Олифер В.Г., Олифер Н.А. - Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы (4-ое изд.) - 2010 - обработка (953099), страница 43
Текст из файла (страница 43)
Естественно, эти яетоды применяются ко всем характеристикам производительности сети, так как все они валяются случайными величинами. Активные и пассивные измерения в сети Дзя того чтобы оценить. некоторую характеристику производительности сети, необходимо ароэестн определенные измерения на последовательности пакетов, поступающих на неяпорый интерфейс сетевого устройства. Сушествует два типа измерений в сети: активные аиерення н пассивные измерения.
Латнавые измерения основаны на генерации в узле-источнике специальных «измерительэнхэ пакетов. Эти пакеты должны пройти через сеть тот же путь, что и пакеты, характе- 172 Глава б. Сетевые характеристики Клиент приложения А Сервер приложения А Сервер-генератор Сервер-измеритель Рис. 6.Я. Схема активных измерений Однако измерительные пакеты не должны генерироваться слишком часто, иначе нагрузка сети может существенно измениться, и результаты замеров будут отличаться от тех, которые были бы получены в отсутствии юмерительных пакетов. Другими словами, измерения не должны менять условий работы сети.
Обычно интенсивность генерации измерительных пакетов не превосходит 20 — 50 пакетов в секунду. Существует специальное программное обеспечение, которое генерирует юмерительные пакеты и измеряет их характеристики по прибытию на сервер-измеритель. Возникает естественный вопрос зачем нужно решать столько проблем: размещать дополнительное оборудование, создавать условия для измерительных пакетов, близкие к условиям обработки оригинальных пакетов, и в то же время стараться не изменить нагрузку сети? Не проще ли измерять параметры реальных пакетов? Ответ заключается в том, что активная схема упрощает процесс проведения измерений и позволяет добиться их высокой ристики которых мы собираемся оценивать.
Измерения в узле назначения проводятся на последовательности «измерительных» пакетов. Рисунок 6А иллюстрирует идею активных измерений. Пусть мы хотим измерить задержки пакетов некоторого приложения А, которые передаются от компьютера-клиента приложения А компьютеру-серверу приложения А через сеть. Вместо того чтобы пытаться измерить задержки пакетов, генерируемых клиентским компьютером, мы устанавливаем в сети два дополнительных компьютера: сервер-генератор и сервер-измеритель. Сервер- генератор генерирует измерительные пакеты (показанные на рисунке серым цветом), а сервер-измеритель измеряет задержки этих пакетов. Для того чтобы измеряемые значения были близки к значениям задержки пакетов приложения А, нужно, чтобы измерительные пакеты проходили через сеть по тому же пути, что и пакеты приложения А, то есть нужно постараться подключить сервер-генератор и сервер-измеритель по возможности ближе к оригинальным узлам.
В нашем примере такое приближение достигнуто за счет подключения дополнительных узлов к портам тех же коммутаторов 51 и 52, к которым подключены оригинальные узлы. Кроме того, нужно, чтобы измерительные пакеты как можно больше «походили» на оригинальные пакеты — размерами, прюнаками, помещенными в заголовки пакетов. Это требуется для того, чтобы сеть обслуживала' их так же, как оригинальные пакеты. 173 Производительность Клиент приложения А Сервер приложения А Сервер-измеритель Рис. 6.6. Схема пассивных измерений Приводя аргументы в пользу схемы активных измерений, мы, в сущности, описали проЙемм, которые приходится решать при использовании схемы пассивных измерений: апжпостн синхронизации клиента и сервера, дополнительные и неопределенные задержки, вносимые универсальными мультпрограммными операционными системами ипх компьютеров, отсутствие в заголовке используемых приложением пакетов поля для мрппоса по сети временнбй отметки.
Чпстичпо эти проблемы решаются за счет использования отдельного сервера-юмерителя. Зкт сервер принимает тот же входной поток пакетов, что и один из узлов, участвующий ппбиепе пакетами, характеристики которых нужно измерить (на рисунке показан случай, вкдп сервер-измеритель ставится в параллель с сервером приложения А).
Для того что(и сервер-измеритель получал тот же входной поток пакетов, что и оригинальный узел, точности. Так как сервер-генератор создает измерительные пакеты, то он легко может использовать специальный формат пакетов для того, чтобы поместить в них необходимую для измерения информацию, например временную отметку (Г1ше-з1ашр) отправки пакета.
Затем сервер-измеритель использует эту временную отметку для вычисления времени эпдержки. Очевидно, что для того чтобы измерения задержки были точными, нужна хорошая синхронизация сервера-генератора и сервера-измерителя. Так как в схеме активнь х иэиерений они представляют собой выделенные узлы, такой синхронизации добиться проще, чем в случае синхронизации клиента и сервера приложения А, которые чаще всего представляют собой обычные компьютеры.
Кроме того, иногда у инженеров, проводящих измерения, просто нет доступа к компьютерам, на которых работают приложения, чтобы установить там программное обеспечение для требуемых измерений поступающих пакеюв. А если такой доступ и существует, то операционные системы клиента и сервера и их пппаратная платформа, скорее всего, не оптимизированы для точных юмерений временных патервалов, а значит, вносят большие искажения в результаты (например, за счет задержек программы измерений в очереди к центральному процессору). Однако преимущества активной схемы юмерений не являются абсолютными.
