В. Столлингс - Современные компьютерные сети (2-е издание, 2003) (1114681), страница 62
Текст из файла (страница 62)
Исследования отчетливо показали, что традиционные модели, основанные на пуассоновском распределении, не са<>тветствовалн поведению сетей с протоколом 857. Как и в двух описанных ранее исследованиях, в этой научной работе обнаружилось, что самоподобные модели трафика обеспечивают лучшее соответствие. Более того, благодаря доступности управляющих сигналов авторы также могли изучить шаблон графика фактических запросов н, в частности, исследовать длительность соединений. Как выяснилось, длительность соединений лучше всего описывается медленно затухающими распределениями.
Трафики ТСР, ГТР и ТЕЕМЕТ В [95! сообщается об исследовании широкого спектра ТСР-трафика, а также об изучении ЕТР- и ТЕЕЫЕТ-трафика, передаваемого по ТСР-соединениял>. Были сделаны следующие общие выводы: + В используемых обычно пуассоновских моделях существенно недооценивается неравномерность ТСР-трафика в шираком диапазоне временных шкал.
+ Для интерактивного ТЕРНЕТ-графика поступления соединений хорошо моделируются пуассоновским распределением. Однако предположение о 2УВ Глава 9. Самоподобный график 9 4 Влияние самоподобня на производительность 279 пуассоновском распределении поступления пакетпоа, а именно об экспоненциальном распределении интервалов времени между поступлениями ~~ пакетов, существенно недооценивает неравномерность графика. + Для групповой пересылки данных, осуществляемой протоколом РТР, структура графика, опять же, заметно отличается от пуассоновского. Как и с ТЕЬЫЕТ-данными, посгупления РТР-сеансов хорошо соответствуют пуассоповской модели, но скорость поступления данных по РТР-соединениям оказывается существенно более неравномерной. Кроме того, распределение количества байтов в кюкдол~ всплеске является медленно затухающим.
В другом исследовании [35] сообщается об использовании П(ЗР-пакетов лля измерения задержки доставки пакетов в Интернете. Результат этого исследования показывает, что задержки доставки пакетов являются долгосрочно зависимыми. ЧВН-видео Ряд исследований показали, что цифровой видеографик того типа, который передается по сетям АТМ и Интернету, является самоподобным. Например, в 190) сообшается об эксперименте, произведенном с двумя часами видеоинформации с использованием фильма «Звездные войныь в качестве примера.
Фильм был закодирован при помощи стандарта (РЕО (см. часть Ъ'П этой книги). В результате был получен поток данных, состоящий из кадров переменной длины, в каждом из которых содержится один видеокадр. Переменная длина кадров объясняется природой алгоритма сжатия. Именно это непостоянство длины кадра является основой стохастического процесса, Результат анализа заключается в том, что видеопередача проявляет самоподобный характер и что длина кадра соответствует распределению Парето, по крайней мере, хвосту этого распределения. Авторы показывают, как высокая степень изменчивости связана с изображением в кадре. В фильме содержатся сцены, в которых мало движения, сцены с небольшим количеством движения и сцены, в которых изображение меняется очень быстро.
Все это связано с медленно аатухающим распределением кодированного видеосигнала. В более широком исследовании 1251 рассматриваются 20 различных последовательностей Ъ'ВК ( таг1аЫе Вй Ваге — переменная битовая скорость), формируемых с помощью различных алгоритмов и покрываюших широкий спектр сцен, включая только что упоминавшийся фильм «Звездные войным Исследования показали, что долгосрочная зависимость является неотьемлелюй чертой видеотрафика ЧВК, независимо от используемых кодеков и записанных сцен.
О сход- ных результатах сообщается в 1224]. Детерминированная передача данных В 167) сообщается об интересном исследовании, в которол«рассматривалась обобщенная маркерная сеть, которую можно использовать в качестве модели локальных сетей с топологией гойеп Впй (маркерное кольцо) или гойеп Ьпэ (маркернэя /1 шина). Авторы применяли детерминированные источники данных и варьировали нагрузку на сеть, изменяя нагрузку, генерируемую кюкдым источником, Замечательно, что для умеренно сложных сетей (из нескольких сотен элементов) график оказывается самоподобным. Авторы приходят к выводу, что в сетях, в которых протоколы подразумевают обмен несколькими сообшениями между отправителем и получателем, эти протоколы заставляют динамику потока данных проявлять самоподобные свойства. 9.4. Влияние самоподобия нв производи гельность Хорошо, что современные высокоскоростные компьютеры и сети позволяют быстро собрать и проанализировать достаточное количество данных, чтобы установить наличие самоподобия в превалируюших сегодня потоках данных и оценить его параметры.
Плохо, что самоподобие оказывает существенное негативное влияние на производительность. Анализ сетей ЕФИеглеФ/!80Й Мы начнем с результатов исследований, опубликованных в 1771 и 1751 учеными из лаборатории Вейсоге. В этом исследовании изучались данные, передаваемые по сетям Елетпес и обсуждавшиеся в разделе 9.2, а также данные, передаваемые в сетях 15ПК и состоящие из более чем 100 000 пакетов. В обоих случаях был построен график зависимости фактической задержки доставки пакета от коэффициента использования сети.
