Messung und Modellierung von SAP R/3- und Storage-Systemen für die Kapazitätsplanung

Die betriebswirtschaftliche Standardsoftware SAP R/3 wird von vielen Firmen zur Verarbeitung ihrer Geschäftsprozesse eingesetzt. Hohe Antwortzeiten bei der Transaktionsverarbeitung in einem R/3-System und eine daraus folgende mangelnde Dienstgüte oder mangelnde Systemverfügbarkeit können weitreichende Folgen für die Firmen nach sich ziehen, so dass z. B. Produkte nicht rechtzeitig fertiggestellt werden können. Verursacht werden derartige Leistungsengpässe u. a. durch einen Anstieg der Benutzeranzahl, einen R/3-Release-Wechsel oder Lastzuwächse, die z. B. durch die Installation weiterer Business Components verursacht werden. Das Ziel muss somit sein, derartige Szenarien frühzeitig zu erkennen, um bereits im Voraus Leistungsengpässen durch z. B. die rechtzeitge Durchführung notwendiger System-Upgrades entgegenzuwirken. In dieser Arbeit wird ein Vorgehensmodell zur Kapazitätsplanung von SAP R/3-Systemen vorgestellt, das zum einen das Monitoring, die Messung und die Analyse von R/3-Performance-Daten umfasst und zum anderen die Performance-Prognose für mögliche Zukunftsszenarien auf Basis der zuvor gewonnenen Messdaten beinhaltet. Im Rahmen der Datenerfassung wird ein Konzept zur Workload-Charakterisierung einschließlich Dienstgütedefinition beschrieben. Die Performance-Prognose wird mit Hilfe von effizient lösbaren mathematisch-analytischen Modellen (Warteschlangennetzwerken) durchgeführt. Sowohl für die Analyse als auch für die Modellierung werden in dieser Arbeit Konzepte, Methoden und Werkzeuge detailliert beschrieben und anhand von verschiedenen Fallstudien demonstriert. Nahezu jede Transaktion in einem SAP-System muss auf die zentrale Datenbank zugreifen und somit in Abhängigkeit des Datenbank-Cache auf das zugehörige IO-System. Die Antwortzeit pro Transaktion steht daher neben der Prozessorleistung der Server auch in starker Abhängigkeit zur IO-Performance. Einen weiteren Schwerpunkt dieser Arbeit bildet somit die Performance-Analyse und -Prognose von IO-Systemen. Es werden Konzepte zur Lastbeschreibung der IO-Aktivität in Abhängigkeit zu der Last in einem SAP R/3-System sowie ein analytisches Festplattenmodell erarbeitet. Das Modell unterstützt die Festplatteneigenschaft Tagged Command Queueing sowie die Caching-Strategien für Lese- und Schreibzugriffe und berücksichtigt Einflussgrößen des Betriebssystems auf die IO-Verarbeitung. Es wird im Gegensatz zu bisherigen Arbeiten anhand von realen Messdaten validiert, d. h. es werden verschiedene Lastszenarien betrachtet, die mittels eines IO-Benchmarks generiert und mit Hilfe eines IO-Monitoring-Werkzeugs analysiert werden

Developing and evaluation of an enhanced diagnostic system to debug electronicvehicle control units in the automotive industry

