Диссертация (1154395), страница 22

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 22)

Одним из способов является гистерезисноеуправление [79, 180], которое использует пороги трех типов для контроляперегрузок - порог обнаружения перегрузки, порог снижения перегрузки ипорог сброса нагрузки. Разновидности этого механизма применяются приобнаружении перегрузок как в сетях ОКС7 [1, 64, 147, 241, 246], так и вмультисервисных сетях, где применяется протокол установления сессий SIP[188, 208].В этом разделе диссертационной работы проведен анализ механизмовконтроля перегрузок SIP-серверов. Основные принципы этих механизмовопределены в рекомендациях IETF (IETF RFC 3261, RFC 7339, RFC 7415), а встатьях [183, 214, 217, 235] показано, что они построены с использованиемгистерезисного управления.

Развернутый обзор методов управления нагрузкойдля сетей ОКС7 и сетей SIP-серверов, а также механизмов контроля перегрузокSIP-серверов был разработан в [1] при участии автора диссертационной работы.Автор принимал участие и руководил исследованиями в области контроляперегрузокSIP-серверовуправлениянагрузкой,-разработалобосновалбазовыеформализациюмоделигистерезисногозадачоптимизацииипараметров порогового управления нагрузкой, а также исследовал особенностимоделирования группового поступления сигнальных сообщений на обработкусервером протокола SIP.Для сетей сигнализации гистерезисное управление было разработано МСЭдля ОКС7 в стандартах Q.700. В том числе, в стандате Q.70431 определены тритипа перегрузок: перегрузка звена сети; перегрузка маршрута; перегрузкапункта сигнализации.

Обработка перегрузки в ОКС7 включает в себя дваэтапа - обнаружение перегрузки и действия по ее предотвращению. Дляобнаружения перегрузки производится контроль числа сообщений в очереди, адействия по устранению перегрузки заключаются в ограничении входящего31ITU-T Recommendation Q.704 (07/1996): Signalling System No.7 – Message Transfer Part,Signalling network functions and messages . - ITU-T, July, 1996.- 120 -потока сигнальных сообщений. Ниже в главе показано, что обнаружениеперегрузки осуществляется введением в буфере передачи соответствующегопорога, а действием по предотвращению перегрузки является снижениеинтенсивности входящего потока сообщений. Кроме этого, для обнаруженияперегрузки предусмотрен также порог сброса, при этом действием попредотвращению перегрузки является сброс поступающих сообщений.

Воизбежание осцилляции очереди при уменьшении очереди ниже порогаобнаружения перегрузки возврат к нормальной нагрузке происходит не сразу, аспустя некоторое время. Для этого в буфере передачи определен порогсниженияперегрузки.Соответствующийалгоритминоситназваниегистерезисного управления нагрузкой. Отметим, что для порога сброса нагрузкигистерезисное управление не применяется32.Кроме того, в разделах 4.1 и 4.2 исследованы механизмы контроляперегрузок SIP-серверов согласно обзору [1], разработанному при участииавтора диссертационной работы. Во-первых, согласно документам IETFдетальноразобранытиповыепримерыобнаруженияперегрузок(IETFRFC 5390), проблемы разработки механизмов и требования к механизмамконтроля (IETF RFC 6357).

Во-вторых, введены типы управления перегрузкамии классифицированы механизмы контроля перегрузок SIP-серверов. Следуетотметить, что в стандартах IETF понятие гистерезисного управления не имеетявного определения, но в ряде статей [183, 214, 217, 235], а также в работахавтора диссертационной работы [1, 38, 42, 52, 56, 124-126, 167, 168, 232],исследованы подобные механизмы по устранению перегрузок SIP-серверов. Вэтих статьях предложены также различные модели для анализа параметров ииндикаторовуправленияперегрузками.Сиспользованиемпонятиягистерезисного управления, введенного ранее для сетей ОКС7, в диссертации сединых позиций построены типовые модели управления перегрузками SIPсерверов в виде СМО с пороговым управлением.Управление потоком сигнальных сообщений и обнаружение перегрузокзвена сети ОКС7 основано на процедуре гистерезисного управления нагрузкой,причем одной из первых публикаций в этой области является статьяК.Е.

Самуйлова32[64].ПроцедурагистерезисногоуправлениянагрузкойITU-T Recommendation Q.752 (06/1997). Monitoring and measurements for Signalling SystemNo. 7 networks. - ITU-T, June 1997.- 121 -реализует контроль за состоянием очереди в буфере передачи и управлениесигнальным трафиком на основании данных контроля.Для определения статуса перегрузки используют три порога - порог H1обнаружения перегрузки (onset), порог L1 снижения перегрузки (abatement) ипорог R1 сброса нагрузки (discard), а статусы перегрузки определены длямеждународнойинациональнойверсийсистемысигнализации.Всегоиспользуются четыре значения статуса перегрузки:0, нормальная нагрузка;si, уровень i перегрузки, i  1, 2,3.Используется также статус сброса нагрузки при этом используются тризначения статуса сброса нагрузки:0, нет сброса;ri, уровень i сброса, i  1, 2.На рис. 4.1 показан схема изменения статуса перегрузки в зависимости отдлины очереди сообщений в буфере для случая s  0,1 .

