51-管线卡 Template v1.0 | 第8章 资源模型与性能（SLA/SLO/吞吐/延迟）

目录 ／ 文档-技术白皮书 ／ 51-管线卡 Template v1.0

第8章 资源模型与性能（SLA/SLO/吞吐/延迟）

I. 目的与范围（Purpose & Scope）

• 定义管线的**资源模型（CPU/GPU/MEM/IO/NET）与性能指标（SLA/SLO/吞吐/延迟/成本）**的度量、建模与门限对齐规则，支撑容量规划、压测基线与发布合规。
• 涉及路径量（到达时/相位）之阶段，正文显式 gamma(ell) 与测度 d ell，数据侧记录 delta_form ∈ {general, factored}；发布要求 p_dim = 1.0。

II. 前置条件与输入（Prerequisites & Inputs）

• 契约与阶段：入/出站契约与 stage.yaml 已定义（见第4/6章），经 I70-dim_check 通过。
• 时基与同步：满足第5章门限（clock_state="locked"、σ_y(τ)、|δt_abs|/|Δτ_ch| 在阈值内）。
• 参数与误差对齐：所用参数卡/误差卡（协方差/覆盖/cov_group）一致；引用采用“卷名 + 版本 + 锚点（P/S/M/I）”，锚点直指率 ≥ 90%。

III. 资源模型（Resource Model）

• 资源向量：R = (cpu, gpu, mem, io, net)；单位建议：cpu: core·s、gpu: sm·s、mem: GiB、io: MB/s、net: MB/s。
• 队列近似：稳定区假设下，ρ = λ / μ < 1；延迟估计（M/M/1）：E[W] ≈ ρ / (μ - λ)；并行度 k 时，μ_eff ≈ k·μ。
• 批/流折衷：微批窗口 T_win = k / f_s；窗口过大提升吞吐但拉高 P95 延迟。
• 容量基线：以峰值 λ_peak 和目标利用率 ρ_target 反解资源：μ_req = λ_peak / ρ_target，并映射到 R 的配额。

IV. 性能指标与SLA/SLO（KPIs & Objectives）

• 延迟：Latency_P50/P95/P99（s）；近实时/流式以窗口/水位对齐后统计。
• 吞吐：Throughput（记录/秒 或 MB/s）；按阶段与全链路两级上报。
• 稳定度：jitter（抖动百分位差）、σ_y(τ)（时基稳定）、丢失率 loss_rate。
• 质量关联：Q_res（稳健残差，越小越好）、p_dim (=1)、ε_flux（路径守恒误差）。
• 可用性：SLA/SLO（如：可用性≥99.9%，P95 延迟≤目标）。
• 成本：单位产出成本 cost_per_K（货币/千样本）或资源成本 R_cost（core·h/GPU·h）。

V. 控制式与规则（Control & Rules）

1. 括号规则：任何含除号/积分/复合算符表达必须加括号；对数/指数/卷积使用 ln/exp/conv。
2. 路径统一口径（两种等价）：
   • T_arr = ( 1 / c_ref ) * ( ∫ n_eff d ell )
   • T_arr = ( ∫ ( n_eff / c_ref ) d ell )
     相位：Phi = ( 2π / λ_ref ) * ( ∫ n_eff d ell )；正文显式 gamma(ell)、d ell，卡片记录 delta_form。
3. 量纲闭合：性能相关导出量（如单位时间/单位资源归一化）也须通过 I70-dim_check；发布 p_dim = 1.0。

VI. 门限映射（Gates Mapping to Performance）

• G1 Schema 完整：性能表/契约字段齐备。
• G2 引用合规：锚点直指率 ≥ 90%。
• G3 路径规范：路径阶段的采样一致（len(path)≥2，Δell 合规）。
• G4 量纲闭合：check_dim_report.json 通过。
• G5 新鲜度：锁相与新鲜度合规（clock_state="locked"）。
• G6 覆盖口径：性能区间或置信界给出 k/alpha/quantile。
• G7 协方差一致：与误差预算卡的 cov_group/Σ 配置一致。
• G8 唯一性：记录/窗口键与 checksum 不重复。
• 停止：任一核心门失败触发 S1–S5，必要时标注 [Restricted]。

