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Information Technology / Computer S

University, School

Fachhochschule Köln

Grade, Teacher, Year

2012, 2,3

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RHEINISCHE FACHHOCHSCHULE KÖLN

University of Applied Sciences


Fachbereich: Wirtschaft&Recht

Studiengang: Business Information Systems


Strukturexposé


Analyse und Bedeutung der Jobverarbeitung in einem IT-Rechenzentrum am Beispiel der Firma XXXXXX


          vorgelegt von:                  


Sommersemester 2012


Inhaltsverzeichnis

1 . Einleitung. 1

1.1   Motivation 1

1.2   Ziel der Arbeit 2

2 . Konzeptionelle Grundlagen. 2

2.1   Dialogbetrieb versus Batchbertieb. 2

2.2   Jobs in der Informationstechnologie. 3

2.3   Scheduling. 4

2.4   Job- Scheduling. 4

3 . Jobverarbeitung. 6

3.1   Probleme. 7

3.2   Jobkategorien 9

3.3   Konsequenzen von Langläufern 10

4 . Monitoring. 11

4.1   Vorteile von Jobmonitoring. 12

4.2   Sicherstellung eines messbaren Mehrwertes durch Jobmonitoring. 13

5 . Fazit 13

Literaturverzeichnis. 14


1               Einleitung

1.1        Motivation

In größeren Unternehmen mit vielen rechnerbasierten Arbeitsplätzen kommen häufig Applikationsserver zum Einsatz. Massenaufgaben, die als Routinen (Jobs) durchgeführt werden, und oft voneinander abhängen, können so mit Hilfe von Konfigurationswerkzeugen geplant und automatisiert gestartet werden, dass sie entsprechend ihrer Abhängigkeiten, und nacheinander ablaufen.

Diese Arbeitsweise führt zu Problemen, wenn die Verarbeitung eines Jobs in einer Jobkette zu lange dauert oder abbricht, ohne dass eine entsprechende Folgereaktion ausgelöst wird. Dadurch kann es vorkommen, dass geschäftsprozessrelevante Ergebnisse nicht rechtzeitig oder unter Umständen gar nicht zur Verfügung stehen.

Wird dieses Verhalten nicht rechtzeitig erkannt, drohen -abgesehen von Zeitaufwand und erhöhtem Ressourcenverbrauch - auch businessrelevante Folgen, wie z.B. falsche oder fehlende Geschäftsdaten bei Kunden vor Ort. Dies kann letztendlich auch zu einem Imageverlust gegenüber den Kunden führen und ist folglich als businesskritisch einzustufen.

Hieraus ergibt sich die Frage nach der Erkenn- und Vermeidbarkeit der vorstehend genannten Probleme und ihrer potentiell negativen Folgen für das Unternehmen.

Die vorliegende Arbeit thematisiert Erkennung, Beobachtung und Überwachung von Jobs generell, sowie von problembehafteten Jobs im Speziellen.

Im Folgenden werden nach der Definition zu Jobs und Jobverarbeitung zunächst Überlegungen dahingehend angestellt, welche Probleme in diesem Zusammenhang auftreten und wie diese mittels geeigneter Maßnahmen verringert oder ganz vermieden werden können.

1.2            Ziel der Arbeit

Diese Arbeit soll sowohl einen allgemeinen Überblick über die Jobverarbeitung in einem Rechenzentrum verschaffen, als auch die spezifischen Probleme im Bereich von automatisierter Verarbeitung aufgreifen.

In diesem Zusammenhang werden auch die Nachteile und Probleme mit der Jobverarbeitung thematisiert.

2               Konzeptionelle Grundlagen

In diesem Abschnitt werden Begriffe geklärt, die im Folgenden von Bedeutung sind. Einige Begriffe werden synonym genutzt. Genauere Erklärungen und Angaben dazu folgen im weiteren Verlauf der Arbeit:

·         Jobscheduling tool, Jobscheduler und Jobverarbeitungstool

·         Job, Stapelverarbeitung und Batchverarbeitung

·         Hintergrund-Workprozess und Batchprozess

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·         User, Anwender und Nutzer

·         Geschäftsrelevant, Businessrelevant


2.1            Dialogbetrieb versus Batchbertieb

Der Dialogbetrieb ist eine Form des Informationsaustauschs zwischen Mensch und Rechner.[1] Er setzt voraus, dass der Benutzer über einen Terminal Zugang zu den Anwendungsprogrammen im Rechner hat.[2] Im Dialogbetrieb können Aufträge dann interaktiv definiert und unmittelbar ausgeführt werden.[3]