Кроме того, параметры, необходимые для анализа очередей, были получены путем наблюдения за потоком данных и применены в формулах. На рис. 9.6 показаны полученные результаты. Согласованность между фактическим и ожидаемым временем нахождения в очереди, полученным при помощи общепринятой теории очередей, очень плохая. Расчеты, основывающиеся на традиционном анализе очередей, показывают, что эффективная мощность сервера составляет около 80 %, тогда как в реальной ситуации задержка начинает резко возрастать уже при коэффициенте использования в диапазоне от 50 до 60 %.
Сходные результаты были получены для каждого набора данных для сетей 15П)4 и ЕгЬегпеп ЕНзегпеФ-трафи к В статье, посвященной графику в сетях Е1 Ьегпет (144Ь а также в сходных статьях исследователи обратились к проблеме влияния самоподобия на производительность. Одно важное открытие заключалось в том, что чем выше нагрузка на сеть Ебйегпец тем выше оцениваемый параметр Херста Н и тем вьппе степень самоподобия. Этот результат важен, так как вопрос производительности приобретает значимость как раз при высокой нагрузке. 2ВО Глава 9.
Самоподобный график $0 я $ И 4 о о 1,/2(на) )а,о-ю . Р> 0,4 О,е О,Е 1.0 Коэффициент использования 1р) Рно. 9.Е. Среднее время окндэння р Р 1- р 2(1- р) Столь же важным результатом анализа трафика в сетях ЕсЬегпес является неадекватность традиционных моделей очередей при оценке производительности. Например, обычное предположение, касающееся графика данных, заключалось в том, что мультиплексирование большого количества независимых потоков данных дает в результате пуассоновский процесс. Как указывается в [2371, именно это предположение и соответствующие результаты анализа очередей привели к тому, что производители АТМ-коммутаторов оснашалн коммутаторы первого поколения слишком малыми буферами (от 10 до 100 ячеек). Когда эти коммутаторы прошли полевые испытания и подверглись реальной нагрузке, то количество потерянных ячеек оказалось значительно больше ожидаемого.
В результате коммутаторы пришлось переделывать. Результаты анализа в ~1441 показывают, что если входной трафик является самоподобным, тогда при лк бом мультиплексировании самоподобных потоков длительность задержек будет высокой и потребуются буферы увели ченного размера. Это касается коммутаторов. например для сетей АТМ, ретрансляции кадров и 100ВАЯЕ-Т, маршрутизаторов глобальных сетей, локальных сетей ~ с общим носителем, например Есйегоес, и статистических мультиплексоров.
9.4. Влияние самоподобия на производительность 201 Модель запоминающего устройства с самоподобными входными данными В осноне двух обсуждавшихся ранее исследовательских работ лежало сравнение результатов, полученных в результате наблюдений за реальными системамн, с результатами, рассчитанными по моделям, основанным на предположении о пуассоновском распределении потока данных. В данном подразделе мы рассмотрим статью 1168], в которой автор пытается разработать достоверные аналитические модели с самоподобным поведением.
Эта статья послужила толчком к появлению множества других работ в этой области, В качестве «строительного материалаэ использовался процесс дробного броуновского движения (ЕВМ), описанный в разделе 9,2. Затем была разработана модель нагрузки на основе процесса РВМ и бесконечного буфера с постоянным временем обслуживания. Математические ныкладки данной статьи выходят за рамки нашего обсуждения, но один простой результат является характерным для исследования влияния самоподобия на производительность. При определенных допущениях зависимость необходимого размера буфера д от среднего коэффициента использования р подчиняется следующему закону: Здесь Н представляет собой параметр Херста.
при Н= 0,5 эта формула упрошается до д = р/(1 — р), что представляет собой классический результат системы массового обслуживания с экспоненциально распределенными временными интервалами между поступлениями запросов и экспоненциально распределенной длительностью обслуживания (М/М/1). Лля системы с постоянным временем обслуживания (М/В/1) классический результат выглядит следусошиги образом: На рис. 9.7 показаны результаты для Н= 0,9 и 0,75 в сравнении с моделями М/М/1 и М/1)/1 (сравните эти результаты с графиками времени задержки на рис.
9.6). Как можно видеть, для больших значений Н(при долгосрочной зависимости высокой степени) потребности в буфере начинают стремительно расти уже при незначительном коэффициенте использования. Это оказывает очевидные воздействия на проектирование буферов. Если нужно достичь высокого уровня коэффициента использования, для самоподобного трафика потребуются буферы гораздо большего размера, чем предсказывает классический анализ очередей. Применимость самоподобных моделей трафика В ряде исследований, часть из которых упоминается в данном разделе, отмечается самоподобный вид графика многих сетевых конфигураций.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
