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01.07.1983 - 

Tuning als Relation zwischen Aufwand und Ertrag:

Zuviel des Guten kann auch schaden

AACHEN - Eine Wandlung der Zielbereiche für geplante Tuningmaßnahmen erkennt Dr. Hans-Dieter Kippen von der Rheinisch-Westfälischen Hochschule Aachen, mit der sich auch die Anforderungen an die Hardware ändern. In seinem Beitrag beschreibt der Autor die hardwareseitigen Voraussetzungen für ein erfolgreiches "Aufbohren" der DV-Anlage. In ihre Teile aufgelöste Mehrkomponentensysteme eignen sich von der Konzeption her besser für derartige Maßnahmen und werden zukünftig die monolithischen Gesamtsysteme ablösen, so lautet eine der Prognosen.

Früher stand die wirtschaftliche Ausnutzung des DV-Systems im Vordergrund der Tuningmaßnahmen: So brauchte die gleichmäßig hohe Auslastung aller Komponenten des Systems die meisten Verrechnungseinheiten und damit die maximalen Einnahmen. Mit dem Wandel der Betriebsweisen der Anlagen änderten sich auch die Betriebsziele, auf die das Tuning abzielt. Wie sich in der Praxis zeigt, gibt es häufig miteinander konkurrierende Ziele, wobei nicht jedes absolut verfolgt wird, sondern in einer zu berücksichtigenden Wechselwirkung mit anderen eventuellen Nebenzielen steht. So treten neben qualitativen Zielrichtungen auch quantitative Zielbereiche.

In diesem Beitrag soll unter Tuning die Anpassung und die Feineinstellung auf eine bestimmte Arbeitslast verstanden werden, so daß im allgemeinen der erzielbare Gewinn im Bereich von 20 Prozent liegt. Manchmal wird von Tuningerfolgen von 100 Prozent und mehr gesprochen; hierbei handelt es sich meist um die Berichtigung grober Fehleinstellungen.

Aufwand nicht übertreiben

Man sollte den Aufwand für die Tuningmaßnahmen in vertretbaren Grenzen halten und die Relation zum Erfolg der Maßnahmen beachten; besondern falls eigene Modifikationen an Hard- und Software in Frage stehen, ist die langfristige Fortschreibung bei Systemumstellungen kurzfristigen Gewinnen gegenüberzustellen.

Die Arbeitslast ist beim Batch-Betrieb meist vorbestimmt; in diesem Fall kann die Tuningmaßnahme bereits in der Arbeitsvorbereitung bei der Jobzusammenstellung (maschinenextern oder -intern) beginnen. Bei dem heute üblichen Dialogbetrieb ist die Arbeitslast meist nur durch statistische Angaben zu kennzeichnen; sie stellt meist einen stochastischen Prozeß dar.

Die Einstellung des Systems ist meist ein Steuerungsprozeß, der statisch oder dynamisch abläuft. Wünschenswert wäre ein dynamischer Regelungsprozeß, in dem das System sich selbst steuert. Dies ist heute leider noch der Ausnahmefall, wird aber in Zukunft die vorherrschende Einstellungsweise sein. Während die Einstellung der Systemsoftware (Betriebssystem) meist durch eine mehr oder weniger große Anzahl von Parametern geschieht, die sofort oder nach einem Neustart wirksam werden, kann ein Anwendungssystem durch geeignete Programmveränderungen besser angepaßt werden.

Ein Grenzfall ist die Anpassung der Software durch Abmagern nicht benutzter Teile oder Optimierung häufig benutzter Teile. Die Einstellung der Hardware ist meist nur beschränkt möglich, da die technischen Daten unverändert festliegen. Hier sind Tuningmaßnahmen in erster Linie dem Hersteller vorbehalten.

Für den Nutzer gibt es praktisch nur die Möglichkeit der Hardwareerweiterung und Umkonfiguration.

Die bessere Benutzerbedienung in ihrer allgemeinsten Form ist das Ziel der Maßnahmen, erst in zweiter Linie steht eine eventuell höhere Produktivität des Systems. Hier spiegelt sich der Erfolg und das angestrebte Ziel wider. Die gewünschte bessere Benutzerbedienung hat leider auch eine nicht immer berücksichtigte oder vorhersehbare Rückwirkung auf die Arbeitslast. Die so geänderte Arbeitslast führt zu einer anderen - eventuell schlechteren - Benutzerbedienung als vorher.

Die Messungen von Arbeitslast, DV-System und Benutzerbedienung sind Ausgangspunkt jeder Tuningmaßnahme und zur Erfolgskontrolle notwendig. Meist finden diese Messungen alle systemintern statt, um den Meßaufwand in Grenzen zu halten. Es gibt eine Vielzahl von Meßdaten, von denen einige in der folgenden Aufstellung angegeben sind.

Wichtig ist, daß die Hardware derartige Meßwerte ermittelt, bereithält und entsprechende Systemregister und -zustände auswertet oder diese auswertbar sind.

