6. gyakorlat Követelmények elemzése, felderítő adatelemzés Megoldások

Átírás

1 Rendzermodellezé (BMEVIMIAA00), 0. tavazi félév. gyakorlat Követelmények elemzée, felderítő adatelemzé ok. Szerverteljeítmény felderítő adatelemzée Egy zerveren az alábbi teljeítményjellemzőket mértük: Mintavétel időpontja [m] Utoló 00m alatt feldolgozott kéréek záma [darab] 8 0 Utoló 00m átlago kizolgálái ideje [m] 0 7 Utoló 00m CPU kihaználtág [%] 7 9 Utoló 00m HDD I/O kihaználtág [%] 87 7 a) Ábrázoljuk a feldolgozott kéréek zámát é a CPU kihaználtágot pontfelhő (catterplot) diagramon! Értelmezzük a diagramot! 8 CPU kihaználtág Feldolgozott kéréek záma Két klazter (coportoulá) látzik, nagyjából pozitív a korreláció (kb. arányoak az adatok), de nem direkten monoton (valami má i befolyáolhatja az adatokat, ezért ingadozik). Értelmezve a látottakat a CPU átlago kihaználtága a feldolgozott kéréek zámával nő. A bal aló coport kiebb terheléű pillanatokat tartalmaz, míg a jobb felő nagyobbakat. Ez a megfigyelé adott eetben jó alapja lehet a terhelé vizgálatának (pl. az egye coportokhoz tartozó pontok időben i közel vannak-e egymához). b) Az elő mintavétel idején mekkora az átbocátái ráta értéke? Az mintavétel alapján mekkora az átbocátái ráta tapaztalati átlaga é mediánja? Mi tartozik a 0%-o kvantilibe? A mintavételi időkből látzik, hogy két mintavétel között 00 m telik el. Ebből X = k [ ] kéré kéré 000 m = = = 0 kéré. t 00 m 00 m A tapaztalati átlag kizámítáa történhet a máik négy átbocátá kizámítáával é átlagoláal, vagy a következő módon (kihaználva, hogy t végig 00m): k = n i= k i n = Ebből az átlago átbocátá X = k t =, kéré 0, =. =,

2 Rendzermodellezé (BMEVIMIAA00), 0. tavazi félév Az elemek orba állítva,, 8, 0,, ebből rögtön látzik, hogy a medián 8, tehát az átbocátá mediánja 8 kéré 0, = 80. A p kvantili definíció zerint az a zám, amelynél az elemek p-ed réze kiebb vagy egyenlő.a p kvantiliba azok az elemek tartoznak, amelyek kiebb vagy egyenlők a p kvantilinál. A kvantili peciáliabb változata a percentili, amely egéz zázalékokkal dolgozik, valamint a kvartili, amely negyedeli az adatot. Pl. a. percentili a %-o kvantilinak felel meg (a kvantili lehetne pl.,7% i!), a máodik kvartili pedig az 0%-o kvantilinak. Itt az elemek legkiebb 0%-a a é a, ezért a 0%-o kvantili értéke a lez, é a, illetve elemek tartoznak bele. A kapcolódó átbocátái ráták 0 kéré é 0 kéré c) Vajon mely mért jellemzők között ejthető ok-okozati vizony? Ahogy az ábrán i látjuk, az átbocátá hatáal van az erőforráok kihaználtágra. A zűk kereztmetzetnek zámító erőforrá (HDD ld. korábbi gyak) maga kihaználtága meg i látzik a megnyúlt válazidőkön.. Képgaléria adatelemzé Online képgalériánkban a felhaználók kereé alapján megjeleníthetnek a kereőkifejezére illezkedő képeket. a) Az alábbi hiztogramon ábrázoltuk az albumok méretének elozláát. Mivel a tárhely hatékony zervezééhez elég azt tudnunk, hogy hány 0 alatti, 0 é 0 közötti tb. képet tartalmazó albumunk van, az alábbihoz képet kétzere ozlopzéleégű hiztogramot zeretnénk (zintén a 0 mérettől kezdve felzámítva az ozlopokat). Rajzoljuk meg az ábrát! b) Pont-pont diagramon (catterploton) ábrázoltuk kiválaztott album méretét illetve megtekintéi zámát a megoztái zámmal özehaonlítában. Igaz-e, hogy minél nagyobb az album, annál többen tekintik meg? Válazolja meg a kérdét egy harmadik pont-pont diagramon, amely a megtekintéek zámát a méret függvényében ábrázolja!

