МЕТОДИКА ИЗМЕРЕНИЯ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ КОРПОРАТИВНЫХ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЕЙ
Л.И. Абросимов
(г. Москва, Московский энергетический институт (Технический Университет), как уровня пользователя так и уровня Россия)
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.