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[csit.git] / docs / cpta / methodology / trend_analysis.rst
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index b98dbe3..0000000
+++ /dev/null
@@ -1,140 +0,0 @@
-Trend Analysis
-^^^^^^^^^^^^^^
-
-All measured performance trend data is treated as time-series data
-that is modelled as a concatenation of groups,
-within each group the samples come (independently) from
-the same normal distribution (with some center and standard deviation).
-
-Center of the normal distribution for the group (equal to population average)
-is called a trend for the group.
-All the analysis is based on finding the right partition into groups
-and comparing their trends.
-
-Trend Compliance
-~~~~~~~~~~~~~~~~
-
-.. _Trend_Compliance:
-
-In the text below, "trend at time <t>", shorthand "Trend[t]"
-means "the group average of the group the sample at time <t> belongs to".
-Here, time is usually given as "last" or last with an offset,
-e.g. "last - 1week".
-
-Trend compliance metrics are targeted to provide an indication of trend
-changes over a short-term (i.e. weekly) and a long-term (i.e.
-quarterly), comparing the last group average Trend[last], to the one from week
-ago, Trend[last - 1week] and to the maximum of trend values over last
-quarter except last week, max(Trend[last - 3mths]..Trend[last - 1week]),
-respectively.
-
-This results in following trend compliance calculations:
-
-+-------------------------+---------------------------------+-------------+-----------------------------------------------+
-| Trend Compliance Metric | Trend Change Formula            | Value       | Reference                                     |
-+=========================+=================================+=============+===============================================+
-| Short-Term Change       | (Value - Reference) / Reference | Trend[last] | Trend[last - 1week]                           |
-+-------------------------+---------------------------------+-------------+-----------------------------------------------+
-| Long-Term Change        | (Value - Reference) / Reference | Trend[last] | max(Trend[last - 3mths]..Trend[last - 1week]) |
-+-------------------------+---------------------------------+-------------+-----------------------------------------------+
-
-These metrics are displayed in the Dashboard table.
-
-Caveats
--------
-
-Obviously, is result history is too short, the true Trend[t] value
-may not by available, we use the earliest Trend available instead.
-
-The current implementaton does not track time of the samples,
-it counts runs instead.
-For "- 1week" we use "10 runs ago, 5 runs for topo-arch with 1 TB",
-for "- 3mths" we use "180 days or 180 runs ago, whatever comes first".
-
-Anomalies in graphs
-~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
-
-In graphs, the start of the following group is marked
-as a regression (red circle) or progression (green circle),
-if the new trend is lower (or higher respectively)
-then the previous group's.
-
-Implementation details
-~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
-
-Partitioning into groups
-------------------------
-
-While sometimes the samples within a group are far from being
-distributed normally, currently we do not have a better tractable model.
-
-Here, "sample" should be the result of single trial measurement,
-with group boundaries set only at test run granularity.
-But in order to avoid detecting causes unrelated to VPP performance,
-the current presentation takes average of all trials
-within the run as the sample.
-Effectively, this acts as a single trial with aggregate duration.
-
-Performance graphs show the run average as a dot
-(not all individual trial results).
-
-The group boundaries are selected based on `Minimum Description Length`_.
-
-Minimum Description Length
---------------------------
-
-`Minimum Description Length`_ (MDL) is a particular formalization
-of `Occam's razor`_ principle.
-
-The general formulation mandates to evaluate a large set of models,
-but for anomaly detection purposes, it is useful to consider
-a smaller set of models, so that scoring and comparing them is easier.
-
-For each candidate model, the data should be compressed losslessly,
-which includes model definitions, encoded model parameters,
-and the raw data encoded based on probabilities computed by the model.
-The model resulting in shortest compressed message is the "the" correct model.
-
-For our model set (groups of normally distributed samples),
-we need to encode group length (which penalizes too many groups),
-group average (more on that later), group stdev and then all the samples.
-
-Luckily, the "all the samples" part turns out to be quite easy to compute.
-If sample values are considered as coordinates in (multi-dimensional)
-Euclidean space, fixing stdev means the point with allowed coordinates
-lays on a sphere. Fixing average intersects the sphere with a (hyper)-plane,
-and Gaussian probability density on the resulting sphere is constant.
-So the only contribution is the "area" of the sphere, which only depends
-on the number of samples and stdev.
-
-A somehow ambiguous part is in choosing which encoding
-is used for group size, average and stdev.
-Different encodings cause different biases to large or small values.
-In our implementation we have chosen probability density
-corresponding to uniform distribution (from zero to maximal sample value)
-for stdev and average of the first group,
-but for averages of subsequent groups we have chosen a distribution
-which disourages delimiting groups with averages close together.
-
-Our implementation assumes that measurement precision is 1.0 pps.
-Thus it is slightly wrong for trial durations other than 1.0 seconds.
-Also, all the calculations assume 1.0 pps is totally negligible,
-compared to stdev value.
-
-The group selection algorithm currently has no parameters,
-all the aforementioned encodings and handling of precision is hardcoded.
-In principle, every group selection is examined, and the one encodable
-with least amount of bits is selected.
-As the bit amount for a selection is just sum of bits for every group,
-finding the best selection takes number of comparisons
-quadratically increasing with the size of data,
-the overall time complexity being probably cubic.
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-The resulting group distribution looks good
-if samples are distributed normally enough within a group.
-But for obviously different distributions (for example `bimodal distribution`_)
-the groups tend to focus on less relevant factors (such as "outlier" density).
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-.. _Minimum Description Length: https://en.wikipedia.org/wiki/Minimum_description_length
-.. _Occam's razor: https://en.wikipedia.org/wiki/Occam%27s_razor
-.. _bimodal distribution: https://en.wikipedia.org/wiki/Bimodal_distribution