benchmarking für oracle datenbank server

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Thomas Kalb
Heinz-Josef Wrobel
03.06.2014 / DOAG 2014 Düsseldorf
BENCHMARKING FÜR ORACLE DATENBANK SERVER
- Canary in the Database -
Benchmarking für Oracle Datenbank Server / DOAG 2014 Datenbank
Copyright © 2014 ITGAIN GmbH
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ITGAIN Benchmarking – Start (2005)
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ITGAIN Benchmarking – Start (2005)
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3
Agenda
Gründe für ein Datenbank Benchmarking
Einsatzvarianten des Datenbank Benchmarkings
Anforderungen an ein geeignetes Benchmarking
Leistungskriterien für ein Datenbank Server System
Das Datenbank Server System
TPC Benchmarks
Benchmarking Kategorien
Application Level Benchmarking
(Oracle-) Database Level Benchmarking
Operating System Level Benchmarking
ITGAIN Benchmark Verfahren
Canary in the Database (Benchmarking und Monitoring – eine
perfekte Kombination)
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4
Gründe für ein Datenbank Benchmarking
Ermittlung der Leistungsfähigkeit des Datenbank Servers
Single Unit Performance
Test der Skalierungsfähigkeit
Ermittlung der Leistungsgrenzen
Transparenz des eigenen Leistungspotentials
Erkennen von Schwachstellen
Kann als Basis zur Ermittlung einer optimalen Datenbank
Server Konfiguration verwendet werden.
Kann als permanente Überwachung für die Datenbank
Server Leistung verwendet werden (Canary in the Database).
Ermittlung der Systemkosten
Bildet die Grundlage für eine Kapazitätsplanung
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Beispiele für Vergleiche
AIX versus Linux
z/OS versus Linux
64 Bit versus 32 Bit
DB2 Version 10.1 versus DB2 Version 10.5
Oracle 11R2 versus DB2 Version 10.5
HANA versus BLU
Dedizierter Server versus Virtueller Server
SSD versus HDD
Linux Kernel 2.6 versus Linux Kernel 3.0
Filesysteme
Komprimierung versus Hauptspeicher
…..
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Beispiel: Filesystem Vergleich
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Einsatzvarianten des Datenbank Benchmarkings
Exklusive und einmalige Durchführung der Benchmarks
Geeignet für:
Zur Feststellung des eignen Leistungsstandards
Zur Feststellung von grundsätzlichen
Leistungsdefiziten
Sollte am Anfang eines globalen Datenbank
Überprüfung durchgeführt werden
Zum Vergleich mit alternativen Systemen
Parallele und permanente Durchführung der Benchmarks
Geeignet für:
Zum Monitoren der Datenbank Performance
Zur Erkennung von Ressource Engpässen
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Anforderungen an ein geeignetes Benchmarking
Portierbarkeit
Übertragbarkeit auf verschiedene Systemplattformen
Vergleichbarkeit
Skalierbarkeit
Anwendbarkeit auf kleine und große Computersysteme
Übertragbarkeit auf verteilte Systeme
Einfachheit/Verständlichkeit
Relevanz
Berücksichtigung “typischer” Operationen des jeweiligen
Anwendungsbereichs
Messen der maximalen Leistung
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Leistungskriterien für einen Datenbank Server
Technische Spezifikationen
Anzahl Sockets
Anzahl Cores
GHz pro Core
Hyper-Threading
L1/L2/L3 Cache
Hauptspeichergröße
Hauptspeicherzugriffsgeschwindigkeit
I/O – Anbindung
I/O – Technologie
…..
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Leistungskriterien für einen Datenbank Server
Technische Leistungsdaten
Anzahl Transaktionen pro Sekunde
Anzahl Aufträge pro Minute (TPC-C)
I/O Operationen pro Sekunde (IOPS)
I/O Zugriffszeit
Durchschnittliche Zugriffszeit für einen synchronen
Get Block Request
…..
