5.4. Розрахунок розподілу навантаження

Цікавим виявляється оцінювання ступеню завантаження кожного

каналу та порівняння поміж собою для знаходження найбільш завантажених

ланок, находження вузьких місць та реалізації політик рівномірного

завантаження мережі.

Нехай задана мережа, що складається з декількох вузлів.

Навантаження на кожном вузлі мережі складає fej , пропускна спроможність

- Cej. Визначення розподілу коефіцієнту утилізації можна здійснити двома

методами. Перший метод заснований на ідеї, що складається в тому, що

варто здійснювати баланс навантаження між каналами. Якщо канал має

якійсь ресурс у системі, то його віддача повинна бути пропорційно такою

же.

У цьому випадку нехай кожний канал має пропускну спроможність Ce,

навантаження fe. Тоді сумарне навантаження і сумарна пропускна

спроможність рівні

Cs=å (Cej), Fs=å (fej).

Для кожного каналу можна визначити частку пропускної спроможності

і частку навантаження: aj = Cej\Cs, bj = fej\Fs,.

Коефіцієнти використання можна визначити по формулі

Uj(Ratio(1))=bj\aj.

Другий метод заснований на розрахунку значень використання на

основі

Uj(Ratio(2))=fj\Cj .

Значення Ratio (1) і Ratio (2) можна вважати однаково значимими, тому

що відрізняються коефіцієнтом 2. Чим же відрізняються ці методи?

Метод 2 зручний, коли, наприклад, необхідно максимально

завантажити канал і забезпечити для всіх каналів максимальний рівень

Uj(Ratio(2)).

Як очевидно з таблиці, метод 2 дозволяє визначити рівномірний

принцип використання каналів. Таким чином для кожного каналу можна

встановити рівень 0,75 і тоді дуже просто одержати необхідні значення.

Fj (0,75;R2)=0,75* Cj.

Усі оцінки утворюються незалежні і можливо розглядати окремо від

інших. Для методу Ratio (1) оцінки залежать одна від одної і вираховуються

шляхом рішення системи рівнянь. Зміна однієї оцінки вимагає зміниЛекція 5. Визначення продуктивності мережі\ Саенко В.І

навантаження по всіх каналах. Цей метод враховує фіксований внесок у

загальну частку. Цей метод зручний для оптимізації всієї мережі, оскільки

навіть, якщо ми забезпечимо 100% завантаження одного каналу,мы все одно

матимемо значення Uj(Ratio(2)) >1. Погіршення показників для одного

каналу, погіршує всі показники для всієї мережі

5.4.1. Приклад рішення задачі розрахунку розподілу

навантаження у мережі

Нехай задана мережа, що складається з чотирьох вузлів, як показано

на рис. 1.6. Розподіл навантаження і пропускної спроможність наведене у

Табл. 2. Визначити розподіл коефіцієнта утилізації в системі. И вычислить

рекомендуемую загрузку каналов на уровне 0.75 от пропускной способности.

Рис.1.6 – Схема мережі

Таблиця 2.

Link 1 Link 2 Link 3 Link 4 Link 5

Навантаження

(Kbps)

30 30 50 40 50

Пропускна

спроможність

(Kbps)

40 40 60 80 180

Рішення.

Перший метод. Нехай кожний канал j має пропускну спроможність Cej,

навантаження fej. Тоді сумарне навантаження і сумарна пропускна

спроможність рівніЛекція 5. Визначення продуктивності мережі\ Саенко В.І

Cs=å (Cej), Fs=å (fej) (значення в останньому стовпчику таблиці 3).

Частина пропускної спроможності і частина навантаження на кожному

каналі (див. табл. 3): aj = Cej\Cs, bj = fej\Fs.

Коефіцієнти використання Uj(Ratio(1))=bj\aj (див. табл.3, Ratio(1) ).

Другий метод.

Uj(Ratio(2))= fej \Cej (див. табл.3, Ratio(2) ).

Fj (0,75;R2)=0,75* Cj. (див. табл.3)

Таблица 3. - Рахунок використання каналів системи

Link 1 Link 2 Link 3 Link 4 Link 5 Total

Навантаж.,

(Mbps)

30 30 50 40 50 200

Пропускна

спроможність

, (Mbps)

40 40 60 80 180 400

Частина

навантаження

на кожном

канале, %

15 15 25 20 25 100

Частина

пропускної

спроможності

, %

10 10 15 20 45 100

Ratio (1) 1.5 1.5 1.67 1.0 0.55 –

Ratio (2) 0.75 0.75 0.83 0.5 0.27 –

Навантаж. на

рівні 0,75

Ratio (2),

Mbps

30 30 45 60 45 -

5.5. Контрольні запитання

1. Приведіть приклад два будь-яких стеків протоколів.

