- •1. Введение
- •1.1. Основные задачи оптимизации локальных сетей
- •1.2. Критерии эффективности работы сети
- •1.2.1. Время реакции
- •1.2.2. Пропускная способность
- •1.2.3. Показатели надежности и отказоустойчивости
- •2. Параметры оптимизации транспортной подсистемы
- •2.1. Влияние на производительность сети типа коммуникационного протокола и его параметров
- •2.1.1. Номинальная и эффективная пропускная способность протокола
- •2.1.2. Влияние на производительность алгоритма доступа к разделяемой среде и коэффициента использования
- •2.1.3. Влияние размера кадра и пакета на производительность сети
- •2.1.4.Назначение максимального размера кадра в гетерогенной сети
- •2.1.5. Время жизни пакета
- •2.1.6. Параметры квитирования
- •2.1.7. Сравнение сетевых технологий по производительности: Ethernet, TokenRing, fddi, 100vg-AnyLan, FastEthernet, atm
- •2.1.8. Сравнение протоколов ip, ipx и NetBios по производительности
- •2.2. Влияние широковещательного служебного трафика на производительность сети
- •2.2.1. Назначение широковещательного трафика
- •2.2.2. Поддержка широковещательного трафика на канальном уровне
- •2.2.3. Широковещательный шторм
- •2.2.4. Поддержка широковещательного трафика на сетевом уровне
- •2.2.5. Виды широковещательного трафика
- •2.2.5.1. Широковещательный трафик сетей NetWare
- •2.2.5.2. Широковещательный трафик сетей tcp/ip
- •2.2.5.3. Широковещательный трафик сетей NetBios
- •2.2.5.4. Широковещательный трафик мостов и коммутаторов, поддерживающих алгоритм SpanningTree
- •2.2.5.5. Ограничение уровня широковещательного трафика в составных сетях с помощью техники спуфинга
- •2.3. Влияние топологии связей и производительности коммуникационных устройств на пропускную способность сети
- •2.3.1. Разделяемая среда передачи как причина снижения производительности сети
- •2.3.2. Повышение производительности путем сегментации сети мостами и коммутаторами
- •2.3.2.1. Разделение общей среды с помощью локальных мостов
- •2.3.2.2. Требования к пропускной способности моста
- •2.3.2.3. Сегментация сетей с помощью коммутаторов
- •2.3.2.4. Оценка необходимой общей производительности коммутатора
- •2.3.3. Влияние маршрутизаторов на производительность сети
- •2.3.4. Как интерпретировать результаты тестирования мостов, коммутаторов и маршрутизаторов
- •2.4. Типичные ошибочные ситуации: влияние на производительность и диагностика
- •2.4.1. Типичные ошибки в кадрах
- •2.4.1.1. Ошибки в кадрах, связанные с коллизиями
- •2.4.1.2. Диагностика коллизий
- •2.4.1.3. Ошибки кадров Ethernet, связанные с длиной и неправильной контрольной суммой
- •2.4.1.4. Ошибки кадров Ethernet в стандарте rmon
- •2.4.2. Типичные ошибки при работе протоколов
- •2.4.2.1. Несоответствие форматов кадров Ethernet
- •2.4.2.2. Потери пакетов и квитанций
- •2.4.2.3. Несоответствие разных способов маршрутизации в составной сети
- •2.4.2.4. Несуществующий адрес и дублирование адресов
- •2.4.2.5. Превышение значений тайм-аута и несогласованные значения тайм-аутов
- •2.5. Настройка параметров аппаратных и программных средств конечных узлов
- •2.5.1. Оптимизация операционных систем
- •2.5.1.1. Критерии оптимизации ос
- •2.5.1.2. Понятие "узкое место"
- •2.5.2. Процедуры оптимизации WindowsNt с помощью утилиты PerformanceMonitor
- •2.5.2.1. Характеристика PerformanceMonitor
- •2.5.2.2. Наблюдение за потреблением ресурсов процессора, дисков и памяти
- •2.5.2.3. Оптимизация сетевого оборудования
- •2.5.2.4. Оптимизация сервиса рабочей станции
- •2.5.2.5. Оптимизация сервера
- •2.5.2.6. Оптимизация режима работы протокола smb
- •2.5.3. Настройка подсистемы ввода-вывода рабочих станций и серверов
- •2.5.3.1. Оптимизация дискового кэша
- •2.5.3.2. Использование raid-массивов для повышения производительности
- •3. Инструменты мониторинга и анализа сети
- •3.1. Классификация средств мониторинга и анализа
- •3.1.1. Системы управления
- •3.1.2. Встроенные средства мониторинга и анализа сетей
- •3.1.2.1. Агенты snmp
- •3.1.2.2. Агенты rmon
- •3.1.3. Анализаторы протоколов
- •3.1.4. Оборудование для диагностики и сертификации кабельных систем
- •3.1.4.1. Основные электромагнитные характеристики кабельных систем
- •3.1.4.2. Сетевые анализаторы
- •3.1.4.3. Кабельные сканеры
- •3.1.4.4. Тестеры
- •3.2. Продукты для мониторинга и анализа
- •3.2.1. Обзор популярных систем управления: hpOpenView, SunSoftSolstice, CabletronSpectrum, ibmNetView
- •3.2.2. Система управления сетями Optivity
