如何做系統效能評估

　　在電腦未普及的年代，若要對龐大的資料進行紀錄、統計、分析，都是使用人工作業方式進行，但在現在科技發達的時代，為了改善長期以來對龐大的資料以人工方式做紀錄、統計、分析，許多人希望透過電腦的處理能力，做紀錄、統計和分析，這樣不僅減少人力資源的浪費，更減少因人工作業而產生資料錯誤的情形，因此開發了資訊系統以提供使用者更完善的服務。

　　然而，資訊系統雖然上線，但之後的系統維護更是重要，因為若使用者人數增加時，資料量增加，網路流量也隨著增加，這時系統若有緊急訊息須傳送，是否會因此而造成延遲傳送；或是因為使用者人數增加，系統處理的資料量變多，是否會因此而造成系統反應時間（Response Time）變慢，這些都是重要的議題，基於上述的情況，實有必要針對系統做效能評估（Performance Evaluation）。

　　何時做系統效能評估？系統正式上線後，軟體開發流程便進入維護（maintain）階段，藉由網路流量監控軟體觀察一天、或一週中，什麼時間的流量最高，利用這個時段的使用者使用情況，推算出系統最多可承受多少人使用。系統效能評估範圍這麼大，要評估哪些項目呢？舉例來說，使用者人數增加時，我們最直接想到的就是資料量增加，隨著資料量增加而增加的，就是網路流量、儲存在資料庫的成長量及系統的反應時間（Response Time），因此我們可以針對這三項，列出以下的評估項目，並進行系統效能評估，評估方法如下：

1. 網路頻寬（bandwidth）所能承受的人數上限

　　使用者人數增加時，網路流量也會隨著增加，其流量若大於網路線的頻寬，系統效能將降低，因此有必要評估網路頻寬所能承受的人數上限。針對目前連接到server端網路線的網路頻寬，與之後使用者人數增加後，且在worst case的情況（即瞬間最多使用者同時使用系統）下，使用系統所產生的網路流量做比較，比較後的結果，若使用者人數增加後產生的流量大於目前的網路頻寬，表示系統效能將降低，造成有些訊息可能會延遲傳送，則必須考慮加大網路頻寬。

為了評估網路頻寬所能承受的人數上限，可使用網路流量監控軟體PRTG，但網路上流量監控的軟體比比皆是，為什麼要使用PRTG這個軟體，其理由如下：

• PRTG可安裝在任何windows的作業系統上。
• PRTG不需要安裝在server（即被監控端）上，被監控端只需透過SNMP（Simple Network Management Protocol）便可把流量的資料傳給監控端，對server效能的影響可降到最低。

　　如圖1所示，server即為圖中被監控端，server須啟動SNMP，另一台電腦（即為圖中的監控端）監控server的流量，監控端的電腦亦須啟動SNMP，並安裝PRTG這個流量監控軟體。被監控端透過SNMP將流量資料傳送給監控端。

欲評估網路頻寬所能承受的的人數上限，除了監控流量外，還使用網路模擬器NCTUns 5.0來模擬人數增加後的網路流量，選擇NCTUns 5.0網路模擬器之理由如下：

• NCTUns 5.0可以直接在圖形化的介面上拉出要模擬的節點及link，再設定各個節點要在什麼時候傳送封包等參數，整個模擬環境即可建立。
• NCTUns 5.0可以跑出與真實環境相近的網路流量。

　　NCTUns5.0安裝在fedora core 9的作業系統上。其模擬結果如圖2所示，圖2中長方形框內是時間軸，時間軸上的紅線表示有資料傳輸，沒有線的區段表示沒有傳送任何資料。

2. 資料庫的成長量

　　針對目前DB server端硬碟的容量，與之後使用者人數增加後，在worst case的情況（即假設每位使用者都有新增資料）下新增的資料量大小做比較，檢查儲存在資料庫的資料量是否超過DB server端硬碟的容量，有必要將對資料庫的成長量做評估，以決定硬碟容量的需求。儲存在資料庫的眾多資料中，有些資料之儲存時間可多達數個月，假使資料庫內的一些不重要或過期的資料不定期刪除的話，幾年後，增加的資料表容量是一個很可觀的數字，所以一些因為時間久遠，且沒有參考價值的資料，就必須定期去刪除，例如：半年前的血壓資料，就沒有參考價值，可於儲存半年後，儲存至光碟備分，再刪除；若於當天使用完後，就不會在使用到的資料，即可於隔天凌晨在進行刪除，如醫院的掛號預約系統。

3. 系統的反應時間

　　系統中，處理資料的時間會影響系統的反應時間，而處理資料的時間與儲存資料的資料結構（Data Structure）也有相當的關係，如：插入排序（Insertion Sort），在平均情況（Average Case）下，其時間複雜度（Time Complexity）是n，表示處理時間與資料集合大小呈線性關係；在最差情況（Worst Case）下，其時間複雜度是n2，表示處理時間與資料集合的大小成指數關係。所以當使用者人數增加後，在網路頻寬足夠的情況下，系統的反應時間（必須在Worst Case的情況下）若超過可接受的範圍（可接受的範圍依使用者而定），則必須考慮是否更改儲存資料的資料結構。

　　系統的使用者人數增加後，其資料量也相對的增加，此時若有緊急訊息須傳送，是否會因此而造成延遲傳送；或是因此而造成系統反應時間（Response Time）變慢，基於這些情況，實有必要對系統做系統效能評估，已了解系統容量是否足夠，在做效能評估前，須先列出一些評估項目，將經過評估後，將獲得的評估結果來判斷系統容量是否充足，已預做系統擴充準備，以上述評估項目為例，若網路頻寬不足，則考慮是否增加網路頻寬；透過評估資料庫的成長量，可知道資料庫內的資料表是否定期刪除一些不重要的資料，假使有定期刪除，可透過評估資料庫成長量的結果，判斷是否預做硬碟擴充的準備；在網路頻寬足夠的情況下，若系統的反應時間過長，則考慮是否更改儲存資料的資料結構。