Πώς υπολογίστε την αποτελεσματικότητα του λειτουργικού συστήματος;

Δεν υπάρχει ενιαία, καθολικά αποδεκτή μετρική για τον υπολογισμό της συνολικής αποτελεσματικότητας ενός λειτουργικού συστήματος (OS). Η αποτελεσματικότητα εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από το τι προσπαθείτε να βελτιστοποιήσετε και τον συγκεκριμένο φόρτο εργασίας. Ωστόσο, μπορούν να χρησιμοποιηθούν αρκετές βασικές μετρήσεις για την αξιολόγηση διαφορετικών πτυχών της απόδοσης του λειτουργικού συστήματος:

Βασικές μετρήσεις και πώς να τις υπολογίσετε:

* Χρήση CPU: Μετράει πόσο από την ισχύ επεξεργασίας της CPU χρησιμοποιείται από το λειτουργικό σύστημα και τις εφαρμογές.

* Υπολογισμός: `(Συνολικός χρόνος CPU που χρησιμοποιείται / συνολικός διαθέσιμος χρόνος CPU) * 100%`

* Εργαλεία: `top` (linux/macOS), διαχειριστής εργασιών (Windows), εργαλεία παρακολούθησης συστήματος. Η υψηλή αξιοποίηση της CPU δεν σημαίνει πάντοτε υψηλή απόδοση. Θα μπορούσε να υποδεικνύει τα σημεία συμφόρησης αλλού. Η ιδανική αξιοποίηση είναι συνήθως περίπου 70-80%, αλλά εξαρτάται από τον φόρτο εργασίας.

* Χρήση μνήμης: Μετρά πόση μνήμη RAM χρησιμοποιείται και πόσο αποτελεσματικά διαχειρίζεται.

* Υπολογισμός: `(Συνολική μνήμη που χρησιμοποιείται / συνολική μνήμη διαθέσιμη) * 100%`

* Εργαλεία: `free` (linux/macOS), διαχειριστής εργασιών (Windows), εργαλεία παρακολούθησης συστήματος. Η υψηλή χρήση μνήμης μπορεί να οδηγήσει σε επιβράδυνση, ειδικά εάν η ανταλλαγή στο δίσκο είναι συχνή (βλ. Παρακάτω).

* δίσκος I/O: Μετρά πόσο αποτελεσματικά το λειτουργικό σύστημα χειρίζεται τη μεταφορά δεδομένων από και προς τις συσκευές αποθήκευσης (σκληρούς δίσκους ή SSD).

* Υπολογισμός: Αυτό είναι πιο περίπλοκο. Θα κοιτάζετε μετρήσεις όπως ταχύτητες ανάγνωσης/εγγραφής, χρόνος αναμονής και μήκος ουράς δίσκου.

* Εργαλεία: «Iostat» (Linux), Monitor Resource (Windows), Εργαλεία Παρακολούθησης Συστήματος. Ο υψηλός χρόνος αναμονής εισόδου/εξόδου υποδεικνύει ότι η CPU ξοδεύει πολύ χρόνο περιμένοντας δεδομένα από το δίσκο, ένα σημαντικό σημείωμα συμφόρησης.

* Εξόδου από την εναλλαγή περιβάλλοντος: Μετρά το χρόνο που απαιτείται για την εναλλαγή μεταξύ διαφορετικών διαδικασιών. Ένα εξαιρετικά αποτελεσματικό λειτουργικό σύστημα ελαχιστοποιεί αυτό το γενικό κόστος.

* Υπολογισμός: Αυτό είναι δύσκολο να μετρηθεί άμεσα χωρίς εξειδικευμένα εργαλεία. Θα το αξιολογούσατε έμμεσα μέσω της συνολικής ανταπόκρισης του συστήματος και της χρήσης της CPU.

* Εργαλεία: Εργαλεία παρακολούθησης απόδοσης (που απαιτούν συχνά διαμορφώσεις OS).

