Проектирование высоконагруженных систем

Упражнение 1:

Номер 1

Как сильно влияет быстродействие оперативной памяти на быстродействие Веб-сайта?

Ответ:

(1) основное влияние оказывает быстродействие дисковой подсистемы, быстродействия памяти значительно лучше и не оказывает большого внимания

(2) оказывает сильное влияние из-за широкого использования кэширования

(3) является самым узким местом, оказывающим основное влияние

(4) не оказывает влияние, т.к. широкое использование дисковых RAID массивов приводит к снижению требований к быстродействию оперативной памяти

Номер 2

В чём причина большого влияния быстродействия памяти на быстродействие Веб-сайта?

Ответ:

(1) быстродействие памяти растёт сравнимо или даже медленнее чем её объем на современных серверах

(2) широкое использование кеширования

(3) балансировщики держат таблицу серверов в памяти, а не на диске

(4) при любой балансировке работа по выбору сервера выполнятся в оперативной памяти компьютера

Номер 3

Как используется кеширование данных?

Ответ:

(1) широко используется в самых различных местах системы

(2) используется только для кэширования статических данных лежащих не диске

(3) при использовании SSD дисков и RAID массивов кеширование данных в памяти не актуально

(4) кеширование используется только для сетевых пакетов и хранения таблиц маршрутизации

Упражнение 2:

Номер 1

Какие процессоры содержит типичный сервер сегодняшнего дня?

Ответ:

(1) 2-4 процессорных ядра с частотой 3000-4000 мгц

(2) 16-64 процессорных ядер с частотой 3000-4000 мгц

(3) 2-4 процессорных ядра с частотой 1000-2000 мгц

(4) 16-64 процессорных ядер с частотой 1000-2000 мгц

Номер 2

Какую подсистему памяти содержит типичный сервер сегодняшнего дня?

Ответ:

(1) до 16 гигабайт скоростной памяти

(2) от 16 до 192 гб и более обычной памяти

(3) до 192 гб и более памяти с высокой скоростью доступа

(4) до 16 гигабайт обычной памяти

Номер 3

Что из себя может представлять дисковая подсистема типичного сервер сегодняшнего дня?

Ответ:

(1) несколько SATA дисков объёмом 1 терабайта и более

(2) 8 и более SAS дисков объёмом 256, 300 и более гигабайт

(3) большое количество SSD дисков маленького объёма: 80 - 128 гигабайт

(4) единичный диск большого объёма

Упражнение 3:

Номер 1

Каким образом осуществляется доступ к памяти в традиционной архитектуре SMP?

Ответ:

(1) через северный мост

(2) через южный мост

(3) через DMA

(4) прямой доступ от процессорных ядер

Номер 2

Каковы особенности работы с памятью в архитектуре с контроллером памяти, встроенным в процессор?

Ответ:

(1) отсутствие северного моста

(2) отсутствие южного моста

(3) каждое ядро работает непосредственно с своей областью памяти

(4) для повышения быстродействия программы можно выделить память в области, с которой напрямую работает процессор

Номер 3

Каковы особенности разработки высокопроизводительных программ для работы в архитектуре с контроллером памяти, встроенным в процессор?

Ответ:

(1) нужно писать программу так, чтобы она автоматически переключалась на разные ядра по таймеру

(2) нужно писать программу так, чтобы она привязывалась к процессору (ядру) или процессорам

(3) нужно писать программу так, чтобы она работала с локальной памятью процессора

(4) нужно писать программу так, чтобы она хранила все данные на жёстком диске, а не в памяти

Упражнение 4:

Номер 1

Каковы основные особенности статической RAM?

Ответ:

(1) в качестве ячейки памяти используется транзистор, который запирается транзистором

(2) очень быстрая памяти

(3) дешёвая в производстве

(4) потребляет много энергии

(5) сложный интерфейс доступа к ячейке памяти

(6) сложно получить память большого объёма

Номер 2

Каковы основные особенности динамической RAM?

Ответ:

(1) в качестве ячейки памяти используется транзистор, который запирается транзистором

(2) в качестве ячейки памяти используется конденсатор, который запирается транзистором

(3) долгая запись/чтение

(4) требуется постоянное считывание/перезапись каждой ячейки по циклу

(5) считывание выполняется медленнее чем запись

Номер 3

Как можно ускорить работу с динамической памятью?

Ответ:

(1) читать последовательно данные с запасом

(2) избегать чтения мелких кусочков по случайным адресам

(3) учитывать, что данные считываются процессором блоками, а не по одному байту

(4) стараться использовать регистры процессора для хранение данных

Упражнение 5:

Номер 1

Каким образом организовано кэширование данных для процессора?

Ответ:

(1) ядро подключено к своему кэшу первого уровня

(2) кэш первого уровня разбит на кэш команд и кэш данных

(3) кэш первого уровня подключен к кэшу второго уровня

(4) кэш второго уровня разбит на кэш команд и кэш данных

(5) кэш второго уровня подключен к кэшу третьего уровня

(6) кэш третьего уровня подключено к кэшу четвёртого уровня

Номер 2

Каким образом распределены кэши между ядрами и процессорами в мультипроцессорной системе?

Ответ:

(1) кэши первого уровня подключены к своим ядрам

(2) кэшей второго уровня в 2 раза меньше чем кэшей первого уровня, и они подключены к кэшам первого уровня

(3) кэшей второго уровня столько же сколько процессоров, и они подключены к кэшам первого уровня

(4) кэшей третьего уровня столько же сколько процессоров, и они подключены к кэшам 2-го уровня

(5) кэшей третьего уровня столько же сколько ядер, и они подключены к кэшам 2-го уровня

Номер 3

Каким образом считываются данные из оперативной памяти в процессор если данных нет в кэшах?

