O documento apresenta o processo, ferramentas e resultados de um estudo de planejamento e performance na consolidação de CECs mainframe. O objetivo era melhorar a utilização de recursos e reduzir custos ao consolidar vários CECs em um único sistema z13, avaliando a configuração, capacidade e desempenho antes e depois da mudança. As ferramentas utilizadas incluíram LPAR Design, zPCR e registros SMF para análise. Os resultados indicaram aumento na capacidade e eficiência após a consolidação.

1. Proibida cópia ou divulgação sem
permissão escrita do CMG Brasil.
17/05/2017
Gustavo Fernandes Araujo
Estudo de Planejamento e Performance na
consolidação de CECs Mainframe

2. Proibida cópia ou divulgação sem
permissão escrita do CMG Brasil.
Agenda
Agenda
Conclusão
Resultados de
Performance
Introdução
Ferramentas
E
Planejamento

3. Proibida cópia ou divulgação sem
permissão escrita do CMG Brasil.
Agenda
Agenda
Conclusão
Resultados de
Performance
Introdução
Ferramentas
E
Planejamento

4. Proibida cópia ou divulgação sem
permissão escrita do CMG Brasil.
Objetivo
Este estudo tem como objetivo apresentar o processo, ferramentas,
planejamento, e impactos na performance na
consolidação de CECs mainframe.

5. Proibida cópia ou divulgação sem
permissão escrita do CMG Brasil.
 Melhor utilização de recursos computacionais
 CPU
 Canais
 Diminuição da quantidade de CECs
 Redução no investimento e esforço para atualização tecnológica
 Redução de espaço físico
 Redução no consumo de energia
 Ponto único de gerenciamento
Motivadores

6. Proibida cópia ou divulgação sem
permissão escrita do CMG Brasil.
Pontos de atenção
 Efeito MP
 Maior quantidade de processadores = menor capacidade/CP
 Maior overhead
 Maior compartilhamento da memória hierárquica
 L3, L4 e memória física (“nest”)
 Alta disponibilidade

7. Proibida cópia ou divulgação sem
permissão escrita do CMG Brasil.
- Se um processador pode fazer X quantidade de trabalho, 16 processadores todos
trabalhando juntos não podem fazer uma quantidade de trabalho igual a 16 vezes o
trabalho realizado por um único processador. Existe uma quantidade de trabalho que
precisa acontecer para permitir que os 16 processadores trabalhem juntos com êxito.
- Este trabalho adicional é chamado de overhead, e ele é necessário para manter toda a
carga executando com segurança em todos os 16 processadores.
Fonte: http://www.ibmsystemsmag.com/mainframe/administrator/performance/compression-
zEDC/What-Is-a-Multiprocessor-Effect-/
Efeito MP – O que é o efeito de Multiprocessamento?

8. Proibida cópia ou divulgação sem
permissão escrita do CMG Brasil.
Efeito MP - z13
Modelo CPs MIPS/CP
z13-701 1 1.695
z13-7E1 141 791
Diferença -53%

9. Proibida cópia ou divulgação sem
permissão escrita do CMG Brasil.
Processo de atualização tecnológica - Fase 1 - SWAP
zEC12 z13
LPAR 1 – Online
LPAR 2 – Batch dedicado
LPAR 3 – Batch dedicado
LPAR 4 – GDPS
LPAR Y – Coupling Facility

10. Proibida cópia ou divulgação sem
permissão escrita do CMG Brasil.
Processo de atualização tecnológica - Fase 2 - Consolidação
z13
LPAR 1 – Online
LPAR 2 – Batch dedicado
LPAR 3 – Batch dedicado
LPAR 4 – GDPS
LPAR Y – CF
zEC12
LPAR 5 – IMS/DB2
z13
LPAR 1
LPAR 2
LPAR 3
LPAR 4
LPAR 5
LPAR
Y
Consolidação
realizada sem
aquisição de MIPS
adicionais

11. Proibida cópia ou divulgação sem
permissão escrita do CMG Brasil.
Agenda
Agenda
Conclusão
Resultados de
Performance
Introdução
Ferramentas
E
Planejamento

12. Proibida cópia ou divulgação sem
permissão escrita do CMG Brasil.
Processo e ferramentas para consolidação
LPAR Design zPCR Eficiência de processamento
CPU MF
WLM Topology Report
1

