BC/NW 2006, №2, (9) :6.2

РЕЖИМЫ РАБОТЫ ПОЧТОВОГО МАРШРУТИЗАТОРА МЭИ

Калашников С.Г.

(Москва, Московский энергетический институт (технический университет), Россия)

Московский Энергетический Институт предоставляет всем студентам и сотрудникам МЭИ услуги электронной почты. Для этих целей была создана Общеуниверситетская Система Электронной Почты (ОСЭП). ОСЭП включает в свой состав около 10000 почтовых ящиков, и с каждым годом их число увеличивается. Основным звеном ОСЭП является почтовый маршрутизатор МЭИ, который принимает все пришедшие в ОСЭП письма и определяет дальнейшее место назначения этих писем. Таким образом, нагрузка на почтовый маршрутизатор МЭИ велика. Электронная почта в наше время стала неотъемлемой частью учебного процесса в институте, поэтому корректная работа почтовой системы МЭИ является высокоприоритетной задачей. К сожалению, высокая нагрузка на почтовый маршрутизатор порой приводит к тому, что письма задерживаются не только на несколько часов, но и на несколько дней или вообще не доходят. Также довольно часто невозможно вообще воспользоваться услугами ОСЭП. В связи с этим возникла необходимость в исследовании работы почтовой системы МЭИ для определения точек отказов с целью повышения качества обслуживания пользователей ОСЭП.

Для решения поставленной задачи необходимо исследовать работу почтового маршрутизатора и на основе полученных данных построить его модель. Это нужно для определения предельных нагрузок на почтовый маршрутизатор, а также характеристик почтового маршрутизатора, отвечающих требованиям эффективной работы электронной почты. Таким образом, основной задачей является повышение производительности почтовой системы МЭИ. А так как ни одна мировая компания не обходится без использования электронной почты, исследования работы почтовой системы с целью определения предельной производительности является актуальной задачей не только сейчас, но и в будущем.

К основным этапам исследования почтового маршрутизатора МЭИ можно отнести следующие этапы: определение режимов работы почтового маршрутизатора, определение текущей нагрузки на него и определение временных характеристик обслуживания электронной почты. Данная статья посвящена определению режимов работы почтового маршрутизатора МЭИ.

С целью определения текущей нагрузки на почтовый маршрутизатор использовался метод контуров, при использовании которого, письма, пришедшие в ОСЭП МЭИ, классифицировались по средствам заранее описанных контуров движения электронных писем. Таким образом, можно описать временные характеристики нескольких контуров, а не каждого письма в отдельности, а далее сопоставить каждое принятое письмо с определенным контуром. В результате проведенной работы были выделены три основных контура. Первый контур описывает движение электронных писем из Интернета в ОСЭП, а именно письма, адресованные пользователям ОСЭП МЭИ. На рисунке данный контур изображен линиями красного цвета. Второй контур описывает движение электронных писем между абонентами ОСЭП, то есть данный контур движения электронных писем внутри ОСЭП МЭИ. Второй контур изображен линиями зеленого цвета.

Последний контур определяет движение писем из Интернета на почтовые сервера кафедр, а также подразделений МЭИ. Этот контур – линии синего цвета. Хотя в данном случае не используются почтовые сервера МЭИ (OSEPRTR1 и SERVICE), электронные письма проходят через сервера почтового маршрутизатора (MPEISRV, FOXBAT, HOPE), тем самым создается дополнительная нагрузка на них.

Но при описании контуров был задействован лишь один сервер почтового маршрутизатора МЭИ, хотя всего их три.

Поэтому для более детального анализа движения писем необходимо было выяснить режимы работы почтового сервера МЭИ с целью определения роли каждого сервера почтового маршрутизатора в отдельности.

Электронные письма, которые приходят в МЭИ из всемирной глобальной сети Интернет, попадают в почтовый маршрутизатор mcl.mpei.ac.ru. После прочтения заголовков письма, с целью определения конечного адресата, вся почта перенаправляется на соответствующие почтовые сервера МЭИ, такие, как сервера ОСЭП или почтовые сервера кафедр МЭИ. Почтовый маршрутизатор mcl.mpei.ac.ru является кластерной системой, состоящей из трех узлов (серверов) под управлением операционной системы SuSe. Сервера, которые входят в состав кластера, – это HOPE, MPEISRV и FOXBAT.

Архитектура кластера построена на основе программного обеспечения Suse High-Available Cluster (высоко-доступный кластер). Сервер MPEISRV является основным управляющим сервером кластера, а сервер HOPE – резервным. Сервер MPEISRV отвечает за распределение нагрузки между серверами в кластере. Все письма, пришедшие из сети Интернет, попадают на сервер MPEISRV, который далее перенаправляет их на один из серверов кластера с целью дальнейшей обработки. Алгоритм распределения нагрузки, который используется кластером для обработки писем, – это алгоритм расписания (Weighted Least-Connection Scheduling). По данному алгоритму распределение нагрузки на каждый сервер определяется, исходя из его «веса» (weight), а также количества обслуживаемых в данный момент запросов (alive connections). При настройке кластера, «веса» серверов были определены следующим образом: FOXBAT → HOPE → MPEISRV (наибольший → наименьший). Все электронные письма приходят на специально выделенный виртуальный IP-адрес основного сервера (в нашем случае – это MPEISRV). Далее, используя алгоритм расписания, определяется сервер, который будет обрабатывать данное письмо. После чего, если для обработки был выбран сервер FOXBAT или HOPE, происходит подмена MAC-адреса в поле получателя кадра Ethernet на MAC-адрес нужного сервера, и пакет отсылается.

Благодаря, разработанному программному комплексу, были проанализированы все пришедшие в МЭИ письма за сутки и получены следующие данные. Количество писем, обработанных сервером MPEISRV, составило около 10% от общей доли пришедших в МЭИ писем; сервером HOPE – 30%; сервером FOXBAT – 60%. Но стоит заметить, что сервер MPEISRV, помимо обработки 10% писем, также выполняет функции управляющего сервера, сервера отвечающего за распределение нагрузки в кластере. Поэтому «вес» сервера MPEISRV изначально был установлен наименьшим, для того чтобы основные вычислительные ресурсы данного сервера использовались для управления кластером.

Таким образом, были получены данные о нагрузке не только на весь почтовый маршрутизатор МЭИ, но и данные о нагрузке на каждый сервер в отдельности. Такое разделение позволяет классифицировать контура движения писем по принадлежности определенному серверу почтового маршрутизатора. Это дает возможность определить временные характеристики обслуживания писем каждым сервером в отдельности. Найдены интенсивность поступления пакетов, принадлежащих определенному письму, а также интенсивность обработки каждого пакета письма каждым сервером почтового маршрутизатора. Эти величины позволяют в дальнейшем найти тот закон распределения заявок (писем), который наиболее точно описывает поступление электронных писем в МЭИ, а также их обработку в системе. Мы получаем возможность прейти от реального объекта к его модели, с целью дальнейшего определения предельных характеристик данного объекта, а именно почтового маршрутизатора МЭИ.

Разработанный программный комплекс позволил собрать полную статистику трафика почтового маршрутизатора МЭИ и оценить режимы работы кластера и нагрузку на него. Были получены данные по каждой SMTP-сессии, которые позволили оценить роль каждого сервера в составе кластера в отдельности.