2. Чим функціонально відрізняються TCP і IP?Лекція 5. Визначення продуктивності мережі\ Саенко В.І

3. Чим відрізняються стеки IBM\MS і TCP\IP?

4. Приведіть приклад протоколів рівня 2.

5. Який розмір займають заголовки TCP і IP?

6. Для чого в Ethernet поле preamble?

7. Для чого застосовують міжкадровий інтервал в Ethernet?

8. Яку частку кадру займає міжкадровий інтервал для кадру розміром 1500Б

і кадру розміром 46Б.

9. Скільки кадрів можна передати за 1 сік (10Base, 100Base)?

10. Чим відрізняються кадри 802.3 від 802.2 (LLC)?

11. Чим відрізняються кадри 802.3 від SNAP?

12. Яка частина інформаційного поля в кадрах 802.3 від SNAP?

13. Чому ефективна пропускна спроможність менше номінальною?

14. Чому реальна пропускна спроможність зазвичай менше ефективною?

15. Чим відрізняється метод оцінки завантаження каналів?

16. Для чого використовують оцінку Ratio (1) при аналізі завантаження

каналів?

17.Які параметри мі можемо контролювати в мережі?

18.Чим можна керувати в мережі?

19.Як правильно вибрати оцінку продуктивності мережі (одиниці виміру і

спосіб оцінювання)?

20.Чому не можна затверджувати, що оцінка продуктивності мережі,

обмірювана у визначений момент у конкретній крапці є абсолютно

достовірною? Які заподій заважають цьому твердженню?Лекція 5. Визначення продуктивності мережі\ Саенко В.І

6. ВИЗНАЧЕННЯ ЙМОВІРНІСНИХ ПАРАМЕТРІВ ДЛЯ

ХАРАКТЕРИСТИК МЕРЕЖІ

Комп’ютерна мережа характеризується можливістю правильно

функціонувати протягом тривалого періоду часу. Ця властивість

визначається надійністю, готовністю, якість обслуговування.

Надійність - це імовірність того, що компонент виконає зазначену

функцію протягом зазначеного часу при заданих умовах. Деколи заміст

надійності розглядають імовірність відмови p(0).

Надійність може бути також визначатися посередньо як середній час

наробітки на відмову (час). Ці параметри або задаються виробником, або

оцінюються експериментально (інтенсивність відмови для пристроїв, які

можуть періодично бути заблоковані, наприклад, сервери). Вимірюється цей

показник на базі значень <число відмов>\<час>.

Якість обслуговування можна характеризувати різними параметрами,

наприклад, імовірність того що сервіс вільний або імовірність того, що сервіс

зайнятий, імовірність того, що канал вільний або зайнятий.

Готовність характеризується коефіцієнтом готовності, що дорівнює

частці часу перебування системи в працездатному стані і може

інтерпретуватися як імовірність перебування системи в працездатному стані.Лекція 5. Визначення продуктивності мережі\ Саенко В.І

Коефіцієнт готовності обчислюється як відношення середнього часу

наробітку на відмову до суми цього ж показника і середнього часу

відновлення.

А = Tw \ (Tw+Tr),

де Tw=MTBF - mean time between failures (час між відмовами);

Tr=MTTR - mean time to repair (час всстановлення).

На приведенной диаграмме (рис. 2.1) верхний график соответствует

MTTR=10час, средний - MTTR=2 дня, нижний график - MTTR=7 дней. Мы

видим, что при MTBF>10000 коэффициент готовности меняется

незначительно. При MTTR<<MTBF коэффициент А стремится к 1.

Рис. 5.4 – График готовністі системи

Server

WS

WS

WS

Рис. 5.5 – Фрагмент мережі

Хай розглядається комп'ютерна мережа. У мережі здійснюється

взаємодія робочих станцій з сервером (рис. 5.5). Якщо розглядаєтьсяЛекція 5. Визначення продуктивності мережі\ Саенко В.І

завдання визначення готовності тільки для сервера, то всі параметри

визначаються тільки для сервера:

А(Server) = Tw(Server) \ (Tw(Server)+Tr(Server)),

Для складених комплексів, наприклад, кластерів маємо

P(A)=k0p10+k1p11,

де p11 - вірогідність того, що все устаткування працює справно, p10 -

вірогідність того, що хоч би одна одиниця комплексу працює справно, k0, k1

- коефіцієнти працездатності (зазвичай 1 або близькі до 1).

Системи з високою готовністю називають також відмовностійкими. У

великих мережах дуже важко забезпечити значення коефіцієнта готовності,

близькі до одиниці.

Для чого необхідно вирішувати такі завдання? Для того, щоб знати,

скільки устаткування тримати в гарячому резерві, скільки устаткування і

коли додатково купувати, скільки штатних співробітників необхідно для

обслуговування устаткування.Лекція 5. Визначення продуктивності мережі\ Саенко В.І