3 Rendzermodellezé (BMEVIMIAA00), 0. tavazi félév Megoztáok záma Megtekintéek záma 7 Megoztáok záma Megtekintéek záma 7 c) Az albumok jellemző népzerűégét zeretnénk meghatározni, emiatt a pont-pont diagram alapján kizámoltuk a megtekintéi zámok átlagát é mediánját. Általánoágban megtehető-e ez egy pont-pont diagram alapján? Mennyivel változnak ezen középértékek, ha feltöltünk egy új albumot, amelyet 0-en tekintenek meg? Az értékek,,,, 7; tehát az átlag =,, míg a medián. Ha hozzávezük a 0-et, akkor az átlag + = 0,, míg a medián =,. Tanulág: az átlag érzékenyebb a kiugró értékekre, a medián kevébé.. Vaúti biztoítórendzer követelményelemzée Vaúti biztoítórendzert tervezünk. A rendzer elődlege célja a vonatok özeütközéének megakadályozáa. A megfelelő rendzer kifejleztéének kulca a jó minőégű követelménypecifikáció, ugyani a követelmények alapján kell majd tezteeteket é egyéb ellenőrző vizgálatokat kidolgoznunk.

4 Rendzermodellezé (BMEVIMIAA00), 0. tavazi félév. táblázat. A vaúti biztoítórendzer követelményei (rézlet) R Biztonág A felügyelt pályarendzeren tartózkodó vonatok nem ütközhetnek öze. R Működé A vonatoknak biztoítani kell, hogy elérheék az úticéljukat. R Optimalitá Minimalizálni kell a vonatok menetidejét. R Pályazakazok felügyelete A pályarendzert zakazokra kell oztani, ezeken egyzerre egy vonat tartózkodhat. R Szakazokra bontá A pályarendzert zakazokra kell bontani. R Foglaltág Egy zakazon egyzerre egy vonat tartózkodhat. R7 Foglaltág érzékelée Valamilyen módon érzékelni kell, hogy egy zakazon áll-e vonat, vagy nem. R8 Hibatűré A komponenek meghibáodáára fel kell kézülni. R9 Foglaltágjelző zenzorok A foglaltágot többféle, redundánan kialakított zenzorral kell érzékelni. R0 Sínekbe épített zenzor A ínekbe mindegyik zakazon zenzorokat kell telepíteni, amik jelzik, hogy a zakazon áll-e vonat, vagy em. R Kamerá rendzer Ahol lehetége, kamerákat kell telepíteni a zakazok megfigyeléére. R Helyzetmeghatározá A vonatoknak folyamatoan jelezni kell a helyzetüket a központi vezérlő felé. R GPS alrendzer A vonatokat GPS alrendzerrel kell felzerelni. R Vezeték nélküli kapcolat Biztoítani kell, hogy a vonatok vezeték nélküli hálózaton jelezheék a helyzetüket a központi vezérlő felé. R Vonatok vezérlée Meg kell tudni akadályozni, hogy a foglalt zakazra máik vonat i ráhajthaon. R Vonat leállítáa A központi rendzer azonnal leállíthatja a vonatot. R7 Mozdonytípuok támogatáa A rendzernek támogatnia kell minden, a ínpáron közlekedni képe mozdonytíput. R8 Mozdony nem módoítható Nem alkalmazható olyan megoldá, amihez a mozdonyok vezérléét meg kellene változtatni. a) Gyűjtük öze azokat a zereplőket, akik egy ilyen rendzer kifejleztée kapcán érintettek, vagyi követelményeket támazthatnak a leendő rendzerrel zemben (ún. takeholderek)! Vaúti táraág Vaúti karbantartók Mozdonyvezetők Forgalomirányítók Vonatgyártók Utaok Hatóágok Törvények é zabályozáok Felügyelő tetületek Szabványok tb. b) A takeholderek felderítée után özegyűjtöttük az általuk támaztott követelményeket i, ennek egy rézletét tartalmazza az. táblázat. Rajzoljuk fel a követelmények közötti függőégi vizonyokat egy gráf egítégével! A gráfban A-ból B-be mutató irányított éllel jelezzük, ha () az A követelmény a B követelmény réze (kompozíció), () az A követelmény finomítja (rézletezi) a B követelményt (refine kapcolat), illetve () az A követelmény zármaztatható a B követelményből (derive kapcolat). Ne foglalkozzunk azzal, hogy két követelmény közül ezen vizonyok