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Beispiel: CPU Leistung
http://www.tecchannel.de/server/prozessoren/2016541/test_die_schnellsten_cpus_im_benchmark_vergleich/
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CPU Performance versus CORE Performance
Power 6 (4 * 4,7 = 18,8)
Power 7 (8 x 3,5 = 28,0)
ETL
(4 Streams)
4 MB
32 MB L3
4 MB
32 MB L3
3,5 3,5 3,5 3,5
Ghz Ghz Ghz Ghz
256
KB
256
KB
256
KB
256
KB
32 MB L3
256
KB
4 MB
4,7
GHZ
444
256
KB
4,7
GHZ
256
KB
4 MB
4,7
GHZ
444
256
KB
4,7
GHZ
ETL
(4 Streams)
3,5 3,5 3,5 3,5
Ghz Ghz Ghz Ghz
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Das Datenbank Server System
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Das Datenbank Server System
Database System
Guest Operation System
VMware Server
VMware Storage Management
Storage Infrastructure
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Agenda
Gründe für ein Datenbank Benchmarking
Einsatzvarianten des Datenbank Benchmarkings
Anforderungen an ein geeignetes Benchmarking
Leistungskriterien für ein Datenbank Server System
Das Datenbank Server System
TPC Benchmarks
Benchmarking Kategorien
Application Level Benchmarking
(Oracle-) Database Level Benchmarking
Operating System Level Benchmarking
ITGAIN Benchmark Verfahren
Canary in the Database (Benchmarking und Monitoring – eine
perfekte Kombination)
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TPC Benchmarks
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TPC Benchmarks
TPC ist ein Herstellergremium zur Standardisierung von DBBenchmarks (www.tpc.org)
Die TPC Benchmark ermöglichen einen objektiven und
standardisierten Vergleich von Transaktionssystemen und
Datenbankmanagementsystemen (DBMS) verschiedener
Hersteller.
Merkmale:
Die Leistung eines Gesamt-Systems wird bewertet
Bewertung der Kosteneffektivität (Kosten / Leistung)
skalierbare Konfigurationen
verbindliche Richtlinien zur Durchführung und Dokumentation
Ausschluss von “Benchmark Specials” innerhalb von DBMS
Aktuelle Benchmarks für
OLTP (TPC-C)
Web-OLTP (TPC-E)
Decision Support (TPC-H)
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TPC-C Ergebnisse (2005) – OLTP Benchmark
*tpmC: Anzahl von abgeschlossenen Aufträgen pro Minute
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TPC-C Ergebnisse (Aktuell)
*Date Submitted: Keine Veränderung seit März 2013
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TPC-C Ergebnisse (Vgl. 2005/Aktuell)
2005
Aktuell (2010)
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TPC-H Ergebnisse (2013) – Decision Support
…..
…..
*QphH: Anzahl Queries pro Stunde
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TPC-H Ergebnisse (Aktuell) – Decision Support
…..
…..
*QphH: Anzahl Queries pro Stunde
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TPC-E Ergebnisse (Mai 2013) – OLTP für eine Maklerfirma
*tpsE: Anzahl Transaktionen pro Stunde
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TPC-E Ergebnisse (Aktuell)
*tpsE: Anzahl Transaktionen pro Stunde
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Agenda
Gründe für ein Datenbank Benchmarking
Einsatzvarianten des Datenbank Benchmarkings
Anforderungen an ein geeignetes Benchmarking
Leistungskriterien für ein Datenbank Server System
Das Datenbank Server System
TPC Benchmarks
Benchmarking Kategorien
Application Level Benchmarking
(Oracle-) Database Level Benchmarking
Operating System Level Benchmarking
Benchmarking und Monitoring – eine perfekte Kombination
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Application Level Benchmarking
Geeignet zur Validierung von Anwendungssystemen (Testen
der Leistungsfähigkeit eines gesamten Systems)
Funktionalitätstests
Skalierungstests
Limit Tests
Capture & Replay (Aufzeichnen von kompletten
Anwendungsverläufen)
Applikations Benchmarking Tools
Oracle Load Testing
HP Load Runner
JMeter
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Oracle Database Benchmark Tools
SLOB (Silly Little Oracle Benchmark)
Swingbench
Hammerdb
Benchmark Factory (Dell)
ORION (I/O Kalibrierung)