- •3.2.2.1. Динамическое обнаружение конфигурации сети
- •3.2.2.2. Программное конфигурирование сети
- •3.2.2.3. Интегрированное управление маршрутизаторами
- •3.2.2.4. Анализ и управление производительностью на основе стандарта rmon
- •3.2.2.5. Упреждающий анализ ошибок и проблем
- •3.2.2.6. Управление устройствами в реальном масштабе времени
- •3.2.2.7. Дополнительные управляющие средства и утилиты
- •3.2.3. Технические характеристики популярных анализаторов протоколов
- •3.2.4. Продукты мониторинга и анализа сетей компании NetworkGeneral
- •3.2.4.1. Foundation Agent, Foundation Probe, Foundation Manager
- •3.2.4.2. Семействопродуктов Distributed Sniffer System
- •3.2.4.3. Портативные анализаторы
- •3.2.4.4. Дополнительные продукты
- •3.2.5. Анализатор протоколов laNalyser компании Novell
- •3.2.6. Продукты компании Microtest
- •3.2.6.1. Многофункциональное устройство Compas компании Microtest
- •3.2.6.2. Кабельные сканеры компании Microtest
- •3.2.7. Средства мониторинга и анализа компании Fluke
- •3.2.7.1. Особенности 68x Enterprise lanMeter
- •3.2.7.2. Функциональные возможности
- •3.2.7.3. Средства анализа протоколов стека NovellNetWare
- •3.2.7.4. Средства анализа протоколов стекаTcp/ip
- •3.2.7.5. Дополнительные функции анализа стека tcp/ip
- •3.2.7.6. Средства анализа протокола NetBios
- •3.2.7.7. Функции проверки аппаратуры и кабелей
- •4. Использование моделирования для оптимизации производительности сети
- •4.1. Методы аналитического, имитационного и натурного моделирования
- •4.2. Модели теории массового обслуживания
- •4.3. Специализированные системы имитационного моделирования вычислительных сетей
- •4.4. Система имитационного моделирования comnet компании caciProducts
- •4.4.1. ComnetBaseliner
- •4.4.2. Comnetiii
- •4.4.2.1. Общая характеристика
- •4.4.2.2. Типы узлов
- •4.4.2.3. Каналы связи и глобальные сети
- •4.4.2.4. Рабочая нагрузка
- •4.4.2.5. Протоколы
- •4.4.2.6. Представление результатов
- •4.4.3. ComnetPredictor
- •4.5. Построение пилотных проектов проектируемых сетей
2.5.3. Настройка подсистемы ввода-вывода рабочих станций и серверов
При обмене данными между двумя узлами сети информация проходит по следующему пути:
диск компьютера 1- оперативная память компьютера 1 - сетевой адаптер компьютера 1 - сеть - сетевой адаптер компьютера 2 - оперативная память компьютера 2 - диск компьютера 2.
Каждый этап выполнения операции обмена непосредственно влияет на общее время ее выполнения, а, следовательно, на пропускную способность сети. Поэтому оптимизировать необходимо не только параметры коммуникационных протоколов операционной системы компьютера и сетевого адаптера, но и параметры подсистемы ввода-вывода, отвечающей за доступ к диску.
2.5.3.1. Оптимизация дискового кэша
Дисковый кэш - это область оперативной памяти, которая используется для временного буферного хранения блоков данных, хранящихся на диске. При обращении к данным на диске операционная система всегда сначала проверяет наличие этих данных в кэше оперативной памяти, а в случае их отсутствия выполняет реальную операцию обращения к диску. Поцент "попадания в кэш" при обращении к данным сервера существенно ускоряет работу сервера.
Операционные системы стараются хранить в кэше наиболее часто используемые в текущий момент времени данные. Для этого используются различные алгоритмы, основанные на запоминании частоты обращения к данным.
На эффективность работы дискового кэша влияют не только параметры алгоритма его заполнения и вытеснения, но и в первую очередь размер оперативной памяти, отводимой под кэш.
Для оптимизации размера дискового кэша используются различные средства мониторинга операционной системы, с помощью которых можно наблюдать процент попадания в кэш при выполнении обращений к данным сервера. Так как оперативная память - дефицитный ресурс компьютера, то необходимо найти ту границу размера кэша, при которой время доступа к дисковым данным становится меньше некоторой пороговой векличины, соизмеримой с временем выполнения других операций по обмену данными по сети - задержками, вносимыми сетевым адаптером и сетевой средой вместе с коммуникационным оборудованием.
2.5.3.2. Использование raid-массивов для повышения производительности
Главными характеристиками дискового накопителя являются его емкость, быстродействие и надежность. Требуемая емкость диска (или дисков) определяется задачами пользователей сети и требованиями к развитию системы.