Nur wenn dies der Fall ist, kann beispielsweise ein Softwaremonitor eingesetzt werden. Neben dem Softwaremonitor, der grobe Messungen durchführt, kann auch für Feinmessungen ein Firmwaremonitor eingesetzt werden, falls die Anlage oder ihre Komponenten mikroprogrammierbar sind.

Bei diesen Meßwerkzeugen ist jedoch zu beachten, daß die Belastung durch das Meßinstrument selbst gering sein muß, damit nicht eine unerlaubte Verfälschung der Meßwerte eintritt, da ein nachträgliches Eliminieren des Meßeinflusses meistens nicht möglich ist.

Hieraus ergeben sich eine Reihe von Anforderungen an die Hardware, um derartige Messungen zu ermöglichen. Sollten diese nicht erfüllt sein oder feinstauflösende Ereignismessungen notwendig sein, ist ein zweites Hardwaresystem ausschließlich für Meßzwecke, der sogenannte Hardwaremonitor, einzusetzen.

Viele Großrechner bestehen heute aus einer Vielzahl von Prozessoren für verschiedene Zwecke. Meist sind auch ein oder mehrere Wartungs- und/oder Operatorprozessoren dabei, die in der Regel Zugang zu allen notwendigen Daten und Registern haben, um diese Messungen durchzuführen und auch zu keiner zusätzlichen Systembelastung für die Messung führen. Sie können meist

- Momentanwerte direkt anzeigen, um den Systemzustand laufend zu analysieren (Online-Beobachtung)

- Meßwerte aufnehmen und nach einer eventuellen Datenreduktion zwischenspeichern für einen späteren Auswertungslauf (Langzeit-Beobachtung).

Für die Darstellung der Momentanwerte sind entsprechende zusätzliche Anzeigen notwendig; einfache Terminals oder die Bedienungskonsole sind nicht ausreichend. Grafische, farbige Darstellungen sind zu bevorzugen.

Die Messung selbst ist eine unbedingte Voraussetzung für die Einleitung von Tuningmaßnahmen, da hier eventuelle Überlastungen und Engpässe oder noch nutzbare Freiräume aufgezeigt werden. Ausgehend von Globalmessungen mit SW-Monitoren sind, häufig entsprechend dem Top-down-Vorgehen, Detail- und Feinmessungen in einzelnen Bereichen notwendig, wobei je nach Zeitauflösungs- und Detaillierungsgrad auch Firm- und HW-Monitore benötigt werden.

Nach jeder Tuningmaßnahme muß ebenfalls dieselbe Messung nochmals erfolgen, um durch einen Vergleich die Wirkung und Wirksamkeit zu prüfen; ein interaktives Verfahren ist meist notwendig, um die Maßnahmen qualitativ und quantitativ zu bewerten.

Ein Teil der Anforderungen beruht auf der Forderung nach Meßbakeit. Diese Forderungen sind meist mehr oder weniger gut erfüllt. Zumindest die DV-Hersteller selbst verfügen über umfangreiche Meßwerkzeuge zur Vermessung ihrer Systeme, auch wenn sie nur teilweise oder verspätet den Nutzern zur Verfügung stehen.

Im folgenden sollen einige Anforderungen an die Hardware in bezug auf die Einstellbarkeit formuliert werden, die heute nur zum geringen Teil erfüllt werden, aber zunehmend an Bedeutung gewinnen:

- Die Einstellung modular aufgebauter Hardware beim Tuning kann dann durch Austausch und Erweiterung von Komponenten erfolgen wie es heute auch beim Hauptspeicher üblich ist. Austausch gegen eine schnellere Plattensteuereinheit. Erweiterung um einen Zugriffspfad oder Austausch oder Erweiterung des Gleitkommaprozessors sollten möglich werden.

- Die Flexibilität der Hardware ist eine andere Grundforderung. Heute ist bereits die Verlagerung von Funktionen in die Mikroprogrammebene (Migration) möglich, auch Ansätz von dynamischer Umkonfigurierbarkeit sind vorhanden. Die Flexibilität sollte aber weiter gehen, so sollten Universalcontroller für verschiedene Zwecke gleichzeitig oder zeitweise einsetzbar sein. Es sollte einfach möglich sein, Komponenten zu verdoppeln oder alternative Pfade und Wege über verschiedene Komponenten zu führen.

Schon heute rechnet man bei Großrechenanlagen damit, die Konfiguration nach den ersten Erfahrungen abrunden zu müssen. Dies ist auch eine Art Tuningmaßnahme, für die nochmal zirka 10 bis 15 Prozent des anfänglichen Investitionsvolumens in weitere Geräte und Komponenten investiert werden müssen.

Server löst den Monolithen ab

Faßt man die Forderung nach Modularität und Flexibilität zusammen, so müßten zukünftige Großrechenanlagen nicht mehr monolithische Gesamtsysteme sein, sondern in ihre Teile aufgelöste Mehrkomponentensysteme oder sogenannte Serversysteme, die nicht notwendig von einem Hersteller stammen.