Tesi di Laurea. Dispositivi e politiche di switching per cluster di Web server

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1 Tesi di Laurea Dispositivi e politiche di switching per cluster di Web server Candidato: Massimiliano Antonioli Relatore: Prof. Salvatore Tucci Correlatore: Prof. Michele Colajanni Sommario Siti Web popolari: traffico e soluzioni Web Server Localmente Distribuiti Algoritmi di selezione Politiche Dinamiche vs. Politiche Statiche Implementazione di Politiche Dinamiche Architettura del prototipo Risultati sperimentali Conclusioni e sviluppi futuri

2 Siti Web popolari: Traffico Giochi Olimpici (Estate 1996) NASA Pathfinder (Estate 1997) Giochi Olimpici (Inverno 1998) Wimbledon (Estate 1999) 67 Giochi Olimpici (Estate 2000) Numero medio di contatti al giorno (in Milioni) Siti Web popolari: Soluzioni Incrementare la capacità del Web server Mirroring Distribuire le richieste Architetture locali o geografiche Trasparenza Scalabilità Affidabilità Tolleranza ai guasti

3 Web Server Localmente Distribuiti: Architettura Documento Web server 1 Web server 2 Web server 3 browser Richiesta documento INTERNET LAN Web server 5 Web server 4 Web Server Localmente Distribuiti: Algoritmi Quarto Livello OSI TCP/IP Content blind Statici e dinamici Settimo Livello OSI Application (HTTP) Content aware Statici e dinamici

4 Algoritmi di Quarto Livello Algoritmi di selezione Statici Dinamici Round Robin Random Metriche di input Metriche dei server Stima del numero di conn. attive Connessioni attive Utiliz. CPU / disco Tempo di risposta Least Connection Weighted Round Robin Least Loaded Algoritmi Statici vs. Dinamici Statici Dinamici Facile implementazione Overhead trascurabile (sullo switch) Possibili situazioni di sbilanciamento del carico Implementazione più complessa Overhead di comunicazione (tra switch e server) e di computazione (sullo switch) Migliore bilanciamento del carico

5 Componenti del sistema Load Monitor Weight Monitor Modulo di Aggiornamento Scheduler Web switch Web server 1 Web server 2 Weight Monitor Web server Weight Monitor Tab. dei Servizi Scheduler Weight Monitor Mod. di Aggiorn. Load Monitor Web server n Meccanismi di comunicazione Network File System Socket Analisi Analisi Web server 1 Web server 1 Analisi directory condivisa Web server 2 Web server 2 Analisi Web server n Web server n

6 Meccanismi di comunicazione Network File System Facile implementazione Analisi delle connessioni attive sullo switch Viene introdotto un overhead di comunicazione non trascurabile Socket Implementazione più complessa Analisi delle connessioni attive sui server L overhead di comunicazione introdotto è trascurabile Architettura del prototipo Hadrianus Fast Ethernet Switch Web server Augustus: P233, 64Mb Tiberius Valerianus: P233, 64Mb Traianus Zenobia: P233, 64Mb Claudius Caesar: P233, 64Mb Feodora: P133, 16Mb

7 Scenari di test Webstone Aggiunto il Think Time Reso il codice più robusto Aggiunta la generazione casuale del numero di oggetti Web che compongono una pagina HTML Workload Statico (solo pagine statiche) Dinamico light (20% di richieste dinamiche) Dinamico heavy (50% di richieste dinamiche) Metriche misurate Connessioni / sec Mbit / sec Tempo di risposta (sec) Confronto tra politiche dinamiche Le prestazioni peggiorano all aumentare dell intervallo di campionamento dei carichi L implementazione via socket è più efficiente della implementazione via NFS Connessioni / sec WRR-socket 1 WRR-socket 3 WRR-NFS 1 WRR-NFS

8 Risultati sperimentali: Workload statico Massimo throughput raggiungibile dalla rete LAN su cui sono stati effettuati gli esperimenti: 4.3 Mbit/sec A 4 Mbit/sec circa, i Web server sono ben lontani dalla saturazione Connessioni / sec WRR-socket 1 RR LC Thr.: 3.8 Mbit/sec Utilizz. CPU: 12% La rete satura prima di poter effettuare un confronto tra politiche statiche e dinamiche Risultati sperimentali: Workload dinamico light Le politiche statiche e dinamiche hanno un comportamento simile La migliore distribuzione e l overhead di comunicazione introdotto si compensano Connessioni / sec 180 WRR-socket RR LC

9 Risultati sperimentali: Workload dinamico heavy La politica dinamica risulta nettamente più efficiente delle politiche statiche La migliore distribuzione compensa ampiamente l overhead di comunicazione introdotto Connessioni / sec WRR-socket 1 RR LC Conclusioni e sviluppi futuri Conclusioni: Realizzazione di un sistema di Web server localmente distribuito Implementazione di algoritmi di distribuzione dinamica del carico Le politiche dinamiche si rivelano molto più efficienti per siti Web che gestiscono informazioni dinamiche (per esempio database o e-commerce) Sviluppi futuri: Studio ed implementazione delle politiche dinamiche di settimo livello OSI

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