МЕТОДИКА ИЗМЕРЕНИЯ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ КОРПОРАТИВНЫХ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЕЙ

 

Л.И. Абросимов

 

(г. Москва, Московский энергетический институт (Технический Университет), как уровня пользователя так и уровня  Россия)

abros@srv-14.mpei.ac.ru

 

         Корпоративные вычислительные сети (КВС) активно участвуют в обслуживании информационных потоков, используя для их обработки широкий спектр современных информационных технологий. Рост корпораций происходит за счет увеличения количества абонентских станций в существующих подразделениях, путем создания новых отделений корпорации, удаленных от основного, центрального офиса, а также за счет роста состава серверов, предоставляющих пользователям информационно-вычислительные ресурсы.

         Развитие корпорации должно сопровождаться модернизацией КВС. Однако, при этом возникают проблемы согласования возрастающих требований пользователей с имеющимися в наличии ресурсами КВС.

Автором предложено [1], [2] использовать показатели производительности вычислительных сетей в качестве конструктивных оценок, которые позволяют дать количественные обоснования к разрешению проблем модернизации КВС, а именно: рабочую, пиковую и предельную производительности.

Рабочая производительность КВС оценивается количеством транзакций, поступивших от среднесуточного количества абонентов (среднесуточный трафик) и обработанных ресурсами КВС в единицу времени.

Пиковая производительность КВС, оценивается количеством транзакций, поступивших от всех абонентов корпорации в единицу времени интервала наибольшей нагрузки (ИНН) и обработанных ресурсами КВС.

Предельная производительность КВС оценивается количеством транзакций, которое может поступать в единицу времени ИНН от предельного количества абонентов корпорации и быть обработано ресурсами КВС за предельно допустимое время.

Под транзакцией [1], понимается единица работы, выполняемая ресурсами КВС, которая в канале соответствует передаваемому кадру, а в обрабатывающем узле – заявке на обработку аппаратными и/или программными средствами.

Методика оценки сетевых параметров предусматривает выполнение следующих этапов:

- Анализ организации исследуемой КВС.

- Формирование состава измеряемых параметров.

- Выбор инструментальных средств для измерения параметров.

- Составление плана проведения измерения параметров.

- Проведение измерений параметров.

- Обработка результатов и расчет требуемых характеристик.

Анализ организации исследуемой КВС преследует цели:

o       зарегистрировать состав пользователей и их привязку к функциональной структуре корпорации, (в каком отделе сколько пользователей, в каком сегменте сколько рабочих станций),

o       зарегистрировать состав серверов и их функциональную ориентацию (какие базы данных и какие услуги предоставляют серверы, в каком сегменте КВС расположены серверы),

o       задокументировать структуру сегментов КВС (как связаны сегменты между собой).

 

 

                                                                           Рис. 1 Схема исследуемой КВС

 

По результатам анализа составляется схема измерений, пример которой представлен на рис.1, и выбираются точки подключения измерителей.

Формирование состава измеряемых параметров.

Приведенная классификация производительностей КВС основана на разбиении диалогового (замкнутого) потока транзакций сетевого трафика по различным контурам. Каждый контур сетевого трафика определяется:

- идентификаторами пользователя и сервера,

- типом обработки в сервере,

- идентификаторами транзитных коммутирующих узлов.

Пользователи в различные интервалы времени могут начинать и отменять трафик для функционирования различных контуров. Следовательно, каждый пользователь в разное время может быть участником различных контуров.

Таким образом, в результате измерений необходимо:

·        определить и идентифицировать перечень всех контуров КВС,

·        установить, в каких контурах участвует каждый пользователь,

·        измерить на канальном уровне интенсивности трафика для каждого контура (среднечасовую, среднесуточную, средненедельную, среднемесячную),

·        измерить интенсивность служебного сетевого трафика на канальном уровне в каждом сегменте,

·        измерить длину кадра на канальном уровне и количество кадров в каждом сообщении пользователя.

Выбор инструментальных средств для измерения параметров.