Im Gegensatz zur Dialogverarbeitung steht die Batchverarbeitung. Bei dieser wird die Durchführung eines Auftrages erst dann begonnen, wenn er vollständig definiert ist, startet dann jedoch automatisch.[4] Diese Form der Aufgabenbearbeitung wird auch Stapelverarbeitung genannt,  da es sich um ununterbrochene Folgen gleicher Verrichtungen an mehreren gleichartigen Vorgängen handelt und bei diesem Prinzip Vorgangsstapel gebildet werden.[5]

2.2            Jobs in der Informationstechnologie

Diese Batchverarbeitung findet man häufig in großen Unternehmen.[6] Dort sind  oft Groß- oder Zentralrechner im Einsatz die so ausgelegt und optimiert sind, dass sie gleichzeitig eine große Zahl von Benutzern bedienen können (über 1000 Benutzer gleichzeitig im Multi-User-Betrieb).[7] Da der einzelne Nutzer nur gelegentlich die Leistung des Rechners braucht, ist die Auslastung normalerweise stabil. [8]

Die tägliche Erstellung eines Systembackups oder Urlaubsplanung in einem solchen Unternehmen sind Geschäftsabläufe, die aus verschiedenen Jobs bestehen und über heterogene Systeme aufeinander abgestimmt abzuarbeiten sind.[9]

Grundsätzlich benötigt ein Computer für solche üblichen Berechnungen oder Verarbeitungen von Daten lediglich Millisekunden.[10] Allerdings gibt es auch Arbeitsaufträge, für die er mehrere Minuten oder sogar Stunden benötigt.[11] Solche Aufgaben oder Aufträge werden als Job bezeichnet und ohne Interaktion eines Benutzers mit dem System abgewickelt, sie laufen im Hintergrund und somit im Batchbetrieb.[12]

Die einfachste Form diese zu ver- oder bearbeiten, besteht in der Zusammenstellung von Jobketten.[13] Dabei laufen die Jobs in einer solchen Kette nacheinander ab.[14] Die Aufgaben werden vollständig in einer geeigneten Programmiersprache vorformuliert, in eine Warteschlange zur Verarbeitung gestellt und von dort nach und nach selbstständig abgearbeitet.[15] Ein Job kann also als ausführbares Programm verstanden werde, das bestimmte Aufgaben ausführt.

Somit ist der Job die Arbeitslast und der Batchprozess die technische Einrichtung zur Verarbeitung dieser Last.


2.3            Scheduling

Scheduling im Allgemeinen ist ein Verfahren, das jedem Auftrag zum geforderten Termin die benötigten Betriebsmittel planmäßig zur Verfügung stellen soll.[18] Es beinhaltet also die Zuordnung maschineller Aufgaben auf begrenzte Ressourcen zu einem bestimmten Termin. “Es ist ein entscheidungsfinder Prozess, der als Ziel die Optimierung eines oder mehrere Kriterien hat.“[19]

2.4                   Job- Scheduling

Der Arbeitsalltag in jedem Rechenzentrum wird im Wesentlichen von immer wieder anfallenden Routinetätigkeiten bestimmt - den zuvor erläuterten Jobs. Dies gilt wie oben beschrieben auch für die Durchführung komplexer Geschäftsprozesse, wie etwa die Abwicklung von Bestellungen oder das Reporting von Geschäftszahlen.[20]

Solche Arbeitsaufträge müssen von verschiedenen Applikationen auf unterschiedlichen Systemen ausgeführt werden, oft auch systemübergreifend, oder nur einzelne Arbeitsschritte, was ein enormes Aufkommen von Skript- und Programmaufrufen bedeuten kann.[21] Schon in Rechenzentren mittelständischer Unternehmen (beispielsweise Computacenter), kann allein die Anzahl dieser Jobs täglich im vierstelligen Bereich liegen.[22] Die manuelle Planung, Steuerung und Protokollierung dieses Arbeitsaufkommens ist, wenn überhaupt, nur mit sehr hohem Ressourceneinsatz und mit hohem Fehlerrisiko möglich. [23]