В начальномсостоянии значение статуса перегрузки s  0 и это значение сохраняется до техпор, пока заполненность буфера не достигает значения H1 порога обнаруженияперегрузки. Когда длина очереди в буфере достигла значения H1 , значениестатуса перегрузки изменяется на s  1 . При дальнейшем росте очереди допорога R1 сброса нагрузки, а также при ее уменьшении до порога L1 сниженияперегрузки значение статуса перегрузки не изменяется, т.е.s  1 . Приуменьшении заполненности буфера до порога L1 снижения перегрузки значениестатуса перегрузки опять изменится на s  0 .shПорог сниженияперегрузкиПорог обнаруженияперегрузкиПорог сбросанагрузкиСнижение перегрузки1r 1r 0СтатусперегрузкиДлинаочередиr 00L1Рост перегрузкиH1R1  1 R1n- 122 -Рис.

4.1. Изменение статуса перегрузкиНа рис. 4.2 показана качественная зависимость интенсивности   s, r , n сигнальной нагрузки от длины n очереди в буфере передачи для процедурыгистерезисного управления. При обнаружении перегрузки при длине очередиn  H1 нормальное значение  интенсивности нагрузки снижается до величины  . В случае, когда длина очереди достигает значения n  R1 , происходит сброснагрузки, т.е.   s, r , n  =0 для n  R1 .

При последующем уменьшении очереди дозначения n  R1 величина интенсивности нагрузки восстановится до значения  и сохранится до момента достижения длиной очереди значения n  L1 , когдавосстанавливается нормальное значение интенсивности нагрузки  .sh,,rr,,nnПорог сниженияперегрузкиПорог обнаруженияперегрузкиПорог сбросанагрузкиРост перегрузки0, rr 00sh0,s h1,1,rr  00Снижение перегрузкиr 10L1  1 L1H1 H1  1R1  1 R1nРис. 4.2. Гистерезисное управление сигнальной нагрузкойРекомендациями МСЭ определена возможность наличия нескольких групппорогов, как это показано на рис.

4.3. Заметим, что на рисунке Ri  Li 1 , хотявозможен и другой случай, который в диссертации не рассматривается потому,что метод анализа остается прежним.Ri 1 H i 1 Li 1Ri H i LiНаправлениепередачиРис. 4.3 Группы порогов в буфере передачи- 123 -На рис. 4.4 показана схема изменения статуса перегрузки для двух групппорогов, т.е. s, r 0,1, 2 . Следует обратить внимание на то, что для s  1значение статуса сброса изменяется с r  0 на r  1 при достижении длинойочереди значения n  R1 . Аналогично, для s  2 значение статуса сбросаизменяется с r  1 на r  2 при достижении длиной очереди значения n  R2 .shr 0r 1r2Снижение перегрузкиСтатус перегрузки21Длинаочереди0H1  1 H1 R1  1 R1L1  1 L1L2  1 L2H 2 H 2  1 R2  1 R2nРост перегрузкиРис.

4.4. Изменение статуса перегрузки для двух групп пороговНа рис. 4.4 показано, что в рассматриваемом случае для двух групппорогов при управляющих воздействиях получаются две гистерезисные петли, иэто видно из графика на рис. 4.5.  s, r , n   h, r , n 0L1  1L1H1  1 R1  H1L2  1L2H 2  1 R2  H 2nРис. 4.5. Двухуровневое гистерезисное управление нагрузкойдля случая R1 = H1 , R2 = H 2Качество управления может быть оценено по нескольким показателямэффективности, например, по вероятности нахождения СМО в множестве- 124 -состояний нормальной нагрузки или в множестве состояний перегруженности.Кроме того, оценка может быть дана и по некоторым другим показателямэффективности управления [1, 112, 115], которые не являются предметоманализа в диссертационной работе, и для них приведены лишь некоторыеупрощенные примеры.

Например, в ОКС7 при возникновении перегрузки намаршруте необходимо перенаправить избыточный потк сообщений по другомумаршруту с целью предотвращения перегрузки очееди в случае пиковойнагрузки в транзитном узле сети. В противном случае очередь будетпереполнена, а избыточный поток сброшен. При эффективном управлениипороги в очереди должны быть выбраны так, чтобы управление былореализовано не на пике перегрузки, а в его начале. Кроме того, управлениедолжен быстро реагировать на снижение перегрузки и возвращать систему внормальный режимфункционирования. Еще одним примером показателяэффективности гистерезисного управления является наличие осцилляцииочереди около пороговых значений в буфере передачи.Рассмотримтеперьвероятностныепоказателиэффективностигистерезисного управления нагрузкой [1], показанного на рис.

4.5. При этом подсостоянием системы будем понимать тройку s, r , n   Xи представиммножество всех состояний X системы в виде разбиения X = X0  X1  X2 , гдеX 0 множество состояний нормальной нагрузки, X1 множество состоянийперегрузки уровня i = 1 , X 2 множество состояний перегрузки уровня i  2.Нетрудно убедиться, чтоX0   s, r, n  : s  0, r  0, 0  n  L1X1  X11  X12   s, r, n  : s  1, r  0, L1  n  R1   s, r , n  : s  1, r  1, R1  n  H 2  ;X2  X21  X22   s, r , n  : s  2, r  1, L2  n  R2    s, r , n  : s  2, r  2, n  R2  .Теперь можно определить искомые показатели эффективности управления– вероятности Pi  P  Xi  , i  0,1, 2 . Качество функционирования системынапрямую связано с вероятностью P0 пребывания системы в множествесостояний нормальной нагрузки, т.е.

Характеристики

Список файлов диссертации