Método científico de busca, ou como escolher a configuração de uma subdivisão usando benchmarks e um algoritmo de otimização

Olá.



Decidi compartilhar minha descoberta - fruto do pensamento, tentativa e erro.

Em geral: isso não é um achado, é claro - tudo isso deve ser conhecido há muito tempo, aqueles que estão envolvidos no processamento de dados estatísticos aplicados e otimização de qualquer sistema, não necessariamente um SGBD.

E: sim, eles sabem, eles escrevem artigos interessantes sobre suas pesquisas, um exemplo (UPD.: Nos comentários eles apontaram para um projeto muito interessante: ottertune )

Por outro lado: Não vejo uma menção generalizada, disseminação dessa abordagem, na Internet, entre especialistas em TI, DBA ...



Então, direto ao ponto.



Suponha que temos uma tarefa: configurar um determinado sistema de serviço para atender a algum tipo de trabalho.



Sabe-se sobre este trabalho: o que é, como se mede a qualidade deste trabalho e qual é o critério para medir essa qualidade.



Vamos supor também que seja mais ou menos conhecido, é claro: como exatamente o trabalho é feito neste (ou com) este sistema de serviço.



"Mais ou menos" significa que há uma oportunidade de preparar (ou levar para algum lugar) uma ferramenta, um utilitário com o qual você pode sintetizar e enviar uma carga de teste ao sistema que é adequada o suficiente para o que estará em produção, em condições que sejam suficientes para trabalhar na produção. ...



Bem, digamos que conhecemos um conjunto de parâmetros de ajuste deste sistema de serviço, que podem ser utilizados para configurar este sistema, em termos da produtividade do seu trabalho.



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, X=xEu, Eu=1,N; N — - , , .



, X

M, , : M=f(X)



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  1. — .
  2. , .. ( ), , — .


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, python cran-r



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  1. , : oracle xe 18c
  2. — : , /.
  3. — , .

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, , tps- , , : .



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  1. , , 100% sql-: dml-.

    : , .

    : - -, , -.
  2. FORCE LOGGING, ARCHIVELOG . - , .
  3. -: , "";

    : , , "":


, .
SQL> select status||' '||name from v$controlfile;
 /db/u14/oradata/XE/control01.ctl
SQL> select GROUP#||' '||MEMBER from v$logfile;
1 /db/u02/oradata/XE/redo01_01.log
2 /db/u02/oradata/XE/redo02_01.log
SQL> select FILE_ID||' '||TABLESPACE_NAME||' '||round(BYTES/1024/1024,2)||' '||FILE_NAME as col from dba_data_files;
4 UNDOTBS1 2208 /db/u14/oradata/XE/undotbs1_01.dbf
2 SLOB 128 /db/u14/oradata/XE/slob01.dbf
7 USERS 5 /db/u14/oradata/XE/users01.dbf
1 SYSTEM 860 /db/u14/oradata/XE/system01.dbf
3 SYSAUX 550 /db/u14/oradata/XE/sysaux01.dbf
5 MONITOR 128 /db/u14/oradata/XE/monitor.dbf
SQL> !cat /proc/mounts | egrep "\/db\/u[0-2]"
/dev/vda1 /db/u14 ext4 rw,noatime,nodiratime,data=ordered 0 0
/dev/mapper/vgsys-ora_redo /db/u02 xfs rw,noatime,nodiratime,attr2,nobarrier,inode64,logbsize=256k,noquota 0 0


SLOB-

, :



At the heart of SLOB is the “SLOB method.” The SLOB Method aims to test platforms

without application contention. One cannot drive maximum hardware performance

using application code that is, for example, bound by application locking or even

sharing Oracle Database blocks. That’s right—there is overhead when sharing data

in data blocks! But SLOB—in its default deployment—is immune to such contention.

: , .

-, -t runit.sh SLOB-

-, - - , -, UPDATE_PCT

: SLOB , — , awr- ( ).



SLOB - 30 .

, , - , .



— , .

:



function dotx()
{
local v_period="$2"
[ -z "v_period" ] && v_period="0"
source "/home/oracle/testingredotrac/config.conf"

$ORACLE_HOME/bin/sqlplus -S system/${v_system_pwd} << __EOF__
whenever sqlerror exit failure
set verify off
set echo off
set feedback off

define wnum="$1"
define period="$v_period"
set appinfo worker_&&wnum

declare
 v_upto number;
 v_key  number;
 v_tots number;
 v_cts  number;
begin
 select max(col1) into v_upto from system.testtab_&&wnum;
 SELECT (( SYSDATE - DATE '1970-01-01' ) * 86400 ) into v_cts FROM DUAL;
 v_tots := &&period + v_cts;
 while v_cts <= v_tots
 loop
  v_key:=abs(mod(dbms_random.random,v_upto));
  if v_key=0 then
   v_key:=1;
  end if;
  update system.testtab_&&wnum t
  set t.object_name=translate(dbms_random.string('a', 120), 'abcXYZ', '158249')
  where t.col1=v_key
  ;
  commit;
  SELECT (( SYSDATE - DATE '1970-01-01' ) * 86400 ) into v_cts FROM DUAL;
 end loop;
end;
/

exit
__EOF__
}
export -f dotx


:



echo "starting test, duration: ${TEST_DURATION}" >> "$v_logfile"
for((i=1;i<="$SQLSESS_COUNT";i++))
do
 echo "sql-session: ${i}" >> "$v_logfile"
 dotx "$i" "${TEST_DURATION}" &
done
echo "waiting..." >> "$v_logfile"
wait


:



function createtable() {
source "/home/oracle/testingredotrac/config.conf"
$ORACLE_HOME/bin/sqlplus -S system/${v_system_pwd} << __EOF__
whenever sqlerror continue
set verify off
set echo off
set feedback off

define wnum="$1"
define ts_name="slob"

begin
 execute immediate 'drop table system.testtab_&&wnum';
exception when others then null;
end;
/

create table system.testtab_&&wnum tablespace &&ts_name as
select rownum as col1, t.*
from sys.dba_objects t
where rownum<1000
;
create index testtab_&&wnum._idx on system.testtab_&&wnum (col1);
--alter table system.testtab_&&wnum nologging;
--alter index system.testtab_&&wnum._idx nologging;
exit
__EOF__
}
export -f createtable

seq 1 1 "$SQLSESS_COUNT" | xargs -n 1 -P 4 -I {} -t bash -c "createtable \"{}\"" | tee -a "$v_logfile"
echo "createtable done" >> "$v_logfile"


.. (: - ) , .



, - .

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— - .

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, , .

— 8 .



-,
Database    DB Id    Instance     Inst Num  Startup Time   Release     RAC
~~~~~~~~ ----------- ------------ -------- --------------- ----------- ---
          2929910313 XE                  1 07-Sep-20 23:12 18.0.0.0.0  NO

Host Name             Platform                CPUs Cores Sockets   Memory (G)
~~~~ ---------------- ---------------------- ----- ----- ------- ------------
     billing.izhevsk1 Linux x86 64-bit           2     2       1         15.6

Snapshot       Snap Id     Snap Time      Sessions Curs/Sess Comment
~~~~~~~~    ---------- ------------------ -------- --------- ------------------
Begin Snap:       1630 07-Sep-20 23:12:27       55        .7
  End Snap:       1631 07-Sep-20 23:20:29       62        .6
   Elapsed:       8.03 (mins) Av Act Sess:       8.4
   DB time:      67.31 (mins)      DB CPU:      15.01 (mins)

Cache Sizes            Begin        End
~~~~~~~~~~~       ---------- ----------
    Buffer Cache:     1,392M              Std Block Size:         8K
     Shared Pool:       288M                  Log Buffer:   103,424K

Load Profile              Per Second    Per Transaction    Per Exec    Per Call
~~~~~~~~~~~~      ------------------  ----------------- ----------- -----------
      DB time(s):                8.4                0.0        0.00        0.20
       DB CPU(s):                1.9                0.0        0.00        0.04
       Redo size:        7,685,765.6              978.4
   Logical reads:           60,447.0                7.7
   Block changes:           47,167.3                6.0
  Physical reads:                8.3                0.0
 Physical writes:              253.4                0.0
      User calls:               42.6                0.0
          Parses:               23.2                0.0
     Hard parses:                1.2                0.0
W/A MB processed:                1.0                0.0
          Logons:                0.5                0.0
        Executes:           15,756.5                2.0
       Rollbacks:                0.0                0.0
    Transactions:            7,855.1


.

, , :



  1. . : [32, 1024] ;
  2. - . : [2,32];
  3. log_archive_max_processes : [1,8];
  4. commit_logging : batch|immediate;
  5. commit_wait : wait|nowait;
  6. log_buffer : [2,128] .
  7. log_checkpoint_timeout : [60,1200]
  8. db_writer_processes : [1,4]
  9. undo_retention : [30;300]
  10. transactions_per_rollback_segment : [1,8]
  11. disk_asynch_io : true|false;
  12. filesystemio_options : none|setall|directIO|asynch;
  13. db_block_checking : OFF|LOW|MEDIUM|FULL;
  14. db_block_checksum : OFF|TYPICAL|FULL;


, oracle- , , — , , , , , , , .



.



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cran-r, ..: , — R-.



, , , : GA ()

, , , (, ) - .



, : 14- — .



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.., , R- :



GA::ga
cat( "", file=v_logfile, sep="\n", append=F)

pSize = 10
elitism_value=1
pmutation_coef=0.8
pcrossover_coef=0.1
iterations=50

gam=GA::ga(type="real-valued", fitness=evaluate,
lower=c(32,2, 1,1,1,2,60,1,30,1,0,0, 0,0), upper=c(1024,32, 8,10,10,128,800,4,300,8,10,40, 40,30),
popSize=pSize,
pcrossover = pcrossover_coef,
pmutation = pmutation_coef,
maxiter=iterations,
run=4,
keepBest=T)
cat( "GA-session is done" , file=v_logfile, sep="\n", append=T)
gam@solution


, lower upper ga , , , ( ) -.



ga- -.



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  3. : ( : )
  4. : , — . ( : )
  5. : . .
  6. , .. , .


-
evaluate=function(p_par) {
v_module="evaluate"
v_metric=0
opn=NULL
opn$rg_size=round(p_par[1],digit=0)
opn$rg_count=round(p_par[2],digit=0)
opn$log_archive_max_processes=round(p_par[3],digit=0)
opn$commit_logging="BATCH"
if ( round(p_par[4],digit=0) > 5 ) {
 opn$commit_logging="IMMEDIATE"
}
opn$commit_logging=paste("'", opn$commit_logging, "'",sep="")

opn$commit_wait="WAIT"
if ( round(p_par[5],digit=0) > 5 ) {
 opn$commit_wait="NOWAIT"
}
opn$commit_wait=paste("'", opn$commit_wait, "'",sep="")

opn$log_buffer=paste(round(p_par[6],digit=0),"m",sep="")
opn$log_checkpoint_timeout=round(p_par[7],digit=0)
opn$db_writer_processes=round(p_par[8],digit=0)
opn$undo_retention=round(p_par[9],digit=0)
opn$transactions_per_rollback_segment=round(p_par[10],digit=0)
opn$disk_asynch_io="true"
if ( round(p_par[11],digit=0) > 5 ) {
 opn$disk_asynch_io="false"
} 

opn$filesystemio_options="none"
if ( round(p_par[12],digit=0) > 10 && round(p_par[12],digit=0) <= 20 ) {
 opn$filesystemio_options="setall"
}
if ( round(p_par[12],digit=0) > 20 && round(p_par[12],digit=0) <= 30 ) {
 opn$filesystemio_options="directIO"
}
if ( round(p_par[12],digit=0) > 30 ) {
 opn$filesystemio_options="asynch"
}

opn$db_block_checking="OFF"
if ( round(p_par[13],digit=0) > 10 && round(p_par[13],digit=0) <= 20 ) {
 opn$db_block_checking="LOW"
}
if ( round(p_par[13],digit=0) > 20 && round(p_par[13],digit=0) <= 30 ) {
 opn$db_block_checking="MEDIUM"
}
if ( round(p_par[13],digit=0) > 30 ) {
 opn$db_block_checking="FULL"
}

opn$db_block_checksum="OFF"
if ( round(p_par[14],digit=0) > 10 && round(p_par[14],digit=0) <= 20 ) {
 opn$db_block_checksum="TYPICAL"
}
if ( round(p_par[14],digit=0) > 20 ) {
 opn$db_block_checksum="FULL"
}

v_vector=paste(round(p_par[1],digit=0),round(p_par[2],digit=0),round(p_par[3],digit=0),round(p_par[4],digit=0),round(p_par[5],digit=0),round(p_par[6],digit=0),round(p_par[7],digit=0),round(p_par[8],digit=0),round(p_par[9],digit=0),round(p_par[10],digit=0),round(p_par[11],digit=0),round(p_par[12],digit=0),round(p_par[13],digit=0),round(p_par[14],digit=0),sep=";")
cat( paste(v_module," try to evaluate vector: ", v_vector,sep="") , file=v_logfile, sep="\n", append=T)

rc=make_additional_rgroups(opn)
if ( rc!=0 ) {
 cat( paste(v_module,"make_additional_rgroups failed",sep="") , file=v_logfile, sep="\n", append=T)
 return (0)
}

v_rc=0
rc=set_db_parameter("log_archive_max_processes", opn$log_archive_max_processes)
if ( rc != 0 ) {  v_rc=1 }
rc=set_db_parameter("commit_logging", opn$commit_logging )
if ( rc != 0 ) {  v_rc=1 }
rc=set_db_parameter("commit_wait", opn$commit_wait )
if ( rc != 0 ) {  v_rc=1 }
rc=set_db_parameter("log_buffer", opn$log_buffer )
if ( rc != 0 ) {  v_rc=1 }
rc=set_db_parameter("log_checkpoint_timeout", opn$log_checkpoint_timeout )
if ( rc != 0 ) {  v_rc=1 }
rc=set_db_parameter("db_writer_processes", opn$db_writer_processes )
if ( rc != 0 ) {  v_rc=1 }
rc=set_db_parameter("undo_retention", opn$undo_retention )
if ( rc != 0 ) {  v_rc=1 }
rc=set_db_parameter("transactions_per_rollback_segment", opn$transactions_per_rollback_segment )
if ( rc != 0 ) {  v_rc=1 }
rc=set_db_parameter("disk_asynch_io", opn$disk_asynch_io )
if ( rc != 0 ) {  v_rc=1 }
rc=set_db_parameter("filesystemio_options", opn$filesystemio_options )
if ( rc != 0 ) {  v_rc=1 }
rc=set_db_parameter("db_block_checking", opn$db_block_checking )
if ( rc != 0 ) {  v_rc=1 }
rc=set_db_parameter("db_block_checksum", opn$db_block_checksum )
if ( rc != 0 ) {  v_rc=1 }

if ( rc!=0 ) {
 cat( paste(v_module," can not startup db with that vector of settings",sep="") , file=v_logfile, sep="\n", append=T)
 rc=stop_db("immediate")
 rc=create_spfile()
 rc=start_db("")
 rc=remove_additional_rgroups(opn)
 return (0)
}

rc=stop_db("immediate")
rc=start_db("")
if ( rc!=0 ) {
 cat( paste(v_module," can not startup db with that vector of settings",sep="") , file=v_logfile, sep="\n", append=T)
 rc=stop_db("abort")
 rc=create_spfile()
 rc=start_db("")
 rc=remove_additional_rgroups(opn)
 return (0)
}