13. Proibida cópia ou divulgação sem
permissão escrita do CMG Brasil.
Eficiência de processamento
CPU MF
WLM Topology Report
Processo e ferramentas para consolidação
LPAR Design zPCR
2
1

14. Proibida cópia ou divulgação sem
permissão escrita do CMG Brasil.
Processo e ferramentas para consolidação
LPAR Design zPCR Eficiência de processamento
CPU MF
WLM Topology Report
2
1
3

15. Proibida cópia ou divulgação sem
permissão escrita do CMG Brasil.
Configuração
LPAR Design zPCR Eficiência de processamento
CPU MF
WLM Topology Report
1

16. Proibida cópia ou divulgação sem
permissão escrita do CMG Brasil.
 Avaliar quantidade de
processadores físicos antes e após
a mudança, e estudar como
distribuir estes processadores na
nova configuração.
 Em uma consolidação: tentar
garantir mesma quantidade de
processadores lógicos Vertical
High antes e após a mudança.
 Ferramenta: LPAR Design
Definir Configuração - Objetivo
1

17. Proibida cópia ou divulgação sem
permissão escrita do CMG Brasil.
Configuração - LPAR Share e Processor guarantee
 Utilizado pelo PR/SM para realizar a polarização dos processadores no modo
HyperDispatch.

18. Proibida cópia ou divulgação sem
permissão escrita do CMG Brasil.
Configuração - LPAR Share e Processor guarantee
 Utilizado pelo PR/SM para realizar a polarização dos processadores no modo
HyperDispatch.

19. Proibida cópia ou divulgação sem
permissão escrita do CMG Brasil.
Configuração - LPAR Share e Processor guarantee
 O PR/SM utiliza este valor para realizar a polarização dos processadores no
modo HiperDispatch.

20. Proibida cópia ou divulgação sem
permissão escrita do CMG Brasil.
 Os processadores lógicos são classificados/polarizados como vertical high
(VH), vertical medium (VM) ou vertical low (VL).
 Os processadores vertical high têm 100% do share de um processador físico,
definindo uma alta afinidade ente lógico e físico.
 Os processadores lógicos vertical medium compartilham os processadores
físicos disponíveis após a alocação dos VH.
 Os processadores lógicos vertical low são somente utilizados quando há
demanda adicional e outras partições não utilizam sua capacidade mínima. Fora
desta situação, este processadores são colocados no status “parked” pelo z/OS.
Configuração - PR/SM e HiperDispatch Mode

21. Proibida cópia ou divulgação sem
permissão escrita do CMG Brasil.
Configuração - PR/SM e Racional de polarização

22. Proibida cópia ou divulgação sem
permissão escrita do CMG Brasil.
Configuração - PR/SM e Racional de polarização

23. Proibida cópia ou divulgação sem
permissão escrita do CMG Brasil.
Configuração - PR/SM e Racional de polarização

24. Proibida cópia ou divulgação sem
permissão escrita do CMG Brasil.
Segundo recomendação de Melhores Práticas da IBM, a quantidade de
processadores lógicos deve ser a quantidade necessária para satisfazer o
peso/processor guarantee da LPAR (Vertical High e Vertical Medium) e 1 a 2
processadores adicionais (Vertical Low).
“The LPAR time slice is sensitive to the number of logical CPs and having
more logicals may drive your time slice to a smaller interval for your vertical
medium and vertical low logical processors.”
“Work will run most efficiently if you run within your defined weight, using
vertical highs and vertical mediums to support the workload and avoid use of
vertical lows except for occasional workload spikes. If the workload in the LPAR
relies upon vertical lows for throughput you may want to change the weight to
match actual usage.”
Fonte: http://www-03.ibm.com/support/techdocs/atsmastr.nsf/WebIndex/TD106388
Configuração - Quantidade de processadores Lógicos

25. Proibida cópia ou divulgação sem
permissão escrita do CMG Brasil.
 Ferramenta para auxiliar na determinação das configurações das LPARs.
 Inputs
 modelo do CEC
 peso e processadores lógicos de cada LPAR
 Outputs
 LPAR share e processor guarantee
 quantidade mínima de processadores lógicos por partição
 polarização dos processadores lógicos no modo HiperDispatch
 Benefícios: identificação de oportunidades de melhoria e fácil identificação de
erros na configuração.
https://www-03.ibm.com/systems/z/os/zos/features/wlm/WLM_Further_Info_Tools.html
Configuração - LPAR Design