Unter Job- Scheduling versteht man nun die Planung, Überwachung und Steuerung aller für die Durchführung eines Jobs erforderlicher Tätigkeiten mittels zeit- oder ereignisgesteuerter Abarbeitung.[24] Dieses Job- Scheduling wird vom IT Operations Management getragen und die Abarbeitung wird oft durch Software Tools gestützt, welche zu vorbestimmten Zeitpunkten oder innerhalb vordefinierter Zeiträume diese Batchjobs bearbeiten.[25]

Das geht so lange bis die Jobs abgearbeitet sind. Dieses Verfahren nennt sich auch „Round-Robin-Scheduling“.[29] Damit überdurchschnittlich große Jobs den Rechner nicht endlos beschäftigen, werden Jobs aufgeteilt.[30] Wenn dann zeitgleich genug Jobs verarbeitet werden, kann die CPU durchaus zu 100% ausgelastet sein.[31]

Die Jobverarbeitung ist somit das Instrument zur kontrollierten Organisation der einzelnen oder logisch verketteten Hintergrundprozesse.

Einige businessrelevante Jobs, wie zum Beispiel der Rechnungslauf, die Allokation oder die Materialbestansermittlung, müssen täglich erfolgen, andere Jobs, wie der Monatsabschluss oder der Gehaltslauf erfolgen in monatlichen Abständen.[32]

Eine Job-Scheduling-Lösung muss also in der Lage sein, komplexe Geschäftsprozesse gemäß vordefinierter Parameter interaktionslos und gegebenenfalls plattformübergreifend sicher zu steuern.

Eine solche Lösung besteht vereinfacht ausgedrückt aus einem zentralen Server-System und dem so genannten Agenten.[33] Hierbei handelt es sich um eine Software, die auf den Rechnern läuft, auf denen die jeweiligen Jobs verarbeitet werden sollen. Dieser Agent steuert das zentrale System an und liefert Rückmeldungen über den Status der jeweiligen Jobs.[34]

3               Jobverarbeitung

Der folgende Teil der Arbeit soll verdeutlichen, welche Probleme sich in der Jobverarbeitung ergeben, in welche Kategorien die einzelnen Jobs einzuteilen sind, welche Konsequenzen sich aus den problematischen Jobs ergeben, und wie eine Lösung mittels Monitoring eine Verbesserung der Situation bringen kann.

3.1            Probleme

Vorstehend wurde detailliert erläutert, worum es in der Jobverarbeitung geht. Wie bei nahezu jeder Automatisierung kann es jedoch auch hier zu Problemen in der Verarbeitung kommen, die so gravierend sein können, dass eine unverzügliche Lösung zwingend notwendig ist.[35]  Aus der Sicht der Verfasserin war es erstaunlich, dass im Unternehmen Uneinigkeit über die Relevanz von Problemen besteht.

Folgende Problemkategorien wurden definiert:

·           Ein Problem ist bekannt, jedoch unkritisch und kann somit hingenommen werden

·           Ein Problem ist bekannt und könnte kritisch werden sodass es in nächster Zeit gelöst werden sollte

·           Ein Problem ist aufgrund seiner Bedeutung für das Unternehmen besonders kritisch und muss unmittelbar gelöst und eskaliert werden[36]

Drei andere Mitarbeiter sehen als am häufigsten auftretende Problem solche, um die sich in nächster Zeit gekümmert werden sollte. Vier Mitarbeiter sagen, dass die meisten Probleme solche sind, die eskaliert und unmittelbar gelöst werden müssen.

Aufgrund dieser Auswertung wurde die Priorität zwischen die letzten beiden Kategorien gelegt, also „in nächster Zeit“ und „unmittelbar“ zu lösende.

Im folgenden werden die Fehler die eine Jobverarbeitung mit sich bringt erläutert. Dabei handelt es sich entweder um Abbrüche, Behinderung bei Parallelverarbeitung, von Usern selbst geplante Jobs, Langläufer und, wohin alle Fehler führen, Einbußen in der Servicequalität.[37]

Bei Abbrüchen von Jobs gibt es zwei Möglichkeiten: Entweder brechen Jobs aufgrund unerwarteter Ergebnisse von selber ab, oder Jobs laufen länger als erwartet  ohne ein Ergebnis zu liefern und müssen abgebrochen werden.

Bei Jobs in paralleler Verarbeitung kommt es vor, dass sich die Jobs gegenseitig behindern. Z.B. indem sie gleichzeitig schreibend auf dieselbe Tabelle zugreifen. Durch die systeminterne Sperrverwaltung wird paralleles Schreiben auf dieselbe Tabelle unterbunden, so dass es zu zeitlichen Verzögerungen in der Verarbeitung kommen kann.