5 Rendzermodellezé (BMEVIMIAA00), 0. tavazi félév melyike áll fent; mot cak a kapcolat megléte a fonto. A vázolt kapcolattípuok alapvetően a követelményanalízi orán a tervező top-bottom gondolatmenetét fejezik ki, ezért a kapcolat megléte, illetve főképp a típua igen zubjektív lehet. A lényege információ itt az, hogy adott maga zintű követelményhez mely alacony zintű követelmények kapcolódnak valamilyen módon. Egy ilyen hierarchia egítégével a megvalóítá bottom-up módon történhet az alacony zintű követelményektől indulva. Emiatt nem érdeme mot feltüntetni a kapcolatok típuát. R. R R R7 R R8 R8 R R R7 R R9 R R0 R R R R (A zaggatott piro vonallal jelzett élek kéőbbi feladatban kerülnek elő.) c) A feloroltak közül melyek funcionáli követelmények, illetve milyen típuúak az extrafunkcionáli követelmények (biztonágoág, teljeítmény, megbízhatóág tb.)? Funkcionáli: R, R R7, R9 R Extrafunkcionáli: R (biztonágoág), R ( teljeítmény, eetleg optimalitá), R8 (megbízhatóág), R7 (kompatibilitá), R8 ( karbantarthatóág ) Vegyük ézre, hogy egy extrafunkcionáli követelmény megvalóítáához zükége konkrét funkciók (zármaztatott követelmények) már lehetnek funckionáli követelmények; é fordítva, egy funkcionáli követelmény teljeüléének lehetnek extrafunkcionáli feltételei. d) Vizgáljuk meg, hogy konzizten-e a bemutatott követelményrendzer! Ha nem az, akkor mutaunk példát ellentmondára! A követelményrendzerben két ellentmondá i található (ezeket az előző ábrán piro zaggatott vonallal jelöltük). Az egyzerűbben feloldható konfliktu az R é az R (vagy R) között figyelhető meg, ugyani azzal, hogy egy zakazra egyzerre cak egy vonatot engedünk be, várhatóan zuboptimáli eredményt kapunk a menetidő tekintetében (pl. ha egy zakaz jóval hozabb, mint egy vonat). Itt kompromizumot kell kötni a biztonágoág é a hatékonyág között, ami a valóágban i egy gyakori dilemma. A máik ellentmondá az R é R8 között fezül, ugyani ahhoz, hogy a vonat távolról leállítható legyen a központból, feltételezhetően mindenképpen bele kell nyúlni a vezérlőjébe. Ennek a konfliktunak a feloldáa már nem kompromizum kérdée, itt mindenképpen át kell

6 Rendzermodellezé (BMEVIMIAA00), 0. tavazi félév alakítani a követelmények egy rézét, attól függően, hogy az R vagy az R8 megértée az elfogadhatóbb. e) A fentiekből adjunk példát közvetlenül ellenőrizhető követelményre! Pl. ilyenek az R, R7, R9 követelmények.. Szenzorhálózat (korábbi zh feladat) adatelemzé Adott egy mezőgazdaági zenzorhálózat, amellyel a zabadfölde, üvegházi, ill. fóliaátra területeink állapotát követjük nyomon a mért értékek (hőméréklet, páratartalom, fényerőég, zélebeég, detektált kártevők tb.) alapján. Dátum Hőm. [ C] Pára. [%] Kártevők [db] :00 8, :00 0, :00 0, :00 0, :00 0, :00, :00, :00, :00, :00,00 a) Sajno a máju. hétfői középértékek (medián) lemaradtak az ábráról, rajzoljuk őket be a táblázatban található adatok alapján! b) Értelmezze a diagramokat: mely változó(k) elő kvartiliei mutat(nak) zigorúan monoton változát az idő folyamán? c) (Kiegézítő feladat.) Szeretnénk párhuzamo koordináta diagramon özevetni a hétfői hőmérékleti értékeket a detektált kártevők zámával Kártevők záma Hőméréklet Páratartalom..0