Инструментальные средства для проведения измерений должны обеспечивать выполнение следующих требований:

- точность фиксирования в микросекундах времени поступления каждого кадра в соответствующий канал,

- фиксацию и хранение информации заголовков всех уровней для каждого кадра и время поступления кадра,

- возможность проводить измерения во всех сегментах КС,

- возможность проводить измерения одновременно в нескольких сегментах,

- возможность организации наполнения и хранения дампа с информацией заголовков при определении среднечасовой, среднесуточной, средненедельной, среднемесячной информации о трафике.

Анализ показывает, что для проведения детального, многоэтапного анализа необходимо в реальном времени формировать и сохранять дамп без ограничений на время исследований (например, недельный) с полным набором параметров, что реализовано в программных продуктах Stat6.exe и Sheets.exe, которые созданы в лаборатории Вычислительных сетей Московского энергетического института (ТУ) [3]. Дамп, сформированный разработанными средствами, сохраняется, что позволяет осуществлять многоэтапный анализ с необходимой детальностью.

Составление плана проведения измерения параметров.

Требования к ЭВМ, которые используются для проведения измерений параметров, характеризующих трафик

Рекомендуемая конфигурация: PentiumII/Celeron-300MHz, ж.диск udma66, сетевая плата 10/100МБит. Наличие привода cdr/cdrw для записи дампа на CD -диск.  Объём свободного места на ж.диске: из расчёта 500МБайт/час, (при  10%-загрузки сети Fast Ethernet ). Операционная система: windows98, windows2000, windowsNT4, windows2003.

Проведение измерений параметров.

Место установки и количество ЭВМ для выполнения измерений.

         Для измерений могут одновременно использоваться несколько ЭВМ, которые устанавливаются в выбранных точках ( например, 1 и 2 см. рисунок 1). ЭВМ подключаются к свободным портам коммутаторов, которые «зеркалируют» порты коммутаторов, подключенные соответственно к маршрутизаторам.

Рекомендуемая длительность измерений каждого этапа составляет 7 дней, каждый день измерения производятся в течение времени функционирования КВС. Записанные на компакт-диски дампы (планируется по одному компакт – диску на 1 день измерений каждой ЭВМ) используют для статистической обработки.

Обработка результатов и расчет требуемых характеристик.

Статистическая обработка собранных дампов позволяет определить:

- интенсивности получения и отправления транзакций, измеренные в 1/сек и бит/сек для оценки рабочей и пиковой производительности КВС;

- IP-адреса наиболее загруженных серверов;

- IP-адреса наиболее активных абонентов;

- количество кадров в каждом отправленном и полученном сообщении и их усредненные значения;

- время передачи и обслуживания сообщений для различных групп пользователей.

Для расчета предельной производительности в качестве исходных данных используется пиковая производительность и проводятся расчеты с использованием метода контуров [4].

         Следует подчеркнуть, что дампы, собранные в процессе проведения измерений компактно сохраняются на CD, а каждый кадр имеет параметры заголовков и снабжается временной  меткой. Такая организация хранения дампов позволяет ретроспективно производить более глубокий анализ трафика и дает возможность, в случае необходимости, выявлять несанкционированные действия внешних абонентов.

 

 

ЛИТЕРАТУРА

1. Абросимов Л.И. Основные положения теории производительности вычислительных сетей // Вестник МЭИ. 2001 №4.С. 70-75

2. Абросимов Л.И. Концепция теории производительности вычислительных сетей. Электронный журнал «Вычислительные сети. Теория и практика» 2001 г.№1 (1), раздел 3, статья 1  http://network-journal.mpei.ac.ru

3. Абросимов Л.И., Беззубченко И.Л. Невзоров Ю.Ю., Горбунов М.Е. Измерение характеристик трафика корпоративной вычислительной сети банка. Электронный журнал «Вычислительные сети. Теория и практика» 2005 г.№1(6), раздел 10, статья 1  http://network-journal.mpei.ac.ru

4. Абросимов Л.И. Анализ и проектирование вычислительных сетей: Учебное пособие - М.:, Изд-во МЭИ. 2000. - 52 с.