Informática y Sistemas (β)

2009/11/05 - 5 noviembre 2009

Régimen de utilización de la capacidad de procesamiento en infraestructuras de IT

Un tema que causa escozor dentro de una organización es la capacidad de procesamiento ociosa, y su aprovechamiento. En general, los responsables no tienen material accesible específico sobre este tema; y cada vez resulta más crítico manejar los conceptos involucrados en tiempos en que la virtualización de máquinas está ganando un espacio de protagonismo en el área de IT.

La microcomputación permitió no solo informatizar a las pequeñas y medianas empresas, sino que también facilitó a las grandes organizaciones el no depender exclusivamente del esquema esclavizante del mainframe-workstation agregando fexibilidad y crecimiento paulatino de los sistemas de redes de pc. Sin embargo, con el tiempo comenzó a tener relevancia el balance entre la capacidad de procesamiento de los pc, y su utilización neta por el usuario cuyo rendimiento resulta mínimo. Esto llevó a la elaboración de técnicas de virtualización de ordenadores (pc), que lejos de constituir un verdadero mainframe, su objetivo reside en consolidar en servidores la capacidad de procesamiento permitiendo utilizar como terminales remotas equipos de menor rendimiento sin que la prestación visible al usuario se vea afectada.

Sin embargo, es sencillo caer en la trampa de creer que lo óptimo es minimizar la capacidad ociosa tratando de aprovechar al máximo los procesadores de los servidores involucrados. De hecho la creencia general es esta, y dimensionar la infraestructura de IT bajo este concepto es mucho más perjudicial que los beneficios que se pretenden alcanzar.

demanda procesamiento

demanda de procesamiento típica en un ordenador

En efecto, la planificación de este esquema debe realizarse considerando que la demanda no es una constante, y se deben balancear las solicitudes de procesamiento con los niveles de calidad de respuesta aceptables. La demanda unitaria vista en forma gráfica consiste en una curva que alterna entre un mínimo utilizado por el sistema operativo y sus servicios (2 al 5%), y el procesamiento de aplicaciones en los momentos en que interactúa un usuario con el equipo (ejecución de aplicaciones ofimáticas, exploración web, operaciones de impresión o entradas/salida de datos) los que suelen llegar fácilmente al 100% de utilización de la CPU. La mayor parte del tiempo un ordenador personal se encuentra en el mínimo, conformando lo que se denomina “valle”; mientras que los instantes en que se dispara el procesamiento se llaman “picos”.

Cuando un procesador se considera “lento”, esto en el gráfico se traduce con picos de duración prolongada. Cuánto más prolongado sea el pico, más es la espera del usuario por el final del procesamiento. La apreciación general por la que no puede optimizarse este nivel de servicio es que cuanto más ocupado esté el procesador, significa que el usuario debe esperar más por las operaciones que solicita; y como todos sabemos el usuario siempre necesita o requiere respuestas “inmediatas”.

La visión de la virtualización es que la CPU responderá a los distintos picos correspondientes a cada una de las másquinas virtuales sin desmedro de las solicitudes que provengan de las demás. Pero para que esto sea cierto deben cumplirse dos supuestos:

  1. La demanda de cada una de las máquinas virtuales consiste en picos breves espaciados aleatoriamente, que no se superponen con frecuencia.
  2. La capacidad de procesamiento del servidor permitirá responder las solicitudes con picos de breve duración.

Como es imaginable, resulta complejo cumplir con estos supuestos sin sobredimensionar los servidores; y lo que suele ocurrir realmente es que se producirán picos prolongados que se superpondrán con demandas de las diversas máquinas virtuales. Dicha superposición hará que cada nueva demanda se prolongue más de lo necesario, y si bien parecerá que el aprovechamiento del procesador se optimice al estar en un 75% promedio; en realidad la percepción a nivel usuario es de una ralentización del sistema en muchos casos inaceptable.

Alcanzar el balance entre la minimización de la capacidad ociosa y la calidad de respuesta es una tarea sumamente difícil, aunque en general y para no trasladar el problema del desaprovechamiento de los procesadores a los servidores de virtualización no debería superar el 30% de media de utilización. Y este valor igualmente mejora notablemente el aprovechamiento de la capacidad de procesamiento de este escenario respecto al de ordenadores personales individuales. El desafío de los responsables de sistemas bajo esta perspectiva es el diseñar la infraestructura sin perder de vista los lineamientos de calidad de servicio al trabajar solo sobre el beneficio económico de minimizar al extremo la capacidad ociosa.

(tiny)

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