6.1.3. Выбор архитектурных решений построения сети в типовом офисе

В настоящее время считается общепризнанной необходимость использования в корпоративных сетях централизованных высоко производительных серверов, оптимизируемых в части дисковых систем и устройств ввода/вывода в зависимости от приложений, на которые они рассчитаны. Централизованные серверы оказывают огромное влияние на вид трафика, принимая информацию от всех рабочих групп (клиентов) и перегружая магистральную сеть. Для снижения перегрузки в ней широко применяют коммутирующие концентраторы, реализующие технологию коммутации. Расширение сети при этом достигается простым добавлением коммутаторов или новых портов, а также комбинированием технологии коммутации с новыми высокоскоростными технологиями. Для увеличения пропускной способности магистрали сервера обычно используют коммутаторы класса 1, которые могут быть автономными или интегрированными в концентратор, имеют низкую стоимость, высокую производительность, малое число портов (один высокоскоростной вход со скоростью обмена 100 Мбит/с и несколько входов, ориентированных на сеть Ethernet со скоростью обмена 10 Мбит/с).

В сети клиент-сервер с использованием коммутирующих концентраторов между Ethernet и магистральной сетью (FDDI) возникают задержки из-за коммутации, которые следует учитывать при оценке серверов и ИС в целом. Максимальная задержка в коммутирующей матрице (в предположении, что рабочий режим пакетной коммутации допускает контроль ошибок, управление потоками информации, фильтрацию пакетов и т.д.) вычисляется для пакета средней длины, который в сетях типа Ethernet со средним трафиком равен 1100 байт. Это означает, что среднее время задержки в коммутаторе, равное средней длине пакета в битах, деленной на скорость передачи в линии, составляет менее одной миллисекунды.

Кроме этого требуется время на обработку пакета, обычно около 0,025 мс. Таким образом, средняя задержка в коммутирующей матрице в данном случае будет около одной миллисекунды, а полная задержка с учетом ожидания в очереди к серверу будет немного превышать 1 мс, если загрузка отдельных сегментов сети не превышает 25 %. Если же загрузка выше, то время ожидания в очереди ω может заметно возрасти в соответствии с формулой [16]

_M

ω=(Σ_i ν_i )/(1-R),

ⁱ⁼¹

где _i – загрузка потоком заявок i-го типа; ν_i – среднее время обслуживания одной заявки i-го типа; R – общая загрузка; М – количество обслуживаемых заявок.

Наибольшая производительность сервера может быть достигнута при таком трафике, когда сервер еще не вошел в область высоких перегрузок (с коэффициентом загрузки > 0,8) и когда интенсивность поступления заявок на обслуживание становится  равной пропускной способности сервера с учетом среднего времени ответа Т (V=1/T). При дальнейшем увеличении интенсивности трафика среднее время ожидания заявок начинает возрастать более резко, а фактическая производительность обработки документов и запросов уменьшаться.

Существенное повышение эффективности и экономичности ИС достигается за счет использования «многоэтажной» архитектуры сети, когда клиенты замыкаются на низкоскоростные концентраторы (10 Мбит/с), а те в свою очередь – на коммутирующую матрицу высокоскоростного коммутатора (100 Мбит/с). При этом пропускная способность сети может составлять до 260 Мбит/с, тогда как при «плоской» архитектуре она ограничивается пропускной способностью каналов магистральной сети 100 Мбит. При дальнейшем увеличении интенсивности трафика среднее время ожидания заявок начинает возрастать более резко, а фактическая производительность обработки документов и запросов уменьшаться.