Das nach Ansicht der Verfasserin schwerwiegendste Problem innerhalb der Jobverarbeitung stellen jedoch die Langläufer dar. Dieser Eindruck wurde auch durch die Mitarbeitergespräche bestätigt. Denn dabei handelt es sich um Jobs, die unbeobachtet oder überdurchschnittlich lange durch das System laufen. Im Gegensatz zu den Abbrüchen, werden diese nicht automatisch vom System erkannt.

Die Einschätzung der Relevanz dieses Problems basiert auf der Tatsache, dass sich die Anzahl dieser Langläufer zunehmend häuft und die Konsequenzen, wie bereits angedeutet und später genauer beschrieben[38], gravierend sein können. Aus diesem Grund baut die weitere Arbeit auf der Analyse der Langläufer und ein entsprechendes Monitoring als Lösungsvorschlag auf.

Mit einem solchen Monitoring sollen Langläufer frühzeitig erkannt, bzw. wenn möglich ganz vermieden werden. 

3.2            Jobkategorien

Für die Suche nach Kategorien ist eine Stichprobe aus 150 Jobs als ausreichend zu bewerten, weil davon ausgegangen werden kann, dass alle relevanten Jobkategorien darin enthalten sind. Eine Anpassung der Kategorien aufgrund späterer praktischer Erfahrungen ist jedoch jeder Zeit möglich.

Bei der Kategorie der konstanten Jobs handelt es sich um solche, deren Verarbeitung problemlos ist und in angemessenen Rahmen (je nach Verarbeitungsmenge bzw. – komplexität unterschiedlich) erfolgt.

Im Zuge dessen gibt es auch die Jobs, die zwar fehlerfrei laufen, allerdings aufgrund der zu verarbeitenden Datenmenge ein sehr lange Laufzeit haben und daher ebenfalls als Langläufer betitelt werden.

Darüber hinaus werden Jobs als Langläufer benannt, deren Laufzeiten sich exponentiell verhalten.

Ähnlich zu diesen Langläufern gibt es noch solche mit wellenmäßigen Laufzeiten. Damit sind Jobs gemeint, die zum Beispiel zum Monats- oder Quartalsbeginn schnell laufen, mit jedem Mal langsamer werden und zum nächsten Etappenstart wieder in gewohnter und erwarteter Zeit laufen.

Drei weitere Kategorien von Langläufern sind die Jobs, die regelmäßig, unregelmäßig oder sporadisch die Durchschnittsdauer überschreiten. Sporadisch z.B. bei Datenabgleich oder ähnlichem, hier laufen die Jobs einmalig länger.

Kategorien

Zustimmung

Ablehnung

Unkritisch / unwichtig

Beständige lange Laufzeiten

I I I I I

I I


Exponentiell ansteigende Laufzeiten

I I I I I   I I



Wellenmäßige Laufzeiten

I I I I I   I I


I I (wenn Ergebnis in gewünschter Zeit vorliegt)

Regelmäßige Überschreitung der Durchschnittsdauer

I I I I I   I I


I (bei täglichem Jobdurchlauf)

Unregelmäßige Überschreitung der Durchschnittsdauer

I I I I I   I I


I I (wenn nicht geschäftsrelevant)

Sporadische Langläufer

I I I I I   I I



3.3            Konsequenzen von Langläufern

Ein Job der zu lange läuft, hat nicht nur negative Auswirkungen auf die Performance des gesamten Systems – er nimmt länger die Rechenkapazität in Anspruch - sondern er kann auch schwerwiegendere Konsequenzen mit sich bringen.[39] Bei Mitarbeitergesprächen wurde deutlich:

Grundsätzlich hat jeder Server eines Systems eine bestimmte Anzahl an Batchprozessen zur Verfügung, in denen die Hintergrundverarbeitung abläuft. Bei Computacenter gibt es beispielsweise 3 Server mit je 36 Batchprozessen. Haben zu viele Jobs eine überdurchschnittliche Laufzeit, sind die Batchprozesse zu lang belegt und behindern auch andere Jobs.

Sie hängen weder mit in der Jobkette, noch benötigen sie Ergebnisse dieser Langläufer. Sie können allerdings nicht laufen weil kein Batchprozess frei ist.