VII. 压测与基线（Load Testing & Baselines）

• 基线流程：冷启动→稳定期→峰值脉冲→恢复期；记录 Latency_P95、Throughput、ρ 曲线。
• 回归监控：新版本与上版对照 δ_latency/δ_throughput/δ_cost 与置信带；越界触发 E_GATE 并降级。
• 资源弹性：在 ρ_target 附近做弹性放大/缩小；记录弹性收敛时间与代价。

VIII. 机读配置（Machine-Readable Configs）
A. sla.yaml

version: "1.0.0"

objectives:

latency_p95_s: 0.200

availability: 0.999

loss_rate_max: 0.001

q_res_max: 0.20

guards:

p_dim_req: 1.0

jitter_p95_s: 0.020

B. capacity.yaml

version: "1.0.0"

load:

lambda_peak_rps: 1500

rho_target: 0.7

service:

mu_per_core_rps: 50

parallelism: 24

derived:

mu_req_rps: 2143 # = lambda_peak / rho_target

cores_req: 43 # ≈ mu_req / mu_per_core

C. perf_probes.yaml

version: "1.0.0"

probes:

- name: "latency_hist"

window_s: 60

export: "figs/latency_hist.pdf"

- name: "throughput_series"

window_s: 60

export: "figs/throughput_series.svg"

- name: "resource_util"

window_s: 60

export: "figs/resource_util.pdf"

IX. 验证与监控（Validation & Monitoring）

• /validate：输出性能门（SLA/SLO）通过与否、G1–G8 状态与 stops_triggered。
• 在线指标：Latency_P50/P95、Throughput、ρ、loss_rate、σ_y(τ)、Q_res、p_dim、cost_per_K。
• 告警：SLA/SLO 越界、抖动/丢失异常、PD 失败、路径不同步；支持抑制窗口与升级策略。

X. 反例与修正（Anti-Patterns & Fixes）

• 反例：仅报均值延迟，不给 P95/P99 → 修正：补充分位与区间并对齐窗口。
• 反例：路径阶段未声明 delta_form、缺 d ell → 修正：补齐并保证 n_eff 对齐。
• 反例：以 % 作为单位 → 修正：单位用 1，在注释中说明“百分比”。
• 反例：跨版本对比未控制负载 λ → 修正：恒定或归一 λ，或引入功效分析。

XI. 发布与目录结构（Release & Layout）

PTN_EXPORT/

configs/

sla.yaml

capacity.yaml

perf_probes.yaml

reports/

check_dim_report.json

validate_report.json

perf_summary.md

figs/

latency_hist.pdf

throughput_series.svg

resource_util.pdf

report_manifest.yaml

SIGNATURE.asc

XII. 交叉引用（Cross-References）

• 体系结构与计算图：见第3章；时基/同步/缓冲：见第5章；阶段规格：见第6章；质量门/监控：见第9章；UQ 耦合与闭环：见第10章。
• 参数/误差/协议模板：参考Parameter / Error / Experimental Protocol 对应章节。

XIII. 执行勾选清单（Checklist）

• sla.yaml / capacity.yaml / perf_probes.yaml 已配置；SLA/SLO 指标齐备。
• f_s、Δell、Δt 采样约束满足；路径阶段 gamma/measure/delta_form 显式。
• I70-dim_check 通过、p_dim = 1.0；G1–G8 全部通过或已处置。
• 基线与压测报告完备，包含 P95/P99 延迟、吞吐、ρ、成本与区间。
• 发布包包含配置/报告/图表与签名；引用锚点直指率 ≥ 90%，无外链与别名。