BC/NW 2013: №1 (22):3.2

ИССЛЕДОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ТЕРМИНАЛЬНОЙ СЕТИ

С ПОМОЩЬЮ СИСТЕМЫ СЕТЕВОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

COMNET III

Данилин Г.Г. Данилин Д.Г.

В настоящее время использование специальных средств моделирования, таких как OPNET,BONES, COMNET, получает все большее распространение для исследования компьютерных сетей вместо универсальных языков программирования ( С, Delphi  и т.п. )

Данная статья посвящена исследованию параметров терминальной сети кафедры ВМСС МЭИ с помощью системы сетевого моделирования СОMNET III.

Терминальная сеть кафедры содержит:

Количество клиентов – 12;

ЦПУ – Intel Core 2 Duo 6320 1.86 GHz, ОЗУ-1Гб, НЖМД-60 Гб;

Операционная система – Windows XP, оболочка NoMachine;

Количество серверов – 1;

ЦПУ – Intel Core 2 Duo 6320 1.86 GHz, ОЗУ – 2 Гб, НЖМД-60 Гб;

Операционная система – Linux CentOS 5.4;

Коммутатор – OmniStack LS 6224;

Стандарт передачи данных – Fast Ethernet 100 Мбит/с.

Подход [1] к построению моделей в COMNET III может быть представлен в виде стандартной последовательности шагов:

·              Описание топологии и определение параметров оборудования;

·              Описание источников трафика, их поведение и загрузка сети;

·              Определение сценария моделирования.

Модель создается из объектов – своего рода «строительных блоков» (сетевых устройств, рабочих станций, серверов и т.д.), знакомых пользователю из опыта реальной жизни. С системой COMNET поставляется большая библиотека таких объектов – моделей реального сетевого оборудования и методов доступа к среде.

      Разработка модели в системе сетевого моделирования COMNET III

        Схема модели терминальной сети, разработанной в системе COMNET III  представлена на рис. 1.

 

Описание: Macintosh HD:private:tmp:WinXP [Работает].jpg

Рис. 1. Схема модели в системе сетевого моделирования COMNET III

Рассмотрим объекты, которые использовались при разработке модели для описания топологии сети.

Обработчик (Processing Node).

Данный объект использовался для описания терминального сервера – объект Terminal server. Каждый объект обработчик имеет входной и выходной буфер порта и модуль ЦПУ (в который может входить один или несколько процессорных устройств). В данном случае, количество портов M=1 (для подключения терминального сервера используется один порт), а количество процессорных устройств N=2 (используется двухъядерный процессор Intel Core 2 Duo).

Время обработки поступающего пакета и формирования нового пакета на процессорном устройстве задается с помощью параметра «Additional proccessing». Расчет времени обработки пакета проведем по методике компании intel [ 2 ]  - оно оказывается равным0,0055мс.

Соответственно, значение 0.0055 мс установлено в качестве параметра «Additional proccessing» объекта терминального сервера.

Время, затрачиваемое на уровне приложений, задается с помощью параметра «Packetize» присоединенных к объекту источников сетевого трафика (для объекта терминального сервера источниками трафика являются MRequestSes, ORequestSes и т.д.). Параметры этих источников трафика рассмотрены ниже.

Группа обработчиков (Computer group).

Данный объект использовался для описания группы терминальных клиентов. Для каждого режима работы пользователей , была создана своя группа обработчиков: группа MClients соответствует пользователям в режиме «Движение мышью», OClients – «Работа в текстовом редакторе», IClients – «Работа с интерфейсом операционной системы», VClients – «Работа с мультимеда-информацией» и NClients – «Работа в сети Internet». Выделение отдельных групп для каждого режима работы позволяет варьировать количество машин-терминалов в каждой из этих групп, соответственно более гибко управлять количеством клиентов и генерируемым потоком сообщений.

Так как компьютеры терминальных клиентов сети кафедры ВМСС имеют те же характеристики, что и терминальный сервер, параметр «Additional proccessing» для клиентов установлен на значение 0.0055мс.

 

Сетевое устройство (Network Device).

Данный объект использовался для описания коммутирующего оборудования – объект Switch

 Если коммутатор не является узким местом локальной сети, то исследование его параметров не принципиально, в соответствии с документацией COMNET III [1; 3] рекомендуется настраивать только один параметр – пропускную способность внутренней шины.  В соответствии с технической документаций для коммутатора OmniStack LS 6224 , она составляет 12,8 Гбит/с, поэтому в качестве параметра “Bus speed” объекта коммутатора (Switch) установим значение 12,8 Гбит/с.

Связи (Link).

Данный объект использовался для описания механизмов доступа к среде передачи данных и протоколов, по которым осуществляется обмен информацией между узлами. Локальная вычислительная сеть компьютерного класса кафедры ВМСС подключена по стандарту Fast Ethernet 100Мбит/с ,  поэтому для объектов связи узлов использовался тип 100BASE-T с методом доступа к среде передачи данных CSMA/CD .

Описание источников сетевого трафика

Класс Message.

Данный класс использовался для описания пакетов-событий, поступающих от клиентов терминальной сети. Для каждого из режимов работы пользователя создан свой класс Message, описывающий параметры поступающих в сеть пакетов-событий. Некоторые параметры генерируемых клиентом сообщений представлены в табл.1.