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SLOB (Silly Little Oracle Benchmark)
Frei verfügbar
Client (Command-Line) für Windows und Linux
Nur Oracle
Benchmark speziell für I/O
Weder (TPC-C like) noch (TPC-H like)
Users ca. / Maximum size GB
Kein OS-Benchmark
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SwingBench
Frei verfügbar, Java basierend
Client für Windows und Linux (Swingbench (Client) /
Minibench (Remote) / Charbench (Commend))
Nur Oracle
Einfache Benchmark Tests gegen Cluster / Single Node /
Failover
OrderEntry (TPC-C like), SalesHistory (TPC-H like),
CallingCircle and StressTest Benchmark
Users ca. 10.000 / Maximum size 100GB
Kein OS-Benchmark (Ergänzung z.B. durch OSWatcher)
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HammerDB (vormals Hammerora)
Open Source
Windows / Linux Client (32- und 64-bit)
Benchmark Workload für Oracle, Times Ten, MS SQL-Server,
MySQL, Greenplum, PostgreSQL, Redi Database Plattforms
Workload ähnlich wie beim TPC-C und TPC-H Benchmark
(OLTP und DWH), nicht direkt vergleichbar
TPM (Transactional Measurement) und NOPM (New orders
per Minute)
Max 64 Virtual users
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DELL Benchmark Factory for Databases
• DB Performance Testing Tool
• Cross-DB Support: Oracle, DB2, SQL Server, etc.
• Top Features:
• DB Workload Replay (aus Produktion)
• Mitschneiden eines DB Workloads (Teilmenge möglich)
• Industrie-Standard Benchmark Tests
•
TPC-C, TPC-H, TPC-E, etc.
• Skalierbarkeitsanalysen
• Durchführung von „what-if“-Analysen
• Alternative zu Oracle Real Application Testing
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Benchmark Factory (Dell / Quest)
Kommerziell
Client für …
Oracle, Microsoft SQL Server, DB2 UDB, SAP Sybase ASE,
MySQL
Workload wie bei AS3AP, TPC-C TPC-B, TPC-D, und Scalable
Hardware Benchmarks
Benchmarks für Cluster / Single Node / Failover
Benchmark
Max users …
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ORION – ORacle I/O Numbers
• I/O Subsystem Stress Testing Tool
• Top Features:
•
•
Synthetische Generierung eines I/O-Workload
• Typische Datenbankzugriffsmuster
Messen der I/O-Performance
• Konfigurierbare Parameter:
•
Workload Patterns
• OLTP – Small random I/O, Skalierung
• OLAP – Large I/O size, Skalierung
• Mix
•
•
•
Schreib-Anteil in Prozent
Cache warming
Testdauer
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Kostenfrei
Frühwarnsystem
GUI
Command Line
Framework
TPC-C-Like
TPC-H-Like
Trace-Based Benchmarking
(Capture & Replay)
Synthetic Benchmarking
Limit Benchmarking
Skalierungs-Benchmarking
Unit Benchmarking
I/O-Subsystem
Benchmark Tools
Server (CPU, RAM)
(Oracle) Datenbank Benchmark Tools
SLOB
Swingbench
Hammerdb
Benchmark Factory
ORION (I/O Kalibrierung)
Database Easy
Benchmarking (ITGAIN)
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Operation System Level Benchmarking (1)
Server Benchmarking (CPU, Memory)
Prime95/MPrime (CPU)
LinX (CPU + Memory)
SysBench (CPU + Memory + I/O)
Phoronix Text Suite (Linux)
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dd
MB/s
IOzone
bonnie++
Xdd
Linux, (Solaris),
(AIX), Windows
Linux , AIX, Solaris,
Windows
fio
IOmeter
OS
Unit
Ranodom Read/Write
Asynchronous I/O Support
Synchronous I/O Support
Direkt I/O Support
Regular I/O Support
Block Device
Benchmarking
Tools
Multi – Thread
I/O Benchmarking Tools
IOPs, MB/s %
Linux, Windows,
(Solaris)
IOPs, KB/s
Linux, AIX, Windows
KB/S
Linux, AIX, Solaris
Windows
IOPs; KB/s,
Latency
Linux, (AIX)
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I/O Benchmarking Tools
Benchmark
Tool
Quelle
Fio
freecode.com/projects/fio
Iometer
www.iometer.org
Iozone
www.iozone.org
Bonnie
www.textuality.com/bonnie/
Bonnie++
www.coker.com.au/bonnie++/
Xdd
www.ioperformance.com/
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I/O Benchmarking
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I/O Benchmarking mit Xdd
Merkmale:
Einfach in der Verwendung
Die Performance der Verbindung kann dediziert
getestet werden.