Die vorliegende Arbeit behandelt den Gegenstand der Diagnose von elektronischen Steuergeräten in der Automobilindustrie. Mit zunehmender Zahl der Steuergeräte im Fahrzeug steigt de-ren Aufgabenumfang und Verantwortung für die Funktionstüchtigkeit des Fahrzeugs. Als Fol-ge dieser Entwicklung stehen die Technologien rund um den Steuergerätebereich neuen Herausforderungen gegenüber – so auch die der Fehlerdiagnose. Das Diagnosesystem muss die Komplexität und die Funktionsvielfalt des Steuergeräts beherrschen. Nur dann wird dem Dia-gnostiker ein adäquates Mittel zur Fehlersuche an die Hand gegeben. Der erhöhte Anteil der Softwarelogik in einem Steuergerät hat zur Folge, dass das Diagnose-system eine entsprechende Flexibilität aufweisen muss. Für das Diagnosesystem ist es nicht mehr ausreichend, aus einem rein mechanischen Werkzeug zu bestehen. Es muss variabel Informationen von Steuergeräten abfragen, diese verarbeiten und sie an die Steuergeräte zurück-schicken können. Eine solche Lösung ist nur Software-basiert möglich. Durch diesen wachsen-den Anspruch verstärkt die Informatik stetig ihre Position in der Diagnose. Im gleichen Zuge bekräftigt die Diagnose auch ihre ökonomische Relevanz. Imageverluste und hohe Kosten durch Rückholaktionen bedingen die Verbreitung der Steuergerätediagnose in immer mehr Geschäftsprozessen der Automobilkonzerne. Damit wollen die Konzerne die Qua-lität steigern und den Umfang an Diagnosefällen in den Begriff bekommen. Die Steuergerätediagnose findet sich heute unter anderem im Service, in der Produktion und in der Verwaltung wieder. Die Diagnose tangiert folglich den Themenbereich der Informatik und der Betriebswirtschaft. Aufgrund dieser Verschmelzung der Softwaretechnik mit betriebswirtschaftlicher Bedeutung, scheint es angemessen, sich der Diagnosethematik mit der Wissenschaft der Wirtschaftsinfor-matik anzunehmen. Die Arbeit vereinigt viele Kerngehalte der Wirtschaftsinformatik. Es werden unter anderem die Prozessmodellierung, Prozessanalyse und Prozessoptimierung IT-basierter Prozesse durchge-führt sowie die Analyse, Architektur, Implementierung und Evaluation von Software. Diese Techniken unterstützen dabei, eine innovative Diagnosesoftware für elektronische Steuergeräte in der Automobilindustrie zu schaffen. Um bei der Arbeit neben dem wissenschaftlichen Aspekt auch den nötigen praktischen Bezug sicherzustellen, wurde die Arbeit in Kooperation mit einem Automobilkonzern durchgeführt

Untersuchung von Einflussfaktoren auf SPEC CINT95- und CFP95-Benchmarks

Die Arbeit untersucht Einflussfaktoren auf die SPEC-CPU- Benchmarks CINT95 und CFP95. Es werden die Messbedingungen bei Messungen von Rechnerherstellern fuer SPEC-Veroeffentlichungen und bei Messungen im Universitaetsrechenzentrum verglichen. Aus den unterschiedlichen Bedingungen werden moegliche Einflussfaktoren abgeleitet, die fuer die Abweichung der Benchmarkergebnisse unter Lastbedingungen ursaechlich sein koennten. Fuer diese Einflusskomponenten eines Rechnersystems werden charakteristische Lastmasse erarbeitet. Im experimentellen Teil der Arbeit werden 4 Rechner des Universitaetsrechenzentrums mit 4 gezielt ausgewaehlten SPEC- CPU-Benchmarks untersucht. Ueber mehrere Wochen hinweg werden dabei Messungen unter verschiedensten Lastverhaeltnissen durchgefuehrt, wobei jeweils die Benchmarklaufzeit und die mittleren Werte fuer die definierten Lastmasse erfasst werden. Auf Basis dieser 16 Messreihen von jeweils 20 bis 60 Messungen werden schliesslich Aussagen zu Einflugroessen auf einzelne Benchmarks, zum generellen Einfluss einzelner Teilsysteme, sowie zum differenzierten Lastverhalten der einzelnen betrachteten UNIX-Rechnersysteme gewonnen

Fakultät Informatik (2011) / Technische Universität Dresden

Informationsbroschüre der Fakultät Informatik mit Daten und Fakten sowie einer Vorstellung ausgewählter Forschungsprojekte und Preisträger, Jahr 2011Information about the Faculty of computer science with data and facts, a presentation of selected research projects and award winners, 201