Таблица 1

Некоторые параметры источников сетевого трафика класса Message

Класс сообщения

Интервал между поступлениями

 пакетов-событий, c

MEventMsg

0,0177

OEventMsg

0,0396

IEventMsg

0,0281

NEventMsg

0,0210

VEventMsg

0,0238

 

Класс Session.

Данный класс использовался для описания пакетов-запросов, формируемых на терминальном сервере. Для каждого из режимов работы пользователя создан соответствующий класс Session. Некоторые параметры классов Session, используемые при моделировании, представлены в табл. 2.

Таблица 2.

Некоторые параметры источников сетевого трафика класса Session

Класс сообщения

Размер

 пакета, байт

Время обработки пакета

 на прикладном уровне, мс

MRequestSes

66

0,22

ORequestSes

168

7,83

IRequestSes

335

3,48

NRequestSes

279

4,50

VRequestSes

614

12,96

 

Класс Response.

Данный класс использовался для описания пакетов-ответов, подтверждающих выполнение графической операции на клиентском узле. Рассмотрим параметры класса Response:

·              Момент времени поступления пакета в сеть (Shedule by) – формирование пакета-ответа происходит в момент получения клиентом пакета-запроса от терминального сервера

·              Размер пакета (Message size) – установлено значение 32 байта. Используемый стек протоколов – TCP/IР

Проведение моделирования терминальной сети с помощью COMNET III

Результаты, полученные в ходе моделирования терминальной сети  для различных режимов работы и количества пользователей ,  представлены в табл. 3.

 

Таблица 3

Результаты, полученные в ходе моделирования

Режим работы пользователя

Количество клиентов

Загрузка CPU терминального сервера, %

Загрузка сети, %

Время реакции, мс

Движение мышью

(MClients)

1

0,34

0,68

2,24

5

4,05

3,43

2,52

12

9,80

8,37

3,57

20

15,96

13,80

6,59

Работа в текстовом редакторе

(OClients)

1

5,61

0,54

15,28

5

27,65

2,76

15,31

12

64,64

6,54

20,32

20

99,40

10,16

75,06

Работа с интерфейсом  операционной системы (IClients)

1

3,60

1,09

7,82

5

19,04

5,61

9,65

12

52,30

13,90

12,25

20

95,28

23,09

45,91

Работа в сети Internet

(NClients)

1

4,50

1,07

11,86

5

23,81

5,32

13,74

12

64,13

13,30

26,22

20

99,71

21,08

285,93

Работа с мультимедиа-информацией

(VClients)

1

7,07

1,23

29,11

5

34,57

5,34

31,00

12

82,52

15,80

38,85

20

99,80

28,67

1357,61

 

На основании результатов моделирования можно утверждать, что терминальная сеть с выбранными характеристиками позволяет обслуживать 12 пользователей в любых режимах работы, при этом загрузка сети не превышает 16 %, а загрузка процессора терминального сервера – 83 % (при работе с мультимедиа-информацией). По данным, полученным в ходе моделирования, работа 20 пользователей с мультимедиа-информацией приводит к резкому увеличению нагрузки на терминальный сервер (до 100 %) и среду передачи данных (до 29 %), что ведет к резкому увеличению времени реакции терминальной сети (до нескольких секунд).

По результатам моделирования хорошо видно, что наиболее узким местом при работе пользователей в терминальном режиме является терминальный сервер. Предположим, что ресурсы терминального сервера неограниченны. Это позволит определить, какое максимальное количество пользователей способна обслужить сеть Fast Ethernet 100 Мбит/с.. Результаты, полученные в ходе моделирования, представлены в табл. 4.

Таблица 4

Параметры терминальной сети при неограниченных ресурсах

терминального сервера

Количество

 клиентов

Загрузка сети, %

Время реакции, мс

20

21,08

15,76

30

32,34

27,67

40

48,92

45,86

50

67,60

103,51

60

82,26

653,70

 

В результате моделирования было получено, что сеть Fast Ethernet 100 Мбит/с способна обслуживать до 50 пользователей. При работе 50 пользователей время реакции терминальной сети составляет 103,51 мс (при этом загрузка сети составляет 67,6 %),что является неприемлемым значением  при работе в терминальном режиме.  При дальнейшем увеличении количества пользователей происходит накопление пакетов в очереди на передачу, увеличивается количество коллизий, что влечет за собой увеличение времени ожидания передачи, и, соответственно, времени реакции терминальной сети. Увеличение количества пользователей до 60 приводит к резкому возрастанию времени реакции сети до 650 мс (загрузка сети составляет 82,26 %).

                                       ЛИТЕРАТУРА

1.CACI Product. COMNET III. Planning for Network  Manager.1999.

2.S.Makieni, R.Iyer. Measurement-based analysis of TCP/IP Proces-

sing  Reqiurements: Intel Corporation, 2005.

3.Falkner, Mathias. Introducing to the network simulation

COMNET III. 2000.

4.Олифер В.Г. Олифер Н.А. Средства анализа и оптимизации

локальных сетей. М. : Мир, 2001.