Ответ:

(1) передаётся запрос на считывание данных по указанному адресу

(2) память сразу начинает выдавать запрошенные данные

(3) память пропускает несколько циклов, пока выставятся все адреса

(4) данные записываются в кэш L1, затем в L2, затем в L3, затем процессор их обрабатывает

(5) данные записываются в кэш L3, затем в L2, затем в L1, затем процессор их обрабатывает

Упражнение 6:

Номер 1

На какой доступ к памяти оптимизированы кэши процессора?

Ответ:

(1) на последовательное чтение данных процессором

(2) на чтение ячеек памяти, расположенных по случайным адресам

(3) на запись данных в последовательную область памяти

(4) на все режимы обращения к памяти

Номер 2

Операции с какой памятью требуют не более десятка циклов процессора?

Ответ:

(1) регистры памяти

(2) level 1 cache

(3) level 2 cache

(4) level 3 cache

(5) динамическая оперативная память

Номер 3

Операции с какой памятью требуют более сотни циклов процессора?

Ответ:

(1) регистры памяти

(2) level 1 cache

(3) level 2 cache

(4) level 3 cache

(5) динамическая оперативная память

Упражнение 7:

Номер 1

Как кэшируется область памяти, если с ней работают несколько процессоров или ядер?

Ответ:

(1) данные из этой памяти могут содержатся в кэшах нескольких процессоров

(2) данные из этой памяти всегда содержатся только в кэше своего процессора

(3) данные из этой памяти всегда содержатся только в кэше своего процессорного ядра

(4) если несколько процессоров работает с данными из одной области памяти, то эти данные не кэшируются

Номер 2

Что случается если данные из памяти за кэшированные в кэше нескольких процессоров изменены одним из них?

Ответ:

(1) содержимое всех остальных кэшей, где есть эти данные очищается

(2) данные в остальных кэшах помечаются как не валидные

(3) данные обновляются во всех кэшах

(4) такая ситуация не возможна, так как данные могут быть только в одном кэше

Номер 3

Каким образом одновременно работающие треды (threads) влияют на доступ к памяти?

Ответ:

(1) если разные треды (threads) работающие на разных процессорах записывают данные в одну и ту же область памяти, то это никак не влияет на быстродействие доступа к памяти

(2) если разные треды (threads) работающие на разных процессорах записывают данные в одну и ту же область памяти, то это замедляет доступ к памяти

(3) если разные треды (threads) работающие на разных процессорах записывают данные в свою область памяти каждый, то это никак не влияет на быстродействие доступа к памяти

(4) если разные треды (threads) работающие на разных процессорах записывают данные в свою область памяти каждый, то это замедляет доступ к памяти

Упражнение 8:

Номер 1

Какие утверждения насчёт prefetch процессора верны?

Ответ:

(1) процессор пытается предугадать какая память потребуется дальше и загружает её в кэш процессора

(2) процессор считывает данные из памяти быстро, но перед началом поступления данных всегда бывает задержка

(3) процессор пытается предугадать какая память потребуется дальше и загружает её в специальную область оперативной памяти

(4) процессор умеет предугадывать и заранее считывать данные, расположенные по случайным адресам в памяти

(5) процессоры уже умеют предугадывать и заранее считывать данные, если они расположены регулярно с одинаковыми пропусками (с одинаковым паддингом)

(6) процессоры уже умеют предугадывать последовательное считывание данных в прямую и обратную сторону

Номер 2

Какие утверждения насчёт измерения производительности работы с памятью?

Ответ:

(1) для измерения последовательного доступа необходимо использовать массив структур или простых типов

(2) для измерения скорости случайного обращения к памяти желательно вызывать функцию random() перед каждым обращением к памяти

(3) для измерения случайного доступа необходимо сначала разместить элементы списка по случайным адресам, а затем измерять время обхода списка

(4) желательно выполнять несколько десятков обращений к памяти в одну итерацию цикла

Номер 3

При разработке каких программ необходимо учитывать кеширование памяти процессором?

Ответ:

(1) при веб-разработке

(2) при разработке in-memory баз данных

(3) при разработке систем, которые при одном внешнем запросе делают очень много обращений к оперативной памяти

(4) при разработке структуры базы данных

Упражнение 9:

Номер 1

Какие утверждения насчёт работы и использования SSD дисков верны?

Ответ:

(1) у SSD диска отсутствует операция позиционирования головки диска

(2) при случайном доступе SSD диск значительно быстрее обычного диска

(3) вместо SSD можно использовать оперативную память т.к. стоимость сравнима

(4) при последовательном доступе SSD диски значительно быстрее RAID массивов обычных дисков

Номер 2

Какие утверждения насчёт кэширования данный файловой системы верны?

Ответ:

(1) по умолчанию программа работает с диском напрямую минуя кэш

(2) дисковый кэш разбит на страницы фиксированного размера

(3) если данные есть в кэше, и они валидны, то данные считываются из кэша

(4) операционная система тратит под кэши всё свободную оперативную память

(5) дисковый кэш операционной системы интенсивно взаимодействует с кэшем диска

Номер 3

Какие утверждения насчёт отображения файлов в память верны?

Ответ:

(1) такой режим открытия файлов часто используется серверами баз данных

(2) такой режим работы с файлами значительно ускоряет доступ к данным на диске

(3) такой режим работы с файлами не значительно ускоряет доступ к данным на диске, но упрощает разработку программы

(4) такой режим работы с файлами позволяет считывать данные асинхронно

Проектирование высоконагруженных систем - тест 51