Modellierung von Kommunikationssystemen zum Zweck der Systemanalyse und des Systementwurfs

Einen wesentlichen Beitrag zu Innovationen und Weiterentwicklungen in der Automobilindustrie leisten elektronische Komponenten. Der funktionale Wachstum in den Bereichen Sicherheit, Komfort und Fahrerassistenz führt zu einer Erhöhung der Komplexität. Neben der Anzahl der Komponenten steigert sich auch der Bedarf an Kooperation und Datenaustausch. Insbesondere by-wire- und Assistenzsysteme (Hochautomatisiertes Fahren) zeichnen sich durch hohe Anforderungen in den Bereichen Zuverlässigkeit, Datenkonsistenz, Fehlertoleranz und Ausfallsicherheit aus. Die Zusammenarbeit einzelner Steuergeräte fordert von der Kommunikationsstruktur neben hohen Datenraten auch Determinismus und Echtzeitverhalten. Die Entwicklung dieser komplexen verteilten Systeme profitiert durch modellbasierte Entwurfsprozesse. Der Nachweis von grundlegenden Systemeigenschaften mit dem Schwerpunkt Kommunikation soll bereits in frühen Entwurfsphasen mit Hilfe von ausführbaren Spezifikationen modell- und simulationsbasiert erfolgen. In dieser Arbeit wird ein Modellierungsansatz entworfen, welcher die typischen ereignis- und zeitgesteuerten Protokolle in der Domäne Automotive adressiert. Der Fokus liegt auf den Buszugriffsverfahren. Modelle auf unterschiedlichen Abstraktionsebenen werden am Beispiel von Controller Area Network (CAN) und FlexRay definiert und realisiert. Neben der reinen Kommunikation werden die angrenzenden Themenfelder Gateway (heterogene Kopplung) und Betriebssystem berücksichtigt. Detaillierte Modelle eignen sich zur Analyse spezifischer Protokolleigenschaften sowie zur Weiterentwicklung von Protokollfunktionen auf Modellebene. Mit abstrakteren Modellen lassen sich Leistungs- und Eigenschaftsanalysen von großen heterogenen Systemen durchführen. Echtzeitkommunikation, vernetzte Systeme und Anwendungsfelder für modellbasierte Entwurfsprozesse finden sich auch außerhalb des Automobilbereiches. Die Anwendung wird am Beispiel der Entwicklung und Optimierung eines komplexen verteilten Systems zur Steuerung einer Nanopositionier- und Nanomessmaschine demonstriert. Innerhalb des Entwicklungsprozesses werden Entwurf, Realisierung und Leistungsbewertung bezüglich der Architektur des Gesamtsystems, der Verteilung von Funktionen und der Realisierung einzelner Komponenten sowie applikationsspezifische Kommunikationsprotokolle betrachtet.Major innovations and improvements in the automotive industry base on the electronic components. The growing number of functionality in the areas safety, comfort and driver assistance lead to an increase of the complexity. Not only the number of components increase. Especially to realize complex assistance systems the cooperation and data exchange gets more important. In particular, by-wire and assistance systems (highly-automated driving) have high requirements on reliability, data consistency and safety. The cooperation of single control units to realize these complex functions require not only high data rates but also determinism and real-time behavior of the communication architecture. The development of these complex distributed systems benefits from model-based design processes. The verification and validation of system properties with a focus on communication should be possible in early design phases using model and simulation-based approaches based on executable specifications. In this thesis, a modeling approach is developed addressing the typical event-driven and time-triggered protocols in the automotive domain. Models on different abstraction levels are defined and implemented. The Controller Area Network (CAN) and FlexRay are used as examples. Beside the communication protocols some related topics: gateway-functionality (heterogeneous communication) and operating system. The developed detailed models are adequate for the analysis of specific protocol properties as well as the improvement of protocol functions on model level. More abstract models can be used to analyze the performance, real-time behavior and characteristics of large heterogeneous systems. Real-time communication, distributed embedded systems and model-based design processes are not limited to the automotive sector. Therefore the utilization of the modeling approach is demonstrated within the development and optimization of a distributed embedded system: a signal- and dataprocessing unit of a nanopositioning- and nanomeasuringmachine. The example covers most parts of the development process. Selected topics are the design of the system architecture, the distributed allocation of functionality, the realization of single components and the development of application specific communication protocols

