|
||
|
10. Опыт использования и эксплуатации ВС
10.1 АНАЛИЗ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ЯДРА КОРПОРАТИВНОЙ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ СЕТИ НИУ МЭИ
2016, Номер 2 ( 29) |
||
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
BC/NW 2016 № 1 (29): 11.1 АНАЛИЗ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ЯДРА КОРПОРАТИВНОЙ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ СЕТИ НИУ МЭИ Абросимов Л.И., Тагирова М.А. Хорьков С.Н. Национальный Исследовательский Университет «МЭИ» (НИУ МЭИ) сегодня – это один из крупнейших технических университетов России в области энергетики, электротехники, электроники, информатики, в котором обучается 28 тысяч студентов. На фоне массового развития высших учебных заведений, Московский энергетический институт остается одним из ведущих учебных вузов страны. Современные технологии обучения, выполнение научных исследований и управления такой сложной многофункциональной системой невозможны без использования информационных технологий. Первые сети в институте были построены в конце 80-х годов и заработали в 1989 году.[1] В рамках инновационной программы развития МЭИ в 2007-2008 гг. было перестроено ядро Информационной вычислительной сети (ИВС) МЭИ на основе оборудования Cisco Systems и технологий MPLS. Это дало уникальную возможность использовать физическую структуру сети для решения множества задач, создавая на базе ИВС МЭИ выделенные логические сети различного назначения. Сейчас в Корпоративной Вычислительной Сети (КВС)НИУ МЭИ, связывающей 12 зданий, насчитывается около 30000 пользователей. Постоянно работают в сети около 5000 компьютеров. Служба электронной почты поддерживает 10000 почтовых ящиков. Одним из достоинств ИВС МЭИ является то, что всем сотрудникам и студентам предоставляется персональный «ящик» электронной почты, с хорошим уровнем защиты от спама. В настоящее время сотрудники МЭИ осуществляют не только эксплуатацию КВС НИУ МЭИ, но и внедряют новые сервисы и осваивает новые технологии, в частности, технологии виртуальных машин. Новый многомашинный комплекс с виртуализацией ресурсов обеспечивает работу более 300 виртуальных серверов. Внедряется технология виртуальных рабочих столов, которая нашла широкое применение в учебном процессе. Системы виртуализации накладывают высокие требования к надежности работы сети и к системам хранения данных. На современной сетевой инфраструктуре разворачиваются системы электронного документооборота, распределенные системы хранения данных, системы видеоконференц-связи. Разработка и модернизация, обеспечивающая эффективное функционирование региональных и корпоративных сетей ЭВМ, является сложным и трудоемким процессом, так как разработчику необходимо учитывать много критериев эффективности, большое количество ограничений, широкий спектр разнообразный устройств, каждое из которых обладает индивидуальным набором технических характеристик, которые часто зависят от местоположения и взаимосвязей с другими устройствами. Таким образом, в настоящее время актуальными являются задачи: · поиска «узких мест» в корпоративной сети, · разработки предложений по модернизации структуры сети, · определение приоритетов для трафика, · выработка рекомендаций для перестроения структуры сети с использованием протокола STP. Решение указанных задач невозможно без проведения комплексного исследования и анализа параметров оценивающих качество функционирования КВС НИУ МЭИ. Концепция технологии анализа производительности КВС НИУ МЭИ Технические характеристики КВС НИУ "МЭИ: · Общее количество подключений к сети (включая сети подразделений и беспроводной сегмент) – 7300 устройств. · Подключено к сети – 3200 компьютеров. · Общее количество телекоммуникационного оборудования (коммутаторы, маршрутизаторы) – свыше 200 единиц. · Реализовано централизованное управление 120-ю коммутаторами и маршрутизаторами. · Пропускная способность линий связи внутри ядра сети (между корпусами МЭИ) – 4 Гбит/сек. · Пропускная