Die Performance der Storage Einheit kann dediziert
getestet werden.
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I/O Benchmarking mit Xdd
http://www.mindwerks.net/wp-content/uploads/2010/09/xdd6.5.pdf
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I/O Benchmarking mit Xdd
Xdd – Ausgangssituation:
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I/O Benchmarking mit Xdd
Verwendung von Xdd: ./xdd -setup xxx.cfg
-op read -targets 1 /dev/mapper/vgprod-lvINDEX1
-reqsize 8
-mbytes 256
-passes 6
-verbose
-seek random
-seek seed
-randomize
-seek range 400000
-dio
-output read02.log
-csvout read02.csv
-errout read02.err
-ts output read_ts_02.csv
-ts detailed
(for write use a file) !!!!!!!
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I/O Benchmarking mit Xdd
Xdd – Ergebnis:
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I/O Benchmarking mit Xdd
Xdd – Benchmarking der Storage Einheiten (HDD)
-op read -targets 1 /dev/mapper/vgprod-lvINDEX1
-reqsize 8
-mbytes 200000
high
-passes 6
-verbose
-seek random
-seek seed
-randomize
-seek range 400000
-dio
-output read02.log
-csvout read02.csv
-errout read02.err
-ts output read_ts_02.csv
-ts detailed
Benchmark
Area
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OS Benchmarking
Xdd – Benchmarking der Verbindung bzw. des Storage Caches
-op read -targets 1 /dev/mapper/vgprod-lvINDEX1
-reqsize 8
-mbytes 256
small
-passes 6
-verbose
-seek random
-seek seed
-randomize
-seek range 400000
-dio
-output read02.log
-csvout read02.csv
-errout read02.err
-ts output read_ts_02.csv
-ts detailed
Benchmark
Area
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I/O Benchmarking mit Xdd
Storage
- mbytes 256
Cache
- mbytes 200000
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Agenda
Gründe für ein Datenbank Benchmarking
Einsatzvarianten des Datenbank Benchmarkings
Anforderungen an ein geeignetes Benchmarking
Leistungskriterien für ein Datenbank Server System
Das Datenbank Server System
TPC Benchmarks
Benchmarking Kategorien
Application Level Benchmarking
(Oracle-) Database Level Benchmarking
Operating System Level Benchmarking
ITGAIN Benchmark Verfahren
Canary in the Database (Benchmarking und Monitoring – eine
perfekte Kombination)
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EASY Database Benchmark
EASY DATABASE BENCHMARK
BASIC Benchmark
TRX Benchmark
LIMIT Benchmark
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EASY Database Benchmark
Merkmale:
Einsetzbar für AIX, Sun Solaris, Linux, HP-UX, Windows und
z/OS
Benötigt wenig Ressourcen
Schnelle Durchführung
Synthetischer Benchmark
Sehr gut geeignet für den Leistungsvergleich
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EASY Database Benchmark
BASIC:
Erstellung einer Ladedatei mit 10 Mio Zeilen
Erstellung von zwei DMS Tablespaces (300.000 und 50.000
Pages)
Laden von 10 Mio Zeilen
Random I/O (Synchrone I/O)
Read Ahead I/O (Asynchrone I/O)
CPU Benchmark (43x43x43x43x43)
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Easy Database Benchmark
Dokumentation:
Easy_Basis_Benchmark_Anleitung.pdf
Easy_Basis_Benchmark_Anleitung_zOS.pdf
README.txt
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EASY Database Benchmark
TRX Benchmark:
10 x 100.000 TRX
Highscore: 17 Sec.
Premium: 80 – 110 Sec.