Показателями быстродействия диска являются две характеристики - среднее время доступа к диску, зависящее от времени перемещения головок между дорожками диска, и скорость передачи данных между диском и контроллером диска. Кроме того, для оценки производительности дисков, используемых для хранения баз данных, удобной характеристикой является скорость транзакций, обычно измеряемая в количестве вводов/выводов в секунду. Предлагаемые на рынке диски имеют в основном два типа интерфейса между диском и контроллером диска: IDE и SCSI (с его разновидностями - SCSI-2 и FastSCSI-2). Требуемую скорость передачи данных обеспечивает интерфейс SCSI, к тому же он позволяет подключить к одному контроллеру до 7 дисков, что не может интерфейс IDE. Поэтому для файл-серверов в сетях с количеством пользователей больше 10 желательно использовать диски с интерфейсом SCSI. Желательно, чтобы контроллер диска имел большую кэш-память, в этом случае обмен с дисками значительно ускоряется.
Для обеспечения надежного хранения данных на дисках в файл-серверах широко используются дисковые массивы - так называемые RAID-массивы (RedundantArrayofInexpensiveDisks - избыточные массивы недорогих дисков). Для компьютера дисковый массив представляется одним диском. Существуют различные схемы организации внешней памяти на основе набора дисков - RAID-уровни. Одни из них повышают только надежность, другие - только скорость доступа к данным, а некоторые - сочетают в себе оба эти достоинства. При этом, немаловажным обстоятельством является степень избыточности оборудования, требуемая для реализации того или иного уровня RAID, которая влияет на экономичность выбранного решения.
УровеньRAID-0 повышает скорость доступа к данным за счет их расщепления. Общий для дискового массива контроллер передает данные параллельно на все диски, при этом первый байт данных записывается на первый диск, второй - на второй и т. д. Время доступа при выполнении одной операции ввода-вывода сокращается за счет одновременности операций записи/чтения по всем дискам массива. В параллельном дисковом массиве должен использоваться специальный контроллер, обеспечивающий синхронизацию дисководов. Понятно, что надежность этой схемы по сравнению с одиночным диском в общем случае не только не повышается, а становится ниже, действительно вероятность отказа возрастает, из-за увеличения числа дисков. Зато уровень RAID не создает избыточности данных в дисковом массиве.
УровеньRAID-1 реализует зеркальную запись на диски. Второй (или резервный) диск дублирует каждый основной диск. Если основной диск выходит из строя, зеркальный продолжает сохранять данные. Этот способ характеризуется высокой надежностью, сопровождаемой, однако, высокой избыточностью. Очевидно, что скорость доступа к данным не повышается.
Уровень RAID-2 используется в больших компьютерах и представляет собой способ побитного расслоения, который позволяет увеличить скорость доступа к данным за счет расспараллеливания запроса.
В реализацииRAID-3 используется массив из N дисков, запись на N-1 из них производится параллельно с побайтным (или блочным) расщеплением, как в методе RAID-0. N-ый диск используется для записи контрольной информации о четности. Диск четности является резервным. Если какой-либо диск выходит из строя, то данные остальных дисков плюс данные о четности резервного диска позволяют восстановить утраченную информацию. Уровень RAID-3 повышает как надежность, так и скорость обмена информацией, однако обладает избыточностью, хотя и меньшей, чем уровень RAID-1.
Уровень RAID-4 также использует один резервный диск для записи контрольной информации о четности, но расщепление происходит на уровне более крупных единиц данных - на уровне секторов. За счет этого может происходить независимый обмен с каждым диском. Скорость передачи данных не выше, чем у отдельного диска, однако, поскольку диски работают независимо, данные могут считываться одновременно со всех дисков. Это делает возможным одновременное выполнение нескольких операций ввода-вывода. Основным недостатком уровня RAID-4 является низкая скорость записи. Информация о четности должна корректироваться каждый раз, когда выполняется операция записи. Старые данные и старая информация о четности сначала должны быть считаны, а затем объединены с новыми данными, чтобы получить новую информацию о четности. Затем она должна быть записана на диск четности. Причиной значительного уменьшения скорости в методе RAID-4 является то, что после чтения старых данных и старой информации о четности каждый диск должен повернуться на один полный оборот до того, как новые данные и информация о четности могут быть записаны. Кроме того, при параллельном выполнении нескольких операций ввода-вывода могут возникать очереди при обращении к диску с контрольной информацией.
В уровнеRAID-5 используется метод, аналогичный RAID-4, но данные о контроле четности распределяются по дискам массива. Каждая команда записи инициирует ту же последовательность считывание-модификация-запись в нескольких дисках, как и в методе RAID-4. Поскольку информация о четности может быть считана и записана на несколько дисков одновременно, вероятность возникновения очередей к дискам уменьшается, а, следовательно, скорость записи по сравнению с уровнем RAID-4 увеличивается. Однако она все еще гораздо ниже скорости отдельного диска, метода RAID-1 или RAID-3.
Существуют и другие способы использования RAID-массивов. Иногда могут встречаться комбинации разных схем, например, уровень RAID-10 представляет собой расслоение (RAID-0) в сочетании с зеркальным отображением (RAID-1). Наиболее часто в дисковых подсистемах файловых серверов используются уровни RAID-1, RAID-3 и RAID-5.