Фаза "Pause" ("Пауза") не является обязательной фазой теста. Тест
переходит в эту фазу из фазы "Generation" ("Генерация") только при
установленной опции "Pause after step" ("Пауза после шага"). Фаза "Pause"
("Пауза") начинается в момент завершения фазы "Generation" ("Генерация")
при выполнении очередного шага тестирования и продолжается до того
момента, когда администратор сети с консоли Монитора подаст команду на
продолжение тестирования.
Фаза "Halt" ("Останов") представляет собой заключительную фазу теста.
Эта фаза начинается после завершения фазы генерации трафика, при нажатии
кнопки "Stop test" ("Стоп теста") или при возникновении не игнорируемой
ошибки.
На рисунке 3.1. сплошными дугами показаны переходы между фазами
теста в рабочем режиме программы, то есть, когда Агенты успешно
выполняют все операции и связь с ними устойчива. При возникновении
ошибок в фазах "Registration" ("Регистрация Агентов"), "Send parameters and
Start test" ("Передача параметров и начало теста") и "Generation" ("Генерация")
процесс тестирования может прерваться. При этом тест переходит в фазу
"Halt" ("Останов"). Такие "аварийные" переходы показаны на рис.3.1
пунктирными дугами.
Начальной фазой каждого теста является фаза "Create test" ("Создание
теста"). В этой фазе никаких действий с Агентами не производится, а
состояния Агентов не определены. После того, как все необходимые
параметры введены, по команде администратора сети тест однозначно
переходит в фазу "Registration" ("Регистрация Агентов").
Переходы из фаз регистрации, передачи параметров и генерации
Для фаз "Registration" ("Регистрация Агентов"), "Send parameters and
Start test" ("Передача параметров и начало теста") и "Generation" ("Генерация")
характерно то, что Агенты могут иметь различные состояния, которые влияют
на переход теста из одной фазы в другую. Подробно состояния Агентов и
логика работы программы в этих фазах рассматриваются в соответствующих
разделах данной главы.
Переход из фазы "Pause" ("Пауза")
Агенты, перешедшие в фазу "Pause" ("Пауза"), имеют только одно
состояние - "Ready" ("Готов"). После поступления команды на продолжение
теста все эти Агенты однозначно переходят в фазу "Send parameters and Start
test" ("Передача параметров и начало теста").
Особенности фазы "Halt" ("Останов")
Фаза "Halt" ("Останов") является конечной фазой теста. Состояния
Агентов в этой фазе подробно рассматриваются в разделе “Состояния Агентов
в фазе "Останов ”.
Изменение состояний Агентов происходит в зависимости от результатов
выполнении ими тех или иных операций. При этом на выполнение
определенных операций отводятся соответствующие интервалы времени,
называемые таймаутами. Если в течение этого интервала не удалось завершить
операцию, то выдается соответствующая ошибка таймаута.
При настройке режима работы стрессового теста пользователь может
варьировать следующими значениями таймаутов.
Ping Time Out (Таймаут пинга) - интервал времени, в течение которого
Агент должен ответить на системный пинг Монитора (по протоколу IP или
IPX) или программный пинг. Если Монитор не получит ответ, то будет
зафиксирована ошибка "System Ping Error" ("Ошибка пинга ICMP") или
"Program Ping Error" ("Ошибка программного пинга") соответственно.
Number of ping errors to reject the agent (Агент недоступен при числе
пингов) - число последовательных системных пингов или программных
пингов, на которые должен не ответить Агент, прежде чем будет принято
решение о том, что он находится в состоянии "OFF-LINE" ("Выключен") или
"No FTAgent" ("Нет FTest Агента").
Ping Time Interval (Интервал времени между пингами) - интервал
времени между системными или программными пингами. Значение данного
интервала должно превосходить значение "Ping Time Out" ("Таймаут пинга"),
так как таймаут на предыдущий пинг должен происходить раньше, чем
Монитор сделает следующий пинг.
Command Time Out (Командный таймаут) - интервал времени, в течение
которого Агент должен прислать ответ Монитору о возможности или
невозможности выполнить его команду. Если Монитор не получит ответ, то
будет зафиксирована ошибка "Command Time Out Error" ("Ошибка
командного таймаута"). Учитывая, что событие, определяемое данным
таймаутом должно происходить после того, как зафиксирована ошибка
"Connection Time Out Error" ("Ошибка коммуникационного таймаута") и
Монитор "пропингует" Агента необходимое число раз, чтобы достоверно
определить его состояние, должно выполняться условие "Command Time Out"
> "Connection Time Out" + "Ping Time Interval"*"Number of ping errors to reject
the agent". Предполагается, что программные пинги и системные пинги
происходят практически одновременно.
Connection Time Out (Коммуникационный таймаут) - интервал времени,
в течение которого Монитор должен установить связь с Агентом или передать
ему данные (команду), прежде чем будет зафиксирована ошибка "Connection
Time Out Error" ("Ошибка коммуникационного таймаута").
Get Statistics Time Out (Таймаут на получение статистики) -интервал
времени, в течение которого Агент должен передать Монитору результаты
своих измерений, прежде чем будет зафиксирована ошибка "Get Statistics Time
Out Error" ("Ошибка таймаута на получение статистики"). Значение данного
интервала должно быть таким, чтобы успела зафиксироваться ошибка "Fatal
Error" ("Неустранимая ошибка") или "File Operation Time Out Error" ("Ошибка
таймаута на файловые операции") - ("Read Time Out Error" ("Ошибка таймаута
на чтение") или "Write Time Out Error" ("Ошибка таймаута на запись")), после
чего пройдет интервал времени, определяемый значением "Command Time
Out" ("Командный таймаут").