Ein weiterer Punkt ist die Performanceeinschränkung. Oft kommt es vor, dass ein Nutzer einen Job starten, und diesen wiederholt neu starten, wenn sie nicht innerhalb kürzester Zeit ein Ergebnis bekommen. Dass der Anwender sein Ergebnis nicht wie erwartet erhält kann an einer falschen Eingabe, aber auch am System selbst liegen. In der Folge läuft nun derselbe Job mehrmals parallel.

Ganze Verarbeitungsketten schieben sich nach hinten oder werden abgebrochen. Dies kann zu fehlender, falscher, oder verspäteter Datenbereitstellung führen. 

Gravierendere Konsequenzen sind z.B. falsche oder verspätete Daten, die ein Geschäftsbereich dringend benötigt, oder die an Kunden gehen sollten. Für die technische Fachabteilung ist es besonders unangenehm, wenn derartige Probleme von ihr nicht eigenständig erkannt werden. Sie werden dann erst von Anwendern oder sogar Kunden darauf aufmerksam gemacht.

Dies wiederum hat sowohl intern als auch gegenüber externer Kunden eine Imageverschlechterung zur Folge.

4               Monitoring

„ Monitoring und Steuerung befasst sich mit der regelmäßigen Überwachung, dem Reporting und der Identifikation möglicher Maßnahmen zur Steuerung. Monioring befasst sich mit der Überwachung eines Zustandes und der Ekennung von Veränderungen. Reporting befasst sich mit der Analyse der Monitoringdaten un der Ableitung und Verteilung konkreter Berichte bezüglich überwachter Aktivitäten.

Unter einem einem Monitoring versteht man somit ein Werkzeug, welches der automatisierten Erfassung, Überwachung und Steuerung dient. Ob nun als Web- oder Internetmonitoring, welches bispielsweise durch Beobachtung bestimmter Quellen als Grundlage zu Analysezwecken dient, oder in Unternehmen zur Beobachtung von Soft- und Hardware, und somit Funktionalitäten sicherstellt, oder eben Jobmonitoring / Langläufermonitoring welches in Fall dieser Arbeit von Bedeutung

Durch Monitoring-Systeme sollen auftretende Probleme sofort erkannt werden, somit können Problemursachen beseitigt werden bevor sie überhaupt entstehen.

4.1             Vorteile von Jobmonitoring

Mitarbeiter die mit Problemen der Jobverarbeitung zu tun haben, versprechen sich verschiedene Vorteile. Aus der Businesssicht ist ein Monitoring wünschenswert, dass eine Jobtransparenz erlaubt und direkt Ursachen der Probleme anzeigt. Daraus ergibt sich auch, dass die Motivation der Mitarbeiter die Jobs verarbeiten steigt. Sie können frühzeitig Probleme erkennen und deren Lösung mit gestalten.

Desweiteren wird die Wartung weniger zeitintensiv und aufwendig, so dass auch dort Zeit und Kosten gespart wird. Durch die Stabilisierung der Geschäftsabläufe werden auch die finanziellen Einbußen verringert.

Die IT erhofft sich durch ein konsequent funktionierendes Monitoring vor allem schnellere und gezieltere Problemerkennung- und Analyse. Es könnten Prognosen für zukünftige Langläufer erstellt und frühzeitig eingegriffen werden. Nachfolgende abhängige Jobs werden nicht mehr behindert, Daten rechtzeitig erhalten, die CPU wird weniger belastet da nicht zu viele Batchprozesse zeitgleich belegt werden, etc.

Eine Folge davon wäre ein verbesserter proaktiver Support und natürlich auch eine Verbesserung und Stabilisierung des Systembetriebes und der Performance, und somit auch des Geschäftsbetriebes.

4.2            Sicherstellung eines messbaren Mehrwertes durch Jobmonitoring

Aus den Gesprächen mit den Mitarbeitern von Computacenter und den daraus resultierenden Konsequenzen und Vorteile lassen sich folgende Indikatoren festlegen, mit denen der Mehrwert eines Monitorings gemessen werden kann: Anzahl Langläufer pro Zeiteinheit, durchschnittliche CPU-Last pro Zeiteinheit, Anzahl Kundenbeschwerden pro Monat, Anzahl frühzeitig erkannter und potentieller Langläufer, monatliche Umsatzzahlen, Wartungsdauer, Belegung Batchprozesse, Anzahl Abbrüche.


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