способность основного канала связи с Интернет – 1 Гбит/сек. · Пропускная способность резервного канала связи с Интернет – 100 Мбит/сек. · Среднесуточный объем передаваемой/принимаемой информации – 350 Гбайт. · Общая протяженность кабельной сети – 110 км. · Протяженность оптических линий связи – 8000 м. Выводы: o Исходя из большой размерности устройств и линий связи КВС НИУ МЭИ, целесообразно производить анализ производительности функционирующей сети по частям. o В качестве главного фрагмента КВС целесообразно в первую очередь исследовать Центральное ядро (ЦЯ), представленное на рис 1. o В качестве инструментальных средств исследования целесообразно использовать программный комплекс оценки производительности (ПКОП) , разработанный Хорьковым С.Н. Состав и идентификация устройств и линий связи Центрального ядра КВС НИУ МЭИ § Коммутаторы 3-го уровня. § Маршрутизаторы § Оптические линии связи Три коммутаторы 3-го уровня, имеющие сетевые имена Core-13, Core-14, Core-17, соединенные оптоволоконными линиями связи, образуют высокоскоростное дуплексное кольцо, которое связывает виртуальные локальные сети (VILAN) корпусов между собой и с Internet. Вход/выход VILAN осуществляется через маршрутизаторы: Core- <корпус> Подключение к Internet осуществляется через маршрутизаторы: Core-129, Core-146. Каждому коммутатору 3-го уровня, кроме сетевого имени, присваивается IP адрес. Для описания маршрута используются точки входа/выхода, которые идентифицируются номером интерфейса. При этом вход коммутатора, соединенный с выходом канала связи идентифицируют как (in),а выход маршрутизатора, соединенный с входом канала связи идентифицируют как (out). Например, Core-14.69. (in/ out)
Рис.1 Центральное ядро КВС НИУ МЭИ По оптоволоконным линиям связи между машрутизаторами организуются дуплексные каналы. Каждый канал определяется выходом одного маршрутизатора и входом другого (соседнего) маршрутизатора. Например, Core-14.69.in – Core-13.69. out Идентификация трафика Трафик,
обрабатываемый устройствами КВС, оценивается количеством В единиц информации
(битами, байтами, кадрами, MTU), передаваемым за временной интервал Средняя
интенсивность
Величина трафика зависит от местоположения устройств в структуре КВС. Для обеспечения компактности символов математического описания параметров введем таблицу метаданных 1М, в которой каждому идентификатору точки входа/выхода коммутатора и маршрутизатора ставится в соответствие порядковый номер i. При
измерении трафика в течение суток можно выделить интервал
Пропускная
способность канала связи (бит/c), (Байт/с), (MTU/c) характеризует
интенсивность
Таблица 1 Метаданных
Задачи исследования производительности КВС Формулировка задач исследования Исследуется Центральное ядро КВС НИУ МЭИ, представленное на рис1. Все контура считаем разомкнутыми. Даже замкнутый контур клиент-сеть-сервер-сеть-клиент разбиваем на два – клиент-сеть-сервер и сервер-сеть-клиент. В качестве
математической модели канала связи КВС принимаем модель одноканальной системы
массового обслуживания М/М/1/
Требуется определить: ·
пиковую
интенсивность · время начала и конца интервала ПИТ для всех каналов ядра КВС; ·
коэффициенты
загрузки ·
отличия
входящего в канал и выходящего из канала интенсивности · длительность задержки MTU в очереди на передачу по каналу в режиме ПИТ; ·
количество
· определение пользователя КВС НИУ МЭИ, использующего не рекомендованный источник информации
Соотношения для расчета характеристик
·
коэффициенты
загрузки
·
количество
Суточные графики трафика в каналах связи ЦЯ
На суточных графиках нагрузки по оси абсцисс откладываем количество байт (октетов) переданных/принятых за интервал времени 10 минут. По оси абсцисс откладываем границы интервалов времени (чч.мм.сс). Интервалы времени выбраны из условий удобства зрительного анализа исследователя, хотя разработанный программный комплекс оценки производительности (ПКОП) позволяет использовать интервалы микросекундные интервалы времени.
Рис2
Рис3
Рис4.