В некоторых ситуациях более предпочтительной является схема пассивных измерений. Пассмвные измерения основаны на измерениях характеристик реального трафика. Эту схему иллюстрирует рис. 6.5. 174 Глава 6. Сетевые характеристики обычно прибегают к дублированию измеряемого трафика на порт, к которому подключен сервер-измеритель. Такую функцию, называемую зеркализацией портов, поддерживают многие коммутаторы локальных сетей. Сервер-измеритель может работать под управлением специализированной операционной системы, оптимизированной для выполнения точных измерений временньгх интервалов. Сложнее решить проблему синхронизации.
Некоторые протоколы переносят временнйе отметки в своих служебных полях, так что если, например, приложение А использует такой протокол, то часть проблемы решается. Однако и в этом случае остается открытым вопрос о точности системного времени в компьютере клиента приложения А; скорее всего она невысока. Поэтому в пассивном режиме измеряют те характеристики, которые не требуют синхронизации передатчика и приемника, например оценинают долю потерянных пакетов.
Возможным вариантом пассивной схемы измерений является отсутствие выделенного сервера-измерителя. Некоторые приложения сами выполняют измерения задержек поступающих пакетов, например такими функциями обладают многие приложения 1Р- телефонии и видеоконференций, так как информация о задержках пакетов помогает определить возможную причину неудовлетворительного качества работы приложения. СТАНДАРТЫ ИЗМЕРЕНИЯ Как и в любой области, а сфере измерений имеются стандарты, создающие основу для одинаковой трактовки наиболее важных характеристик производительности сати. Разработкой таких стандартов занимается рабочая группа 1ЕТР под названием 1РРМ (1Р Рег1опаапсе Мегпсз — метрики производительности 1Р-сетей).
И хотя из названия группы видно, что ее стандарты ориентированы на характеристики именно 1Р-пакетов, зти стандарты носят достаточно общий характер, так что за исключением некоторых деталей могут применяться как основа для описания характеристик любых других протоколов (что я происходит на практике). Каждый стандарт имеет однотипную структуру Сначала характеристика описывается как случайная величина, то есть дается определение ее единичного значения, которое является также значением ее единичного измерения.
Затем дается описание того, что понимается под последовательностью замеров, то есть дается описание того, как правильно получить выборку значений характеристики. И наконец, приводятся рекомендуемые статистические оценки, которыми следует пользоваться ври обработке полученной выборки значений. Обмчно стандарты группы 1РРМ оставляют значительную свободу а выборе той или иной статистической оценки, рекомендуя несколько возможнмх оценок, например среднее значение, квантиль и максимальноезначение. Характеристики задержек пакетов В этом разделе мы более формально рассмотрим характеристики произнодительности сети, относящиеся к задержкам и потерям пакетов. Односторонняя задержка пакетов (Опе- 1згау 1)е!ау Мегйс, ОЖ1)) входит в число стандартов 1РРМ и описана в ЕРС 2679 (Пир://Вягчгдегт.огд!гтс/г(с2679.Гхт).
Единичное значение этой метрики описывается как время передачи пакета определенного типа между некоторыми двумя узлами сети. Под определенным типом понимается пакет, который имеет определенный набор заранее заданных признаков; стандарт жестко не оговаривает эти признаки, но указывает, что ими могут быть, например, размер пакета, тип приложения, сгенерировазшего пакет, тип протокола транспортного уровня, который доставил пакет, а также некоторые другие.
Смысл используемого набора признаков состоит Производительность этом, чтобы выделить из общего потока пакетов, приходящего в узел назначения, те паке- ты, характеристики которых интересуют специалиста, проводящего измерения. Единичное значение односторонней аадержкн пакетев опреднлнниа квк ннарвая времени макну моментом номеныннн в нсходацую линию сммн первого бита нФкнгн ундвм.отпревнтннвм'И моментом приеме последнего бите пакета с входецвй линии свнвмувца-нвгйгнй(едн." Так как в этом определении учитывается время буферизации пакета узлом-получателем, то задержка зависит от размера пакета, и для получения сопоставимых результатов желательно в определении типа пакетов задавать определенный размер пакета.
КгС 2679 не поясняет, почему было выбрано определение задержки, зависящее от размера пакета, но можно предполагать, что это связано с удобством измерения времени прихода пакета, так цак программно его можно измерить только после завершения записи всего пакета в буфер оцерацнонной системы. Да и понять, относится ли пакет к нужному типу, при получении только его первого бита также невозможно. В том случае, если пакет не прибыл в узел назначения за некоторое достаточно большое время (точное значение оставлено разработчику системы измерений), то пакет считается утерянным, а его задержка неопределенной (ее можно полагать равной бесконечности). Логледоващельность замеров рекомендуется выполнять в случайные моменты времени, подчиняющиеся распределению Пуассона.
Такой порядок выбора времени замеров позмщяет избежать возможной синхронизации измерений с любыми периодическими флюктуацнями в поведении сети, так как такая синхронизации может существенно исказить наблюдаемую картину. И, наконец, КРС 2679 рекомендует использовать следующие статистические оценки для одностороннего времени задержки: (1 квантиль для некоторого процента, при этом само значение процента не оговаривается; (2 среднее значение задержки; ь«минимальное значение задержки (в выборке).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
