Überlast in Rechensystemen

Dieses Buch ist eine leicht gekürzte, überarbeitete Fassung der Karlsruher Dissertation des Verfassers. Das Buch befaßt sich mit dem Problem der Überlast in auftragsverarbeitenden Systemen. Eine Steigerung der Auftragslast in solchen Systemen bewirkt oft zunächst auch eine Steigerung des Durchsatzes, dann wird jedoch ein Sättigungspunkt erreicht, bei dessen Überschreiten der Durchsatz jäh abfällt. Dieser vor allem vom virtuellen Speicher her als Thrashing bekannte und gefürchtete Effekt ist auch in Paketvermittlungsnetzen und Datenbanken vorzufinden und entpuppt sich zunehmend als allgemeines Phänomen. Um den drohenden Leistungsabfall zu verhindern, muß die Auftragslast entsprechend begrenzt werden. Während bisherige Ansätze sich diesem Phänomen auf den jeweiligen Gebieten in sehr dedizierter und spezifischer Weise näherten, wird hier ein Ansatz verfolgt, der keinerlei Kenntnisse über interne Zusammenhänge in den Systemen benötigt, sondern mit der Betrachtung der beiden extern beobachtbaren Größen Last und Durchsatz auskommt und so der Allgemeinheit des Effektes Rechnung trägt. Insbesondere werden folgende Themen behandelt: Modellierung des Überlastphänomens im Rahmen der Warteschlangentheorie, Integration von Mechanismen zur Lastkontrolle, Entwicklung von Regelverfahren zur online-Kontrolle der Last bei dynamischem Verhalten. Das Buch wendet sich an alle, die an einem verbesserten Verständnis dieses häufig anzutreffenden Phänomens interessiert oder mit Kontrollmechanismen zur Vermeidung eines Überlasteffektes befaßt sind.

1 Überlast in Rechensystemen.- 1.1 Das Überlastphänomen.- 1.2 Ursachen der Überlast.- 1.3 Das Überlastproblem in der Literatur.- 1.4 Motivation, Zielsetzung und Vorgehensweise.- 2 Die Einzelstation mit Überlast.- 2.1 Das unbegrenzte System.- 2.2 Die Einzelstation mit Abweisung.- 2.3 Einzelstation mit Aufstauen.- 3 Netze von Überlaststationen.- 3.1 Allgemeine Eigenschaften.- 3.2 Offene Netze.- 3.3 Geschlossene Netze.- 3.4 Optimale Lastkontrolle.- 4 Das Überlastproblem unter dynamischen Aspekten.- 4.1 Dynamisches Verhalten von Rechensystemen.- 4.2 Das dynamische Überlastproblem.- 4.3 Das dynamische Überlastproblem aus regelungstheoretischer Sicht.- 4.4 Messung von Leistungsgrößen in Rechensystemen.- 5 Konkrete Verfahren.- 5.1 Direkte Optimum-Suchverfahren.- 5.2 Verfahren mit expliziter Modellbildung.- 5.3 Adaptionsfähigkeit zweiter Stufe.- 6 Simulationsergebnisse.- 6.1 Das Simulationsmodell.- 6.2 Dynamische Lage des Optimums.- 6.3 Konstante Lage des Optimums.- 6.4 Nachbemerkungen.- 7 Realisierungsaspekte.- 7.1 Überlastkontrolle als Aufgabe der Betriebsmittelverwaltung.- 7.2 Einbettung von Meßoperationen.- 7.3 Einbettung von Regelungsoperationen.- 7.4 Nachbemerkungen.- 8 Zusammenfassung und Ausblick.- Literatur.- Anhang A: Abschätzung der Meßintervallängen.- Durchsatz.- Auslastung.- Anhang B: Verzeichnis der Symbole.