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EASY Database Benchmark
Limit Benchmark:
Erzeugung eines extremen CPU und I/O Workload
Allokation von Hauptspeicher
Kernel Parameter Check (Linux) / VMM (AIX)
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Agenda
Gründe für ein Datenbank Benchmarking
Einsatzvarianten des Datenbank Benchmarkings
Anforderungen an ein geeignetes Benchmarking
Leistungskriterien für ein Datenbank Server System
Das Datenbank Server System
TPC Benchmarks
Benchmarking Kategorien
Application Level Benchmarking
(Oracle-) Database Level Benchmarking
Operating System Level Benchmarking
ITGAIN Benchmark Verfahren
Canary in the Database (Benchmarking und Monitoring – eine
perfekte Kombination)
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Canary in the Database (Benchmarking & Monitoring – A Perfect Fit)
Die Herausforderung
Wie kann eine verlässliche und
kontinuierliche Leistungsüberwachung des
Datenbankservers durchgeführt werden ?
Die Problemstellung
Die SQL Workload Ausprägungen der
Datenbankserver variieren sehr stark.
Dies erschwert die Bewertung der aktuellen
Leistungsfähigkeit des Datenbankservers.
Auch wenn identische SQLs zur Überprüfung
verwendet werden, ist der interne Ressourcenverbrauch unterschiedlich. Teilweise sind die
benötigten Blöcke im Cache und teilweise nicht.
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Benchmarking and Monitoring – A Perfect Fit
Die Lösung
Implementierung einer Messmethode mit identischen Workload und identischen
Ressourcenverbrauch.
Ein Satz von SQL Anweisungen mit einem fest definierten Ressourcenverbrauch. Die
einzelnen SQLs prüfen durch die spezielle Workload-Charakteristik eine bestimmte
Ressource des Servers (CPU, RANDOM I/O, Netzwerk, etc).
Durch die Vergleich der aktuellen Laufzeit eines Benchmark SQLs mit der entsprechenden
Baseline werden dedizierte Leistungsdefizite aufgedeckt. Hierbei muss die Abweichung
robust (> 5 Minuten) und signifikant (> Faktor 3) sein.
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Benchmarking and Monitoring – A Perfect Fit
Die Implementierung
Benchmark SQLs
CPU
Synchronous read time
Asynchronous read time
Network Latency.
Dedizierte Datenbank Ressourcen
1 x Dedizierter Buffer Cache
2 x Tablespaces
1 x Table
Die Monitoring-Integration
Die Laufzeitinformationen können aus Sicht des Clients (SQL Benchmark Scheduler) und des
Datenbankservers (Monitoring) ermittelt werden. Zusätzlich können viele Monitorwerte
ermittelt werden.
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Benchmarking and Monitoring – A Perfect Fit
Der dedizierte Bufferpool (No Caching)
create table….. storage (buffer_pool recycle) nocache;
create index…. storage (buffer_pool recycle);
Optional:
alter system set DB_RECYCLE_CACHE_SIZE=0
scope=memory;
alter system set DB_RECYCLE_CACHE_SIZE=128
scope=memory;
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Benchmarking and Monitoring – A Perfect Fit
Abschalten des File System Cache (Einschalten von DIRECT IO)
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Benchmarking and Monitoring – A Perfect Fit
Beispiel 1: Vergleich von unterschiedlichen Linux Kernels
Kernel 3.0
Kernel 2.6
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Benchmarking and Monitoring – The Perfect Fit
Beispiel 2: Skalierungstest / Kapazitätsanalyse
Welchen Effekt hat die Zunahme der Workloads auf die Leistungsfähgikeit des Servers?
Ist die Ressource-Kapazität ausreichend?
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Benchmarking and Monitorin – A Perfect Fit
Beispiel 3: Analyse der Netzwerk Zeit und der Netzwerk Bandbreite
Die Differenz zwischen Ausführungzeit und CPU-Zeit ergibt die Netzwerk Zeit. Das
Benchmark SQL erzeugt eine große Ergebnismenge ohne physische I/O-Zugriffe.
Dieses Beispiel zeigt die gravierenden Unterschiede der Netzwerkzeiten zwischen
Online (7 und 19) und Batchbetrieb (19 -7) auf.
Die Netzwerkgeschwindigkeit ist zufriedenstellend. Allerdings reicht die Bandbreite
(Kapazität) nicht aus.
Benchmarking
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Q&A
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