Provisionamento de recursos computacionais baseado em redes de petri para bancos de dados orientados a leitura

Orientador : Prof. Eduardo Cunha de AlmeidaOrientador : Dr. Jorge Augusto MeiraDissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Exatas, Programa de Pós-Graduação em Informática. Defesa: Curitiba, 19/04/2016Inclui referências : f. 53-57Resumo: O provisionamento de recursos é uma técnica utilizada para alocar recursos computa- cionais em ambientes de alto desempenho. Tais ambientes estão sujeitos a processar diferentes padrões de carga de trabalho (e.g., e-commerce), incluindo picos de carga durante datas especí- ficas, como por exemplo, black friday, natal e páscoa. Através do provisionamento é possível adicionar e remover recursos conforme a necessidade apresentada pelo sistema. Neste trabalho nos concentramos no provisionamento de núcleos de CPU para processamento de consultas em bancos de dados. Nós propomos um modelo de alto nível para sincronização dinâmica de múltiplos núcleos para processamento de consultas. Nosso modelo chamado de PrT-PRO é ba- seado em um provisionamento dinâmico reativo utilizando Redes de Petri Predicado/Transição, que atua por meio de regra-condição-ação no topo do monitoramento de desempenho. Através da PrT-PRO, busca-se obter um valor ótimo de múltiplos núcleos que atenda a demanda das consultas com objetivo de melhorar seu desempenho. Nosso modelo foi validado através de experimentos no popular sistema gerenciador de banco de dados (SGBD) PostgreSQL. Os re- sultados demonstram que ao encontrar o valor ótimo de múltiplos núcleos utilizando a PrT-PRO diminuímos substancialmente os misses de cache de CPU quando comparado com a execução utilizando todos os recursos disponíveis no hardware. A melhora de desempenho no processa- mento de consultas fica evidente, pois ao diminuir os misses de CPU diminui também o tempo de execução de uma determinada carga de trabalho. Assim, podemos afirmar que a PrT-PRO apresenta um melhor aproveitamento de CPU comparado com o atual modelo interno do SGBD PostgreSQL. Utilizando a PrT-PRO o SGBD PostgreSQL foi capaz de sincronizar o acesso aos múltiplos núcleos para acomodar leituras simultâneas com tipos mistos de acesso a CPU. Palavras-chave: Provisionamento de Recursos Computacionais, SGBD, Redes de Petri.Abstract: Resource provisioning is a technique to efficiently allocate computational resources on-demand in high-performance environments. The goal is to provision resources upon every running con- dition, even if the environment is challenged by different workload patterns (e.g., e-commerce), including peak loads during specific dates, for example, black friday, and christmas. In this dissertation, we focus on resource provisioning of multi-core CPUs for query processing. Our goal is to present a multi-core harnessing model to reduce response time for query processing in relational database systems. We present a high-level model for dynamic synchronization of multi-core in query processing. Our model called PrT-PRO is based on reactive dynamic provi- sioning using Petri Nets Predicate/Transition, which operates through rule-condition-action on top of the performance monitoring. The PrT-PRO seeks an optimal number of CPU cores to quickly respond to on-line needs of query processing. We validate the PrT-PRO on top of the popular open-source DBMS PostgreSQL. The results show that the optimal number of cores given by PrT-PRO substantially reduces the cache misses of CPU when compared with results using all available resources. Moreover, we show that decreasing the cache misses of CPU, it also decreases the response time to execute a particular workload. Thus, we can affirm that the PrT-PRO features a better harnessing of CPU compared with the current internal model of PostgreSQL. Keywords: Computing Resouce provisioning, DBMS, Petri nets