2014-09 Инфокоммуникационные системы и сети / сети-учебники / Л2 теория оптимизации сети

ТЕОРИЯ ОПТИМИЗАЦИИ СЕТЕЙ

К возможным целям оптимизации сетей относятся уменьшение времени реакции настольного компьютера пользователя, повышение эффективности приложений, полная реализация возможностей аппаратных и программных платформ и линий связи, организация четкого взаимодействия между пунктами объединенной сети.

Измерение времени реакции

Уменьшение времени реакции необходимо в тех случаях, когда у пользователя локальной сети или объединенной сети появляются нарекания по поводу производительности на уровне рабочих станций. Проблемы производительности на уровне пользовательского компьютера могут быть связаны с конфигурацией и функционированием рабочей станции, файл-сервера или другого компонента и фактора, задействованного в системе связи объединенной сети. Снижение производительности может быть также вызвано неправильной конфигурацией того или иного приложения или сетевой операционной системы. Время реакции – это время, необходимое тому или иному объекту сети для ответа на запрос, поступивших от других объектов сети. Не существует однозначного способа решения проблем подобного типа, но исследования следует вести пользуясь анализатором протокола или средством мониторинга сети и исследуя время реакции рабочей станции и файл-сервера при выполнении операций. Анализатор протокола – средство позволяющее «захватывать» событие целиком и определить узкое мест в работе сети.

После локализации неисправности аналитик может исследовать конфигурацию или соответствующее устройство системы и, возможно, повысить скорость выполнения операции, связанной с конкретным приложением. Время реакции определяется не только в связи с каким-либо проблемами, но также в целях оптимизации вновь установленной сети либо в случае подключения сети к другим сетям. Точное определение времени реакции требует высокой квалификации.

концентратор

Запрос NetWare (NCP)

Ответ NetWare (NCP)

Рабочая станция

Анализатор протокола

Файл-сервер

NETWARE READ TRANSFER=13MS

Измерение эффективности сетевых приложений

Методы повышения эффективности работы приложений позволяет оценить быстродействие отдельного приложения, сравнив стандартную конфигурацию и фактическую работу этого приложения в конкретной сети.

Некоторые анализаторы протоколов и средств мониторинга позволяют отслеживать определенные события, связанные с сетевой работой приложений. Только выявив такое событие, можно определить, выполняется ли оно оптимально.

Концентратор

Рабочая станция

Рабочая станция

Файл-сервер

Рабочая станция

Анализатор протокола

Рабочая станция

APPLICATION LOAD

WORDPERFECT=90%

LOTUS=10%

Рабочая станция

Реализация аппаратных и программных технологий

Некоторые аппаратные и программные платформы не используют в полной мере свою фактическую производительность. Способ выяснить эффективность аппаратных и программных технологий заключается в проверке эффективности обмена информацией с конкретными устройствами: рабочая станция выполняет обмен данными в сети с определенным типом размера блока, анализатор выявляет эту передачу и устанавливает является ли данный размер блока оптимальным в конкретной сети для этой конкретной рабочей станции или файл-сервера. Иногда с целью увеличения размера блока следует реконфигурировать данное устройство. Это позволит использовать буферы его сетевой платы в полной мере.

Выбор правильных конфигурационных параметров, удовлетворяющих требованиям конкретной сети, повышает скорость передачи данных в сети. Конкретная цель – добиться наивысшей пропускной способности при информационном обмене между рабочими станциями и файл-серверами. Пропускная способность – это объем данных, передаваемый за указанный период времени.

Задача заключается в том, чтобы при сохранении целостности данных передавать максимальный их объем за наименьший промежуток времени. Решение проблемы возможно лишь в результате использования оптимальной конфигурации.

Глобальная цель состоит в обеспечении максимально эффективного использования рабочими станциями, файл-серверами и всеми устройствами сети их памяти и возможностей аппаратных платформ. Частично задача решается посредством реконфигурации оборудования. Анализатор протокола выясняет объемы пересылаемой по сети информации, обусловливающие скорость передачи данных.

Определение пропускной способности линии связи в сети

Определение пропускной способности линии связи включает вычисление с помощью анализатора протокола КПД этой линии. Следует помнить, что к полному задействованию пропускной способности линии связи чревато проблемами с производительностью. Целесообразно определить максимально возможный процент пропускной способности, при котором работа сети будет происходить без осложнений.

Пример:

Скорость передачи – 56Кбит/с. Анализатор в течение одной секунды выявляет ряд событий на линии и в ходе анализа выясняется, что линия эксплуатируется со скоростью 32Кбит/с, то ресурс повышения ее пропускной способности составляет примерно 24Кбит/с.

Концентратор

Задержки пакетов

Концентратор

Задержки пакетов

Рабочая станция

Файл-сервер

ОЗУ 32 Кбайт

Рабочая станция

Файл-сервер

ОЗУ 64 Кбайт

Анализатор

Анализатор

NOVELL DELAYS=5%

NOVELL DELAYS=0

Резерв пропускной способности 10-15Кбайт.

Проверка истинной совместимости устройств в сети

Процесс оптимизации сети включает проверку возможности совместной работы всех устройств, включенных в инфраструктуру сети. С учетом темпов развития технологии и промышленности, для всех большего числа изделий должна обеспечиться возможность совместной работы в сети при условии сохранения индивидуальной функциональной целостности каждого устройства.

