Проектирование и расчет компьютерных сетей

При проектировании или модернизации сетей часто возникает необходимость заранее оценить пропускную способность сети, загрузку серверов, протяженность некоторых участков сети. Для расчета загрузки сети необходимо определиться с используемым программным обеспечением, объемами передаваемых данных, интенсивностью обмена и количеством клиентов. Ряд программного обеспечения требует большей пропускной способности сети (файловый сервер, ftp-сервер, web-сервер, аудио- и видео-конференции), а некоторые - мощного сервера (серверы приложений, серверы баз данных).

Одним из интересных решений при проектировании новой сети является моделирование работы сети с помощью программ, содержащих базу сетевого оборудования, и его характеристик. Создавая сеть из набора существующего оборудования и задавая режим его работы, мы можем проводить визуальный анализ работы всей сети и некоторых участков с выявлением «узких» или слабозагруженных мест.

Для проведения таких оценок существуют различные подходы:

- проведение анализа производительности сети после ее внедрения на основе значений показателей, которые актуальны в данном конкретном случае;

- выполнение простой оценки работоспособности будущей среды, основанной на существующем опыте разработки и построении подобных сетей;

- разработка и применение аналитической модели, основанной на теории очередей;

- разработка и применение простейшей программы, моделирующей поведение сети.

Первый вариант предполагает пассивную позицию разработчика сети. Разработчик просто ожидает результатов своей деятельности. Естественно, такой метод чреват непредсказуемыми последствиями. Полученным результатом, как правило, оказываются недовольны и пользователи, и руководители организации. Их можно понять - они понесли неоправданные затраты, но в итоге так и не получили сети с желаемыми параметрами.

Второй вариант может дать, как правило, лучшие результаты. При анализе будущей сети на основании имеющегося опыта можно увидеть, что при наличных возможностях (в том числе финансовых) и ограничениях бессмысленно ожидать, что сеть будет удовлетворять тем или иным требованиям. То есть этот метод позволяет достаточно уверенно предсказать, что не сможет делать проектируемая сеть. С точки зрения выполнения предъявляемых требований метод, основывающийся на опыте, может дать только достаточно расплывчатые предложения, носящие качественный характер. Абсолютно бессмысленно пытаться выполнять на основе этого метода некую более или менее точную количественную оценку необходимых параметров. Другая проблема, связанная с этим подходом, заключается в том, что поведение большинства систем при изменении загрузки будет не таким, как интуитивно ожидалось. Если существует среда, в которой есть разделяемые каналы связи, то производительность такой системы, как правило, экспоненциально уменьшается при увеличении нагрузки. В результате наблюдается расхождение ожидаемых значений и наблюдаемых.

Загрузка сети в данном случае определяется долей задействованной пропускной способности. Следовательно, если рассматривать мост, который способен обрабатывать 1000 кадров в секунду, то загрузка 0,5 означает скорость передачи 500 кадров в секунду. Время ответа есть сумма среднего времени, затрачиваемого на передачу входящих в сеть кадров.

Для проведения оценки системы можно определить параметр, характеризующий интенсивность работы системы. Так как рассматриваются средние величины, важно, чтобы норма поступления элементов данных не превосходила общего уровня обслуживания, то есть l < pN, или l/pN< 1. Эта величина и определяет интенсивность работы системы.

Существуют классические формулы, которые были выведены датским инженером Эрлангом при проведении им аналитического изучения очередей. Эрланг изучал очереди применительно к работе телефонной сети. Составлены специальные таблицы, с помощью которых можно определить ряд параметров для системы с очередями. Например, можно определить среднее время ожидания элементов в очереди как функцию интенсивности обслуживания, уровня утилизации и количества серверов.

Для обобщения всех возможных (или, точнее, всех вероятных) случаев организации системы с очередями, к которым применимы рассмотренные выше допущения, был разработан удобный подход. Все такие системы можно разделить исходя из применяемых законов распределения времени обслуживания и поступления в систему. Система (в том аспекте, который мы рассматриваем) может быть определена тройкой X/Y/N, где Х - это закон распределения времени поступления элементов данных в систему; У - закон распределения времени обслуживания элементов данных сервером и N - число серверов. Для рассматриваемых здесь систем характерны следующие возможные законы распределения (ниже также указаны буквы, которыми обозначаются эти законы):

- G - нормальное распределение времени поступления или времени обслуживания элементов данных;

- M - пуассоновское распределение времени поступления, пуассоновское или экспоненциальное распределение времени обслуживания элементов данных;

- D - детерминированное время поступления или время обслуживания элементов данных.

Следовательно, модель М / М / 1 определяет систему с одним сервером, пуассоновским распределением времени поступления элементов данных в систему и экспоненциальным временем обслуживания элементов на сервере.

В таблице 14.1 перечислены все параметры, которые будут использованы далее при проведении расчетов, в том числе и для систем со множеством серверов.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: