48555 (588567), страница 7

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

Текст из файла (страница 7)

Рабочая нагрузка задается в виде набора заявок, где для каждой заявки указывается:

1. маршрут заявки;

2. размер запроса в байтах N_з;

3. время подготовки запроса в секундах T_з;

4. размер ответа в байтах N_о;

5. время подготовки ответа в байтах T_о;

6. время цикла заявки T_ц;

7. нужен ли ответ сервера на запрос;

Заявка в данном случае обозначает совокупность запроса, который готовится на клиенте, и необязательного ответа на запрос, который готовится на сервере.

Запрос на своем пути от клиента к серверу обычно проходит через множество коммутаторов. Должен существовать только один путь между двумя любыми узлами сети, и он задается в виде маршрута заявки. Ответ, если он передается, проходит по тому же пути, что и запрос, но в обратном направлении.

Первый узел, на котором обрабатывается запрос – это сам клиент. Под обработкой в данном случае понимается приготовление запроса клиентским приложением в течение времени T_з. Один клиент может одновременно готовить несколько запросов для передачи на один и тот же или разные сервера. Время подготовки запроса на клиенте определяется только T_з и не зависит от N_з.

От размера пакета N_з зависит время его передачи по моноканалу. С увеличением N_т это время увеличивается, однако эта зависимость не линейная и определяется множеством факторов.

Параметры T_о и N_о имеют значение только в том случае, если требуется передать ответ сервера на запрос клиента. Если это так, их смысл аналогичен T_з и N_з соответственно.

Обычно клиентское приложение обращается к серверу с запросами на чтение и запись в базу данных, загрузку WEB-страниц и т.д. В данном случае клиент обычно не посылает следующего запроса до тех пор, пока он не получит ответ на уже посланный запрос. Чтобы задать такое его функционирование, следует указать время цикла T_ц равным 0.

Довольно часто (например, на производстве) применяют датчики различных параметров, которые сообщают требуемую информацию через определенные равные промежутки времени. Эти промежутки времени следует указать в качестве времени цикла T_ц.

5.2.2 Описание работы модуля

5.2.2.1 Алгоритмическая основа

Так как данный модуль моделирует функционирование сети Ethernet в соответствии со стандартом IEEE 802.3, алгоритм его работы определяется указанным стандартом, подробно описанным в разделах -. Однако, имеют место некоторые обобщения и упрощения этого алгоритма, не оказывающие значительного влияния на достоверность имитационной модели.

5.2.2.2 Выбор кванта времени моделирования

Временные параметры функционирования сетей Ethernet обычно выражаются через время передачи одного бита при данной пропускной способности. Аналогично поступим в нашем случае.

Для моделирования был выбран минимальный промежуток, или квант времени t_min, равный 1 нс = 10^-9с, умножением которого на целое число n_x рассчитываются все необходимые задержки. Число n_t определяется следующим образом:

n_x = T_x / t_min ,

где T_x = требуемая задержка.

Например, передача одного байта при скорости передачи 1 Гбит/с займет: n_x = ( 1 / 10⁹ с) * 8 / 10^-9 с = 8 [квантов].

В моделируемой сети может быть несколько участков (доменов коллизий) с разными пропускными способностями. Каждому такому участку назначается свое n_x в зависимости от его пропускной способности.

При уменьшении t_min увеличивается точность моделирования, однако значительно возрастает вычислительная нагрузка. Поэтому предусмотрена возможность использования адаптивного минимального промежутка t_{min ад}. Например, если все участки сети работают на скорости передачи 10 Мбит/c, нет необходимости ждать каждому участку для передачи одного байта n_x = ( 1 / 10 * 10⁶ с) * 8 / 10^-9 c = 800 [квантов]. В этом случае целесообразней взять

t_{min ад} = t_min * n_x = 10^-9 с * 800 = 8 * 10^-7 c и адаптивное n_{x ад} = 1.

Значения n_{x ад} и t_{min ад} определяются участком сети с наибольшей пропускной способностью.

Время, необходимое для передачи одного байта информации в данном участке сети, мы будем называть тактом.

5.2.2.3 Описание структуры данных

Параметры устройств сети и заявок представляются в виде классов объектов на языке Object Pascal. Основными классами модуля являются:

1. Domain, представляющий домен коллизий сети Ethernet. Он имеет в своем составе переменные:

• TicsPerTact : integer – число квантов t_{min ад}, необходимое для передачи одного байта в этом домене.

• TicsLeft : integer – сколько осталось квантов времени до конца текущего такта.

• TotalTacts : int64 – суммарное число тактов, промоделированное в этом домене.

• FrameMinLength : byte – время, в течение которого возможно обнаружение коллизий.

• JobWaitTics : array of int64 – общее время ожидания каждой заявки в данном домене, включая время на ожидание в очереди.

• JobServicingTics : array of int64 – общее время ожидания каждой заявки в данном домене, без учета времени на ожидание в очереди

1. NetNode, представляющий такие узлы сети, как клиент, сервер или коммутатор. Он содержит переменные:

• Сonns : array [0..31] of integer – массив номеров доменов, к которым подключен этот узел. Как правило, для рабочей станции используется только одно подключение, для коммутатора – несколько.

• MaxTaskNumber : integer – максимальное число заявок, которые могут одновременно обрабатываться в этом узле.

• TotalTacts : int64 – суммарное число тактов, промоделированное в этом узле.

• JobWaitTics : array of int64 – общее время ожидания каждой заявки в данном узле, включая время на ожидание в очереди.

• JobServicingTics : array of int64 – общее время ожидания каждой заявки в данном узле, без учета времени на ожидание в очереди

1. NetJob, хранящий параметры каждой заявки. Большинство параметров уже описывалось выше. Это

• ReqSize : integer – размер запроса в байтах.

• AnsSize : integer – размер ответа в байтах.

• AnssNumber : integer – сколько нужно ответов на запрос клиента. Может принимать значения 0 или 1.

• CycleTyme : int64 – время цикла заявки.

Остальными параметрами заявки являются:

• Hops : array of integer – маршрут заявки, составленный из номеров узлов. Первым в этом списке идет номер клиента, последним – номер сервера. Между ними указываются номера коммутатором.

• HopDelays : array if int64 – массив задержек заявки в каждом узле. Времена подготовки на клиенте и обработки на сервере стоят в этом массиве на первом и последнем местах соответственно.

• FrameState : FrameStateType – текущее состояние заявки. Возможные состояния показаны на структуре имитационной модели в приложении. В программе они обозначены следующим образом:

FrameStateType = (

StInBuffer, – ожидание пакета во входном буфере узла;

StNetNode, – обработка пакета в узле;

StCanCollide, – передача начала пакета в канале;

StTransmission, – передача остатка пакета;

StPostWait, – ожидание полного освобождения канала после передачи;

StRandomWait, – пауза в передаче после возникновения столкновения;

StWaitForFree, – ожидание освобождения канала перед передачей;

StWaitForCycle ) – ожидание окончания цикла, если требуется.

1. NetWork, объединяющий три вышеперечисленных класса. Он содержит массивы объектов Domain, NetNode и NetJob.

Задание и хранение топологии сети, а также поиск пути между клиентом и сервером возлагается на другие модули Орлана.

5.2.3 Выходные данные модуля

Результаты моделирования хранятся в переменных JobWaitTics, JobServicingTics, TotalTacts, StatSuccCount. Их значения становятся доступными после окончания моделирования, их на их основе рассчитываются характеристики сети, интересующие сетевого администратора и пользователя.

5.2.3.1 Средняя длина очереди

Средняя длина очереди L для каждого узла Node или домена коллизий Dom и заявки Z рассчитывается следующим образом:

L:=Node.JobWaitTacts[Z] / Node.JobWaitTacts;

L:=Dom.JobWaitTacts[Z] / Dom.JobWaitTacts;

Значение JobWaitTacts для данного домена вычисляется так:

Dom.JobWaitTacts[i]:=

Dom.JobWaitTics[i] * Dom.TicsPerTact;

Средняя суммарная длина очереди для каждого узла или домена рассчитывается как сумма L по всем заявкам из массива Jobs.

5.2.3.2 Среднее время ожидания

Среднее время ожидания W в миллисекундах для каждого узла Node или домена Dom и заявки Z рассчитывается следующим образом:

W:=Node.JobWaitTics[Z] / Jobs[Z].StatSuccCount / nX;

W:=Dom.JobWaitTixs[Z] / Jobs[Z].StatSuccCount / nX;

Переменная StatSuccCount хранит число удачных передач заявки типа Z. Значение nX равно 10⁶ / n_{x min}.

Среднее суммарное время ожидания рассчитывается как сумма W по всем заявкам из массива Jobs.

5.2.3.3 Средняя загрузка

Средняя загрузка U в процентах для каждого узла Node или домена Dom от заявки Z рассчитывается так:

U:=Node.JobServicingTics[Z] * 100 / TotalTics;

U:=Dom.JobServicingTics[Z] * 100 / TotalTics;

где TotalTics – число квантов моделирования сети.

Суммарная загрузка узла или домена рассчитывается как сумма U по всем заявкам из массива Jobs.

5.2.3.4 Время отклика сети

Очевидно, что время, через которое пользователь получит ответ от сервера, равно времени обработки заявки W[Z]. Оно рассчитывается как сумма средних времен ожиданий заявки в каждом узле сети.

Имеет смысл также среднее время отклика сети Wzs, которое вычисляется так:

Wzs := Jobs[Z].StatSuccCount /

Lan.StatSuccCount * W[Z],

где Lan.StatSuccCount – сумма Jobs[Z].StatSuccCount по всем заявкам из массива Jobs.

5.2.4 Анализ расхождения результатов в аналитике и имитации при изменения времени моделирования в имитации

При моделировании сети следует решить вопрос о том, какоим выбрать интервал моделирования. Если взять его большим, результаты будут стабильными, то расчет модели потребует значительных ресурсов. Если же взять его слишком малым, может недопустимо уменьшиться точность. Для решения этой задачи были проведены исследования для определенной тестовой конфигурации сети. Одним из условия было малая средняя длина очереди в моноканале, то есть проверялись результаты моделирования для слабозагруженных участков. Фиксировалось:

1. Расхождение между аналитикой и имитацией для каждого класса заявок

2. Среднее расхождение между аналитикой и имитацией (для всех классов)

3. Расхождение между эталонным значением и полученным значением имитации для каждого класа заявок. В качестве эталонного значения берется значение в имитации для времени моделирования 10000 мс.

4. Среднее расхождение между эталоном и имитацией (для всех классов)

табл. 2. Время моделирования – 10000 мс

табл. 3 Время моделирования – 2000 мс

табл. 4 Время моделирования – 100 мс

табл. 5 Время моделирования – 7 мс

Сведем полученные результаты в таблицу, показывающую изменение среднего расхождения в зависимости от вида распределения и времени моделирования.

Характеристики

Список файлов ВКР