26. Proibida cópia ou divulgação sem
permissão escrita do CMG Brasil.
Configuração - LPAR Design

27. Proibida cópia ou divulgação sem
permissão escrita do CMG Brasil.
Configuração - Processadores físicos
Quantidade
de
processadores
físicos
Soma dos processadores físicos
dos CECs individuais antes da
consolidação
Quantidade de processadores
físicos do CEC após
consolidação
Aumento de 8% na quantidade
processadores físicos pós consolidação
z13 zEC12 z13

28. Proibida cópia ou divulgação sem
permissão escrita do CMG Brasil.
Eficiência de processamento
CPU MF
WLM Topology Report
Análise de Capacidade
LPAR Design zPCR
1
2

29. Proibida cópia ou divulgação sem
permissão escrita do CMG Brasil.
 Avaliar a capacidade total do
CEC e de cada LPAR após
alterações físicas e lógicas
 Em uma consolidação: garantir
capacidade mínima por LPAR
antes e após a mudança
 Ferramenta: zPCR
Análise de Capacidade - Objetivo
2

30. Proibida cópia ou divulgação sem
permissão escrita do CMG Brasil.
Capacidade - LSPR Large Systems Performance Reference
 Os dados LSPR representam a avaliação da IBM sobre a capacidade relativa
dos processadores de diferentes modelos.
 O método utilizado analisa um conjunto de cargas de trabalho de benchmark e
programas de controle de sistema específicos, em um ambiente sem restrição.

31. Proibida cópia ou divulgação sem
permissão escrita do CMG Brasil.
Capacidade - LSPR Workload Categories
As capacidades de cada modelo de processador são publicadas em 3 categorias
diferentes. No zPCR, existem 2 sub categorias adicionais.
Low: baixa utilização da memória hierárquica.
Average: utilização mediana da memória hierárquica.
High: alta utilização da memória hierárquica.

32. Proibida cópia ou divulgação sem
permissão escrita do CMG Brasil.
Capacidade - zPCR
 Ferramenta projetada para fornecer uma estimativa de capacidade para os
processadores IBM System z.
 Inputs
 configuração física e lógica do CEC e LPARs
 nível de utilização dos processadores especializados
 categoria do workload - low/low-avg/average/avg-high/high
 Output
 estimativa de capacidade total do CEC
 estimativa de capacidade das LPARs: mínima (com base no processor
guarantee) e máxima (com base nos processadores lógicos)
 Benefícios
 estimativas mais precisas de acordo com a configuração e workload de
processamento específicos de cada CEC.

33. Proibida cópia ou divulgação sem
permissão escrita do CMG Brasil.
zPCR - Resumo de capacidade
MIPS zPCR
Soma da capacidade de MIPS dos
CECs individuais antes da
consolidação
Capacidade de MIPS
do CEC após
consolidação
Aumento de +5% na capacidade de MIPS
após consolidação
LCPs/
RCPs
1,714 1 1,275
z13 zEC12 z13

34. Proibida cópia ou divulgação sem
permissão escrita do CMG Brasil.
Análise de Performance
LPAR Design zPCR Eficiência de processamento
CPU MF
WLM Topology Report
1
2 3

35. Proibida cópia ou divulgação sem
permissão escrita do CMG Brasil.
 Avaliar mudanças na
performance de processamento
após a mudança.
 Identificar métricas de
performance adequadas pelo
tipo de workload processado:
 Transações: MIPS/Exec
 Rotinas Batch: CPUTime/Step
 Ferramentas/fontes: Registros
SMF, indicadores CPU MF,
WLM Topology Report
Avaliar performance - Objetivo
3

36. Proibida cópia ou divulgação sem
permissão escrita do CMG Brasil.
Performance - Analisando eficiência em modelos de CEC diferentes
Como comparar a eficiência analisando o consumo de tempo de CPU?
Para comparar o tempo de processamento de uma transação/rotina entre 2
máquinas diferentes, é necessário normalizar os tempos com base na
capacidade/processador de cada CEC. Exemplo:
O CEC Y apresenta capacidade por processador 10% maior que o CEC X
Se a transação/rotina consome a mesma quantidade de tempo de CPU nas 2
máquinas, na prática, ela consumiu 10% a mais de MIPS no CEC Y.
CEC X
1.000 MIPS/ CP
CEC Y
1.100 MIPS/ CP