* σφάλματα σελίδας (ή ανταλλαγές σελίδας): Μέτρα πόσο συχνά το λειτουργικό σύστημα πρέπει να ανακτήσει δεδομένα από τον σκληρό δίσκο (ανταλλαγή) επειδή δεν είναι στη μνήμη RAM. Τα ποσοστά σφάλματος υψηλής σελίδας υποδεικνύουν αναποτελεσματική διαχείριση μνήμης.

* Υπολογισμός: Αριθμός σφαλμάτων σελίδας σε μια δεδομένη περίοδο.

* Εργαλεία: `vmstat` (Linux), εργαλεία παρακολούθησης απόδοσης (Windows). Η υψηλή χρήση ανταλλαγής είναι ένας σημαντικός δολοφόνος απόδοσης.

* Διακίνηση: Μετρά το ποσό της εργασίας που μπορεί να ολοκληρώσει το σύστημα σε ένα δεδομένο χρονικό διάστημα. Η υψηλότερη απόδοση συνήθως υποδεικνύει καλύτερη απόδοση.

* Υπολογισμός: Εξαρτάται από την εργασία. Θα μπορούσαν να μετρηθούν σε εργασίες που ολοκληρώθηκαν ανά δευτερόλεπτο, συναλλαγές ανά δευτερόλεπτο, κλπ.

* Εργαλεία: Εργαλεία συγκριτικής αξιολόγησης, παρακολούθηση ειδικής για την εφαρμογή.

* λανθάνουσα κατάσταση: Μετρά την καθυστέρηση μεταξύ αίτησης και απάντησης. Η χαμηλότερη καθυστέρηση γενικά υποδεικνύει υψηλότερη απόδοση.

* Υπολογισμός: Χρόνος που απαιτείται για να ολοκληρωθεί μια συγκεκριμένη εργασία (π.χ. πρόσβαση αρχείων, αίτημα δικτύου).

* Εργαλεία: Εργαλεία συγκριτικής αξιολόγησης, εργαλεία παρακολούθησης δικτύου.

Προκλήσεις στη μέτρηση της συνολικής απόδοσης του OS:

* Εξάρτηση φόρτου εργασίας: Η αποτελεσματικότητα ενός λειτουργικού συστήματος ποικίλλει δραματικά ανάλογα με τον τύπο του φόρτου εργασίας (π.χ. τυχερά παιχνίδια, διακομιστής βάσης δεδομένων, διακομιστής ιστού). Ένα σημείο αναφοράς που είναι αποτελεσματικό για ένα φόρτο εργασίας μπορεί να είναι φτωχό για ένα άλλο.

* Κανένα μόνο μετρικό: Δεν υπάρχει κανένας αριθμός που να καταγράφει τέλεια την απόδοση του λειτουργικού συστήματος. Πρέπει να εξετάσετε έναν συνδυασμό των παραπάνω μετρήσεων.

* υποκειμενικότητα: Αυτό που αποτελεί "αποτελεσματικό" εξαρτάται από τις προτεραιότητες και τις ανάγκες του διαχειριστή χρήστη ή συστήματος.

στην πράξη: Αντί να προσπαθούν να υπολογίσουν μια ενιαία βαθμολογία "αποτελεσματικότητας", οι διαχειριστές του συστήματος και οι προγραμματιστές χρησιμοποιούν τις μεμονωμένες μετρήσεις παραπάνω για να προσδιορίσουν τα σημεία συμφόρησης και τις περιοχές βελτίωσης. Χρησιμοποιούν εργαλεία όπως οι οθόνες του συστήματος και οι προφίλ απόδοσης για να αναλύουν αυτές τις μετρήσεις και να βελτιστοποιήσουν την απόδοση του συστήματος. Η συγκριτική αξιολόγηση με τυποποιημένους φόρτους εργασίας είναι επίσης ζωτικής σημασίας για τη σύγκριση διαφορετικών OSS ή διαμορφώσεων.