Verfahren und Werkzeuge zur Leistungsmessung, -analyse und -bewertung der Ein-/Ausgabeeinheiten von Rechensystemen

Untersuchungen zeigen, dass die Rechenleistung von Prozessoren stärker steigt als die Ein-/Ausgabeleistung von Sekundärspeichern. Dies führt dazu, dass CPUs ihr Rechenpotential oft nicht ausschöpfen, da sie auf Sekundärspeicherdaten warten. Zur Vermeidung dieser Wartezeiten ist die Leistungsanalyse und -optimierung der Speicher notwendig. I/O-Benchmarks sind Softwarewerkzeuge zur Leistungsanalyse, deren Probleme in dieser Arbeit aufgezeigt und gelöst werden. Es wird ein Ansatz entwickelt, der realitätsnahes, vergleichbares und einfaches I/O-Benchmarking mit der MPI-IO-Schnittstelle ermöglicht

Beitrag zur Verhaltensanalyse und Synchronisation von steuerungstechnischen Prozessen durch verteilte echtzeitfähige Kommunikationssysteme

Aufbauend auf dem voranschreitenden Übergang zentralistischer Steuerungskonzepte über die Dezentralisierung hin zum verteilten System soll ein echtzeitfähiges Steuerungskonzept für die Antriebssynchronisation zur Patientenbewegung als lokal abgeschlossenes System erarbeitet werden. Dabei sollen Grundlagen echtzeitfähiger Steuerungstechnik, verteilter Systeme, der Prozesssynchronisation sowie entsprechende Kommunikationssysteme vorgestellt, bestehende Lösungen diskutiert und aus den Erkenntnissen entsprechende Konzeptvorschläge für die Lösung der Aufgabenstellung gemacht werden. Im zweiten Teil dieser Arbeit soll aus den gewonnen Erkenntnissen und dem voranschreitenden Erfordernis der weltweiten Vernetzung technischer Systeme ein Konzept für die Integration und den echtzeitfähigen Zugriff auf dezentrale Peripheriekomponenten in das Internet erarbeitet werden. Für beide Teilaufgaben sollen Lösungsschritte aufgezeigt und evaluiert werden. Eine kritische Betrachtung der vorgestellten Konzepte erfolgt auf Basis bereits erfolgter industrieller Anwendung sowie in der Vorstellung einer zum Patent angemeldeten Lösung für den webbasierten Zugriff auf dezentral angeordnete Steuerungskomponenten

Hochleistungs-Transaktionssysteme: Konzepte und Entwicklungen moderner Datenbankarchitekturen

Das Buch richtet sich an Informatiker in Studium, Lehre, Forschung und Entwicklung, die an neueren Entwicklungen im Bereich von Transaktions- und Datenbanksystemen interessiert sind. Es entspricht einer überarbeiteten Version meiner im Februar 1993 vom Fachbereich Informatik der Universität Kaiserslautern angenommenen Habilitationsschrift. Neben der Präsentation neuer Forschungsergebnisse erfolgen eine breite Einführung in die Thematik sowie überblicksartige Behandlung verschiedener Realisierungsansätze, wobei auf eine möglichst allgemeinverständliche Darstellung Wert gelegt wurde. Der Text wurde durchgehend mit Marginalien versehen, welche den Aufbau der Kapitel zusätzlich verdeutlichen und eine schnelle Lokalisierung bestimmter Inhalte unterstützen sollen