37. Proibida cópia ou divulgação sem
permissão escrita do CMG Brasil.
Performance - Comparando tempo de CPU no CEC Y com o tempo no CEC X
CEC X
1.000 MIPS/ CP
CEC Y
1.100 MIPS/ CP

38. Proibida cópia ou divulgação sem
permissão escrita do CMG Brasil.
Performance - Indicadores CPU MF
 Indicadores gerados pelo componente HIS - Hardware Instrumentation Service.
 CPI = Ciclos de CPU por Instrução
 L1MP = Percentual de vezes que o processador não encontrou o dado/instrução
no cache de nível 1 (L1)
 RNI – Relative Nest Intensity = reflete a distribuição e latência das buscas por
dado/instrução nos caches compartilhados e memória central
 Utilizados para determinar a categoria LSPR do Workload.
 Os indicadores são gravados no SMF 113, e suportado pelo produto TDS
(Tivoli Support Decision).

39. Proibida cópia ou divulgação sem
permissão escrita do CMG Brasil.
Performance – WLM Topology Report
 O SMF 99 (14) apresenta dados da topologia do HiperDispatch. A Ferramenta
WLM Topology Report consegue processar esses dados e gerar relatórios.
 Inputs
 SMF 99 - subtipo 14
 Output
 a associação dos processadores lógicos aos processadores físicos, indicando
em quais books, drawers, nodes e chips estão sendo despachados
 polarização (VH, VM, VL) e tipo (GP, zIIP, etc.) de cada processador
 Benefícios
 entender como o PR/SM está alocando os processadores lógicos nos físicos
 observar mudanças de topologia quando há alterações de configuração
 ajudar a explicar mudanças de performance

40. Proibida cópia ou divulgação sem
permissão escrita do CMG Brasil.
Performance - Processadores por Drawer na z13

41. Proibida cópia ou divulgação sem
permissão escrita do CMG Brasil.
Agenda
Agenda
Conclusão
Resultados de
Performance
Introdução
Ferramentas
E
Planejamento

42. Proibida cópia ou divulgação sem
permissão escrita do CMG Brasil.
LPAR 1 - Processamento online
Resultados
Aumento do “Processor Guarantee” para garantir 1 processador lógico Vertical
High adicional.
Aumento na Capacide Mínima pelo zPCR.
Melhoria média de 14% no consumo de MIPS por execução das transações
durante o horário online.
Aumento discreto nos indicadores L1MP, CPI e RNI.
Sem alteração da categoria do Workload.
Memória hierárquica mais compartilhada – aumento no RNI.
LPAR
Processor
Guarantee
Capacidade
Min zPCR
Eficiência CPI L1MP RNI
Workload
Categorie
LPAR1 +1,01 +7,7% - 14% +8,7% +6,3% +11,4% Sem alteração

43. Proibida cópia ou divulgação sem
permissão escrita do CMG Brasil.
LPAR 2 - Processamento Batch
Resultados
Discreto aumento no “Processor Guarantee”.
Sem alteração na Capacide Mínima zPCR.
Discreta melhoria no consumo de CPU time normalizado por step de rotina.
Aumento discreto nos indicadores L1MP, CPI.
Melhoria no RNI.
Sem alteração da categoria do Workload
LPAR
Processor
Guarantee
Capacidade
Min zPCR
Eficiência CPI L1MP RNI
Workload
Categorie
LPAR2 +0,35 +0,7% -5,9% +0,7% +2,5% -8,5% Sem alteração

44. Proibida cópia ou divulgação sem
permissão escrita do CMG Brasil.
Fator Multiplicador L3P L4LP L4RP MEMP RNI
2,3 0,40 1,60 3,50 7,50 -
Variação após
consolidação
-0,00 +0,01 +0,02 -0,12 -0,10
LPAR 2 - Processamento Batch
Nova fórmula RNI para z13
(v3.33 do CP3KEXTR – 01/03/17)
RNI
LPAR 2 foi realocado para o Drawer 2 que ficou menos utilizado (menos
processadores físicos alocados no drawer).
Diminuição de buscas na memória central (pior ofensor do RNI), e aumento de
buscas no cache nível L4 - melhora no RNI.