Выводы: o Трафик во всех каналов ЦЯ неравномерный, несмотря на его «сглаживание» из-за довольно большого интервала времени. o Начало интенсивного трафика, как правило, совпадает с началом рабочего дня, но окончан
Таблица пиковых нагрузок и рассчитанных параметров для каналов связи
Усредненный
по интервалу измерений коэффициент загрузки
Средняя
длина
Интервал
измерений Анализ полученных графиков нагрузки позволил установить, что в области пиковых нагрузок трафик на входе (in) в канал отличается от трафика на выходе (out) из канала. Указанные отличия можно объяснить кратковременным сглаживанием – загрузкой и разгрузкой буферных накопителей.
Усредненное по интервалу измерений время задержки в канале
Пример определения контуров в ИВС МЭИ их параметров. 1. Определяем, кто создает нагрузку на сеть. Например, выходной маршрутизатор ИВС МЭИ показывает нам, что у него есть следующие потоки: SrcIf SrcIPaddress DstIf DstIPaddress Pr SrcP DstP Bytes Gi0/0 193.233.67.41 Gi1/0* 178.216.8.22 11 C4FD E1D3 484M Gi0/1 193.233.71.20 Gi1/0* 107.182.230.198 06 F2FD 0BB9 390M Gi1/0 87.240.163.78 Gi0/0 193.233.69.12 06 01BB DF9C 190M Gi0/0 193.233.67.41 Gi1/0* 95.86.236.147 1 C4FD 5305 157M В этой таблице вызывает вопрос третья строка.( 190M ?)
2. Смотрим, где в нашей сети находится сервер 193.233.69.12
3. Строим контур от выходного маршрутизатора до порта GigabitEthernet1/43 коммутатора 10.12.14.98 Получим примерно следующее: Core-17 (Gi3/13) – Core-17 (Po2) – Core-14(Po2) – Core-14(Gi4/21) – sw-oplf(gi1/0/1) – sw-oplf(gi1/0/2) – i-pmr(gi1/48) – i-pmr(gi1/43) 4. Определяем нагрузку на входящие в контур коммутаторы (например для sw-oplf это 6% за последние 5 сек) и для линий связи (для sw-oplf(gi1/0/2) это: 5 minute input rate 157000 bits/sec, 161 packets/sec 5 minute output rate 3629000 bits/sec, 381 packets/sec
5. В результате мы видим весь контур в нашей части сети, который связывает сервер 87.240.163.78 с клиентом 193.233.69.12 и делаем вывод, что сейчас на автосервисе МЭИ слушают музыку из ВКонтакте. Весь этот процесс должен делаться автоматически, по команде администратора. В данном контуре самым нагруженным коммутатором является sw-oplf, самым нагруженным каналом (относительно) интерфейс Gi3/13 коммутатора Core-17. Построив контура для всех 4-х строк, увидим что интерфейс Gi3/13 коммутатора Core-17 является самым нагруженным ( => его надо апгрейдить) а наибольший вклад в его нагрузку сейчас внес сервер 193.233.67.41, который подключен к порту GigabitEthernet1/0/23 коммутатора server switch 1 в машзале ИВЦ. Данные по потоку показывают, что это группа сопровождения пользователей ИВС МЭИ записывает новые обновления.
Выводы и рекомендации
Литература 1. Хорьков С.Н. ИНФОРМАЦИОННО-ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ СЕТИ НИУ «МЭИ» (20-ЛЕТ СПУСТЯ) Электронный журнал Вычислительные сети. Теория и практика ВC/NW 2015 № 2 (27):10.2 2.Абросимов Л.И. Базисные методы проектирования и анализа сетей ЭВМ: учебное пособие / Л.И. Абросимов. – М.: Университетская книга, 2015. – 248 с. – ISBN 978-5-98699-153-5
2.Базисные методы проектирования и анализа сетей ЭВМ: учебное пособие / Л.И. Абросимов. – М.: Университетская книга, 2015. – 248 с. – ISBN 978-5-98699-153-5
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