Проблемы могут возникнуть при реализации методов оптимизации в синхронизации, оценки размеров блока и совместности кадров.

Главный компьютер SUN

Рабочая станция

Сервер Novell

Маршрутизатор

Рабочая станция NetWare

Главный сервер UNIX

Обеспечение максимальной производительности технологии

У каждого изделия есть спецификации на его работу, и задача персонала заключается в обеспечении функционирования изделий в эффективном режиме.

Если спецификация моста предусматривает передачу пакетов со скоростью 50 Кбит/с, то анализатор настроенный на измерения действительного быстродействия этого изделия дает 30Кбит/с, ясно что требуется реконфигурация.

Мост

Анализатор

FRAME FORWARDING

RATE=22000pps

Измерения конфигурации должны выполняться в соответствии с инструкциями для конкретного изделия. Анализатор позволяет проверить, оказали ли нужное воздействие на конкретное изделие и сеть в целом выполненные изменения в конфигурации.

КАТЕГОРИИ ИЗМЕРЕНИЙ ДЛЯ ОПТИМИЗАЦИИ СЕТЕЙ

В процессе оптимизации сети следует учитывать следующие факторы:

• базовый уровень и рабочую нагрузку сети;

• размеры блока и пакета;

• временные соотношения в сети;

• скорость передачи файлов;

• целостность передачи информации в сети;

• ошибки в сети;

• конфигурацию памяти рабочей станции и файл-сервера;

• настройку приложения;

• совместимость сетевых пакетов;

• конфигурацию рабочей станции и файл-сервера;

• включение новых изделий.

Определение базового уровня сети.

Определение базового уровня сети означает измерение и регистрацию уровня функционирования сети через определенные промежутки времени.

У каждой сети есть стандартный режим работы, который может рассматриваться как статический уровень. Независимо от того, является ли базовый уровень сети статическим или он изменился, изменение сетевых показателей называется измерением характеристик рабочей нагрузки сети.

К основным характеристикам рабочей нагрузки относятся:

• нагрузка полосы пропускания сети отражает фактически задействованный процент от общей пропускной способности, позволяющий осуществлять передачу в сети;

• нагрузка полосы пропускания между узлами является для объединенной сети ключевым измерением и отражает распределение общего коэффициента нагрузки полосы пропускания между активными узлами в сети;

• состав протоколов (измерение рабочей нагрузки определяет процентное соотношение протоколов, работающих в анализируемой сети);

• типы и уровни ошибок (регулярные ошибки Token Ring – оповещение, нерегулярные ошибки – внутренняя ошибка, пакет ошибок, ошибка в линии, ошибка передачи маркера аварийного завершения, ошибка АС, ошибка утери пакета, ошибка перегрузки приемника, ошибка копирования пакта, ошибка частоты, ошибка маркера; ошибки Ethernet – ошибка локальных конфликтов, ошибка удаленных конфликтов, ошибка контрольной суммы, ошибка длины пакета, короткий пакет);

• статистика и операции пакетов физического уровня (у Token Ring имеет 25 типов пакетов MAC охватывающие все процессы управления доступом к среде; пакеты базовой модели 802.3);

• статистика и операции пакетов протокола верхнего уровня (спецтесты).

Анализ размера блока и пакета.

Размер блока является характеристикой различных типов пакетов, используемых протоколом при передаче в сети. Размер блока связи с объемом данных, который приложение или процесс помещает в пакет при передаче.

Пакет является капсулой, содержащей данные, предназначенные для передачи, или «грузовиком», транспортирующим данные в сети от одного активного узла к другому. Термины пакет и кадр являются взаимозаменяемыми.

С помощью анализаторов выделяют пакеты исходящие от устройств. Пакет включает заголовок, данные. Данные имеют определенный размер блока, зависящий от протокола и конфигурации приложений в сети. Размеры блока зависят от инфраструктуры сети и используемого типа передачи.

Задача заключается в том, чтобы выяснить, может ли исследуемая сеть передать размер пакета, больший чем тот, который используется данным приложением и ОС. Более крупный размер пакета можно рассматривать как самый эффективный режим работы, если инфраструктура сети может с ними работать.

Определение временных соотношений в сети.

Входе оптимизации сети следует определить временные соотношения: время реакции, или полное время передачи файла, время на внутреннюю обработку в рабочих станциях или файл-серверах. Анализатор позволяет просмотреть последовательность событий при открытии сеанса работы в сети и доступе к приложению для любой операции файл-серверов и рабочей станции. Существуют стандартные значения времени для возврата файла с сервера на рабочую станцию и для обработки того или иного события файл-сервером или рабочей станцией. После фиксации всех транзакций данных со стороны сети и анализа значений времени, затраченного на операции в сети, а также в файл-серверах и рабочих станциях для конкретного приложения или процесса сетевой ОС, можно приступить к оптимизации сети.

Выполняя оптимизацию сети рассчитывают временные соотношения:

• абсолютное время передачи пакета

• разность времени, или время между передачей двух пакетов

• относительное время между двумя выбранными пакетами.