45. Proibida cópia ou divulgação sem
permissão escrita do CMG Brasil.
LPAR 3 - Processamento Batch
Resultados
Aumento no “Processor Guarantee” para garantir 1 processador lógico Vertical
High.
Aumento na Capacidade Mínima pelo zPCR.
Melhoria de 16% no consumo de CPU time normalizado por step de rotina.
Aumento discreto nos indicadores L1MP, CPI.
Melhoria no RNI.
Sem alteração da categoria do Workload.
LPAR
Processor
Guarantee
Capacidade
Min zPCR
Eficiência CPI L1MP RNI
Workload
Categorie
LPAR3 +0,89 +70% -16% +6,2% +16,6% -4,1% Sem alteração

46. Proibida cópia ou divulgação sem
permissão escrita do CMG Brasil.
Resultados - Quadro Resumo
LPAR
Processor
Guarantee
Capacidade
Min zPCR
Eficiência CPI L1MP RNI
Workload
Categorie
LPAR1 +1,01 +7,7% - 14% +8,7% +6,3% +11,4% Sem alteração
LPAR2 +0,35 +0,7% -5,9% +0,7% +2,5% -8,5% Sem alteração
LPAR3 +0,89 +70% -16% +6,2% +16,6% -4,1% Sem alteração

47. Proibida cópia ou divulgação sem
permissão escrita do CMG Brasil.
Agenda
Agenda
Conclusão
Resultados de
Performance
Introdução
Ferramentas
E
Planejamento

48. Proibida cópia ou divulgação sem
permissão escrita do CMG Brasil.
Recomendações / Melhores práticas
 Realizar a configuração utilizando a ferramenta LPAR Design, visando
otimização dos processadores Vertical High.
 Utilizar o zPCR para realizar análise de capacidade, e dentro do possível,
maximizar a capacidade total do CEC e capacidade mínima das LPARs.
 Sempre normalizar o consumo de CPU time para analisar a performance entre
modelos de CEC diferentes.
 Evitar ao máximo o cross-drawer.
 Acompanhar modificações significativas dos indicadores CPU MF.

49. Proibida cópia ou divulgação sem
permissão escrita do CMG Brasil.
Recomendações / Melhores práticas
 Cada workload pode responder de uma forma diferente às mudanças de
configuração.
 Atenção especial para LPARs que estejam em CEC sozinho e sejam
consolidadas compartilhando o CEC com mais LPARs.

50. Proibida cópia ou divulgação sem
permissão escrita do CMG Brasil.
Conclusões
 O processo de consolidação de CECs pode melhorar a performance de processamento das LPARs devido ao
aumento de processadores físicos para a mesma quantidade de MIPS LSPR dos CECs antes da consolidação.
 Observou-se por partição melhoria na performance com o aumento de processadores lógicos Vertical High, e
aumento de capacidade mínima pelo zPCR.
 Uma piora nos indicadores do CPU MF nem sempre resultará em piora de eficiência de consumo da LPAR.
 É possível reduzir o número de CECs de um Sysplex através da consolidação sem apresentar perdas de
performance.
s

51. Proibida cópia ou divulgação sem
permissão escrita do CMG Brasil.
Referências
 Planning Considerations for HiperDispatch Mode Version 2; Steve Grabarits, Gary
King, Bernie Pierce; 2011
 z/OS: Planning Considerations for HiperDispatch Mode; Kathy Walsh, Steve
Grabarits; 2011
 Configuring LPARs for Performance; Kathy Walsh; 2013
 Processor Migration Capacity Analysis in a Production Environment; Katy Walsh;
2015
 IBM z13 Overview and Related Tidbits; Tim Raley; 2015
 ITSO – z System Hardware Workshop; BIRD; 2015.
 The Relatively New LSPR and The IBM z13 Performance Brief; Gary King; 2015
 z13 Performance Large System Update; Matthias Bangert; 2015
 z13 HiperDispatch - New MCL Bundle Changes Vertical CP Assignment for Certain
LPAR Configurations; Bradley Snyder; 2016
 Number of Logical CPs Defined for an LPAR; Kathy Walsh; 2016
 Large Systems Performance Reference - Document Number SC28-1187-19; 2016
 zPCR User’s Guide; Version 9.0e, 2017

52. Proibida cópia ou divulgação sem
permissão escrita do CMG Brasil.
Agradecimentos especiais
Celso Yano Ishii - ITAU UNIBANCO
Edson Issamu Yabusaki - ITAU UNIBANCO
Caroline Souza Joaquim - IBM

53. Proibida cópia ou divulgação sem
permissão escrita do CMG Brasil.
OBRIGADO!
Contatos:
gustavofernandesaraujo@gmail.com
https://www.linkedin.com/in/gustavo-
fernandes-araujo-4179555a