad.
• El tamaño viene determinado por el número de
  almacenes.
• Utilizamos SQL embebido en C para implementar las
  operaciones con la base de datos.
• Utilizamos el motor postgreSQL-7.1.3 para
  gestionar el sistema de base de datos.

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Esquema del TPCC-UVA
BD
Señales
Accesos a disco
Controlador de Limpiezas
Comunicación entre procesos
Bitácoras MT
Bitácora ETR
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Esquema del TPCC-UVA

• Controlador del benchmark.
• Proporciona el interfaz con el usuario para el
  acceso a las operaciones del benchmark
• Creación de una nueva base de datos.
• Restauración de una base de datos existente.
• Comprobación de las condiciones de consistencia
  de la base de datos.
• Ejecución de un test de rendimiento.
• Recuento de resultados del último test realizado.
• Comprobación del estado de la base de datos.
• Eliminación de la base de datos.

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Esquema del TPCC-UVA

• Emulador de Terminal Remoto -ETR-.
• Emulación de Usuario
• Selección de la siguiente transacción.
• Generación de los datos de transacción.
• Simulación de los tiempos de teclado y de pensar.
• Emulación de terminal
• Muestra los datos generados.
• Muestra los datos resultantes de la ejecución de
  transacciones.

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Esquema del TPCC-UVA

• Emulador de Terminal Remoto -ETR-.
• Envía las solicitudes de transacción y recibe los
  resultados.
• Mide los tiempos de respuesta de las
  transacciones.
• Registra en la bitácora los datos necesarios para
  el cálculo del rendimiento.

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Esquema del TPCC-UVA

• Monitor de Transacciones -MT-
• Ejecuta las transacciones enviadas por los ETR
  según su orden de llegada.
• Mide el tiempo de ejecución de la transacción
  Delivery.
• Escribe en un fichero los resultados de la
  transacción Delivery.
• Registra en una bitácora los posibles errores
  resultantes de la ejecución de las transacciones.

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Esquema del TPCC-UVA

• Controlador de Checkpoints.
• Checkpoint operación en la que se trasladan las
  modificaciones de la base de datos de unos
  ficheros intermedios a los registros de la base
  de datos.
• Realiza checkpoints periódicos.

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Esquema del TPCC-UVA

• Controlador de Limpiezas.
• PostgreSQL mantiene información residual en la
  base de datos que relentiza las transacciones.
• El Controlador de Limpiezas se encarga de
  realizar las limpiezas (vacuum) periódicamente
  sobre la base de datos.
• El usuario decide realizar o no las limpiezas. De
  hacerlo determina el intervalo entre ellas.

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Comunicaciones ETR - MT

• Se utilizan los mecanismos IPC del estándar UNIX
  System V.

Memoria compartida
Semáforo de sincronismo
MT
Cola de mensajes
ETR
ETR
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Ejecución del test de rendimiento
Periodo de rampa
Periodo de medida
Periodo de fin de test
Tiempo
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Resultados obtenidos

• Características del sistema
• Procesador AMD Athlon XP 1900 (1,6GHz).
• Disco duro 60 Gb a 7200 rpm.
• Memoria Ram 512 Mb a 333 MHz.
• Características del test
• Cinco almacenes en la base de datos.
• Periodo de rampa 20 minutos.
• Periodo de medida 2 horas.
• Sin limpiezas en la base de datos.
• Rendimiento medido 61,375 tpmC.

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Resultados obtenidos
Salida del programa
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Resultados obtenidos
21
Resultados obtenidos
22
Resultados obtenidos
23
Resultados obtenidos.
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Tests de larga duración
Test de 8 horas sin limpiezas
Test de 8 horas con limpiezas cada 60 minutos
Rendimiento medido 42,302 tpmC. Test fallido.
Rendimiento medido 55,956 tpmC. Test pasado.
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Comentarios sobre la implementación

• PostgreSQL no es capaz de mantener el rendimiento
  en tests de larga duración.
• El Monitor de Transacciones utiliza una cola de
  mensajes para procurar el aislamiento de las
  transacciones.
• Los resultados del TPCC-UVA no deben compararse
  con los obtenidos con otras implementaciones del
  TPC-C.

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Conclusiones

• Se ha construido una herramienta válida para
  medir el rendimiento de sistemas UNIX/Linux
  siguiendo las especificaciones del estándar
  TPC-C.
• Se han comunicado los procesos mediante los
  mecanismos IPC del estándar UNIX System V.
• Se ha utilizado como motor de base de datos
  postgreSQL. Gracias a ello TPCC-UVA puede
  distribuirse libremente.

www.infor.uva.es/diego/TPCC-UVA.htm
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Conclusiones

• Se ha realizado una traducción literal de las
  especificaciones de la versión 5 del benchmark
  TPC-C (130 páginas) para iniciar una línea de
  investigación en benchmarking.
• Se ha escrito un artículo que ha sido aceptado y
  que será defendido en las Jornadas de Paralelismo
  de Lérida el próximo mes de Septiembre.

TPCC-UVA Implementación del TPC-C J. A.
Hernández, E. Hernández y D. R. Llanos. XIII
Jornadas de Paralelismo, Lérida, Septiembre 2002