7 Rendzermodellezé (BMEVIMIAA00), 0. tavazi félév a) Rajzoljuk be a medián értékeket. Mivel páro zámú értékünk van, ezért a középő kettő átlaga lez a medián. Az elő két ozlop rendezett, ezért pont a középő két érték átlaga: 0+ = 0,, ill.,+ =,. A harmadik ozlop orbarendezve,,,,,, 7, 8, 9,, így a medián + =. b) Egyik em, hizen a dobozok alja nem mutat ehol zigorúan monoton változát. A boxplot főbb jellemzőit az. ábra mutatja be. A ±. IQR-en kívül eő értékeket ponttal jelöljük. Érdekeégként megjegyezzük, hogy a. kontan haználata egy tatiztikai konvenció, amely analóg a a normáli elozláú adathalmazok ±σ elvével. c) Az értékeket az alábbi párhuzamo koordináta diagramon ábrázoljuk Kártevők záma Hőméréklet.0 Páratartalom..0 Hőméréklet Kártevők..0 IQR Q. IQR Q Q Q +. IQR Median σ σ σ σ 0σ σ σ σ σ.98σ 0.7σ 0.7σ.98σ.% 0%.% σ σ σ σ 0σ σ σ σ σ.7% 8.7%.7% σ σ σ σ 0σ σ σ σ σ. ábra. A boxplot főbb jellemzői 7

8 Rendzermodellezé (BMEVIMIAA00), 0. tavazi félév. Szenzorhálózat (korábbi zh feladat) teljeítményelemzé ( ) (A. feladathoz kapcolódó teljeítményelemzéi feladatok.) A különböző típuú zenzorok a helyüktől zámított 00 métere körzetben lévő területekről zolgáltatnak adatokat. A zenzorok méréi eredményeiket időbélyeggel ellátva, rádió kommunikáció hálózaton továbbítják a központnak. A központi zámítógép procezora feldolgozza a kéréeket, majd archiválái célzattal kiírja őket egy tárolóegyégre. A gazdaágunk özeen 00 zenzort telepített, amelyek percenként egy-egy méréi eredményről adnak jelentét. A rendzer ikerrel kizolgálja a terhelét. A rádió kommunikáció hálózat 00 méréi eredményt képe máodpercenként továbbítani. A központi zámítógép CPU idejének 7%-a tétlenül múlik. A tárolóegyéget 8 m-ig foglalja le minden egye kéré kiíráa. a) Máodpercenként hány méréi adat a rendzer jelenlegi átbocátáa? X = 00 zenzor adat/0 = 7 adat/ b) Mekkora a hálózat, CPU, ill. tároló átbocátáa, átbocátóképeége é kihaználtága? X hálózat = X CPU = X tároló = X = 7 adat/, mert minden vizitáció zám. X hálózat = 00 adat/ U hálózat = X hálózat /X hálózat = 7/00 = 7% = 0,7 U CPU = 0,7 = 0, = % X CPU T tároló = 0,008 é ninc átlapolódá: X tároló = X CPU /U CPU = 7/0, adat/ = 00 adat/ = /T tároló = adat/ U tároló = X tároló /X tároló = 7/ = 0% = 0, c) A méréi pontoág javítáához hány zenzort helyezhetünk még üzembe ugyanezen a területen az infratruktúra fejleztée nélkül? Feltételezzünk lineári kálázódát! Mivel minden méré feldolgozáához igénybe vezük mindhárom erőforrát: X = min(x hálózat, X CPU, X tároló ) = X hálózat = 00 adat/ Tehát / arányú felkálázá lehetége, még 00 zenzor üzembe helyezhető. d) A rádióhálózat ügye kódoláal biztoítja, hogy egyzerre több zenzor i ugározhaon méréi eredményeket. Átlagoan hány zenzor rádiója ugároz egyzerre (vagyi hányzoro az átlapolódá) a hálózaton jelenleg, ill. a hálózat imáli terheltége eetén, ha egy méréi eredmény ugárzáa 0 m-ig tart? Alkalmazzuk Little törvényét a levegőben épp ugárzá alatt álló üzenetekre: T hálózat = 0,00 X hálózat = 7 adat/ N hálózat = X hálózat T hálózat = 7 adat/ 0,0 = adat egyzerre mot X hálózat = 00 adat/ N hálózat = 00 adat/ 0,0 = adat imálian 8