rc=run_test()
v_metric=getmetric()

rc=stop_db("immediate")
rc=create_spfile()
rc=start_db("")
rc=remove_additional_rgroups(opn)

cat( paste("result: ",v_metric," ",v_vector,sep="") , file=v_logfile, sep="\n", append=T)
return (v_metric)
}


.. : -.



ga-, , , — .

, : , - .



, , N- .



, , R-, .



.



, - evaluate, -, , cran-r - system2



: -, .



:



set_db_parameter
set_db_parameter=function(p1, p2) {
v_module="set_db_parameter"
v_cmd="/home/oracle/testingredotrac/set_db_parameter.sh"
v_args=paste(p1," ",p2,sep="")

x=system2(v_cmd, args=v_args, stdout=T, stderr=T, wait=T)
if ( length(attributes(x)) > 0 ) {
 cat(paste(v_module," failed with: ",attributes(x)$status," ",v_cmd," ",v_args,sep=""), file=v_logfile, sep="\n", append=T)
 return (attributes(x)$status)
}
else {
 cat(paste(v_module," ok: ",v_cmd," ",v_args,sep=""), file=v_logfile, sep="\n", append=T)
 return (0)
}
}


— , evaluate -, , -:



cat( paste("result: ",v_metric," ",v_vector,sep="") , file=v_logfile, sep="\n", append=T)


, .., , , .



..: attribute-importamce .



, .



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imagem



, :

imagem

, , : — -, - / , .



. , , ~8 tps: .

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, , , , ga-, -: .

— , , , .



attribute-importance , : (, — ) .

: — .



attribute-importance .



, , randomForest R- ()

randomForest, , -, .



— , : tps;

— .



randomForest : %IncMSE — / , , MSE- (Mean Squared Error);



IncNodePurity — , , , , , , .

..: ( , - - ).



- R-, :



x=NULL
v_data_file=paste('/tmp/data1.dat',sep="")
x=read.table(v_data_file, header = TRUE, sep = ";", dec=",", quote = "\"'", stringsAsFactors=FALSE)
colnames(x)=c('metric','rgsize','rgcount','lamp','cmtl','cmtw','lgbffr','lct','dbwrp','undo_retention','tprs','disk_async_io','filesystemio_options','db_block_checking','db_block_checksum')

idxTrain=sample(nrow(x),as.integer(nrow(x)*0.7))
idxNotTrain=which(! 1:nrow(x) %in% idxTrain )
TrainDS=x[idxTrain,]
ValidateDS=x[idxNotTrain,]

library(randomForest)
#mtry=as.integer( sqrt(dim(x)[2]-1) )
rf=randomForest(metric ~ ., data=TrainDS, ntree=40, mtry=3, replace=T, nodesize=2, importance=T, do.trace=10, localImp=F)
ValidateDS$predicted=predict(rf, newdata=ValidateDS[,colnames(ValidateDS)!="metric"], type="response")
sum((ValidateDS$metric-ValidateDS$predicted)^2)
rf$importance


, , .

( — , ).



R- caret, .



, , , :



imagem



. .., :



  1. , , commit_wait

    , io- -, - , current- : , .

    nowait , tps-: - io -.

    — , . : .
  2. - : .

    -, , / -.

    : - / - -.

    , .
  3. db_block_checksum: , , — - .

    , , — , : / .

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.



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— : " " .



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Na prática, trata-se de: a troca dos custos de compreensão de um sistema customizado, pelos custos de preparação de tais testes de operação do sistema.



Separadamente, observo: nesta abordagem, o grau de adequação do teste do sistema às condições de operação que ele terá na operação de produção é criticamente importante.



Obrigado pela sua atenção, hora.




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