File Operation Time Out (Таймаут на файловые операции) - интервал
времени, в течение которого Агент должен выполнить файловую операцию
чтения/записи при работе с тестовым сервером, прежде чем будет
зафиксирована ошибка "Read Time Out Error" ("Ошибка таймаута на чтение")
или "Write Time Out Error" ("Ошибка таймаута на запись").
Lock Operation Retry Time Interval (Время между блокированием записи)
- интервал времени между повторными обращениями Агента к серверу с
проверкой разблокирования нужной записи.
Check Agent State Time Interval (Периодичность проверки состояния
Агента) - интервал времени между последовательными запросами Монитора
при проверке состояния Агента. В стрессовых тестах Монитор выполняет
такие запросы только в течение фазы регистрации Агентов. Значение данного
интервала должно превосходить значение "Command Time Out" ("Командный
таймаут"), так как ошибка "Command Time Out Error" ("Ошибка командного
таймаута") должен быть зафиксирована до того, как Монитор выдаст
следующую команду на проверку состояния Агента.
3.5 Измерение полезной пропускной способности сети
Пропускная способность сети определяется пропускной способностью
самого «медленного» устройства сети. В данном случае большинство из
используемых устройств является достаточно высокопроизводительным и
обеспечивает скорость передачи данных не менее 100 Мбит/с.
Для расчета пропускной способности сети воспользуемся
математическим аппаратом теории массового обслуживания. Структура, где
две локальные сети соединены между собой в соответствии с теорией
массового обслуживания именуется одноканальной двухфазной системой.
Система является двухфазной, потому что при передаче кадра данных от
одной локальной сети к другой он должен быть обслужен двумя устройствами
(в данном случае двумя маршрутизаторами). Одноканальной она является
потому, что между модемами существует одна линия связи.
Предположим, что кадр данных передается из сети 1 в сеть 2 по
выделенной линии с помощью маршрутизатора. Передаваемый кадр
поступает в маршрутизатор на той скорости, с которой работает сеть,
например, 100 Мбит/c. Попав в устройство коммутации, кадр копируется в
буфер устройства, преобразуется в другой формат, а затем передается через
глобальную сеть со скоростью значительно меньшей чем скорость в локальной
сети, например, 5 Мбит/с. Если непосредственно перед текущим кадром на
модем поступил предыдущий кадр, то текущий кадр будет ожидать в буфере,
до тех пор, пока предыдущий кадр не будет обслужен. Время обслуживания
текущего кадра зависит от того, сколько кадров пришло на модем
непосредственно перед текущим; чем больше таких кадров, тем дольше время
ожидания.
На противоположном конце глобальной сети поступающие кадры
преобразуются к формату локальной сети и передаются в локальную сеть. Так
как скорость передачи информации по глобальной сети всегда ниже передачи
кадров в локальной, никаких очередей при таком обслуживании не возникает.
Основной вклад во время обслуживания кадра на втором конце линии вносит
само устройство. Это время значительно меньше времени задержки кадров
при отправке. Поэтому при описании двухточечных линий связи между
локальными сетями можно использовать одноканальную однофазную модель.
Для использования теории массового обслуживания необходимо знать
соотношение между скоростью поступления кадров на устройство
обслуживания (маршрутизатор) и скоростью обслуживания. Скорость
поступления кадров может быть вычислена исходя из интенсивности трафика.
Предположим, согласно оценкам, суммарный трафик между сетями
составляет 1 Гбайт (1000000 кадров) в день, при средней длине одного кадра
около 1024 байт. Тогда средняя скорость поступления кадров на устройство
обслуживания может быть найдена по формуле:
T
N
V
K
СП
(3.6)
где Vсп - средняя скорость поступления кадров на устройство, Nk -
число кадров в день, Tд - продолжительность рабочего дня. Если
продолжительность рабочего дня составляет восемь часов, то
7,34
36008
1000000
СП
V
кадра/сек.
Преобразование кадров к формату глобальной сети состоит в
добавлении заголовка и хвостовой части к кадрам формата локальной сети.
Предположим, что к среднему кадру локальной сети добавляется 32 байта, в
результате средняя длина кадра глобальной сети составит 1056 байт.
Для определения скорости обслуживания необходимо в качестве
начального приближения выбрать скорость обмена информацией по
глобальной сети. Для начала примем скорость обмена информацией равной 5
Мбит/c. Теперь можно определить ожидаемое время обслуживания (Tож) по
формуле:
ГЛ
K
ОЖ
V
L
T
10
(3.7)
где Tож - ожидаемое время обслуживания, Lк - средняя длина кадра
глобальной сети, Vгл - скорость обмена информацией. Тогда
Средняя скорость обслуживания (Vсо) есть величина, обратная
ожидаемому времени обслуживания:
ОЖCO
TV 1
(3.8)
В нашем случае:
9,47300211,01
CO
V
кадров/сек.
Если средняя скорость обслуживания превосходит среднюю скорость
поступления заказов (как это имеет место в данном случае), никаких очередей
не возникает и канал связи глобальной сети на 5 Мбит/c достаточен.
Современные устройства связи могут работать в полнодуплексном
режиме, когда данные передаются одновременно в обоих направлениях.
Поэтому, подсчитав скорость работы канала связи, необходимую для
обработки ожидаемого максимального трафика, мы автоматически определим
требуемой значение скорости передачи в обоих направлениях.
Теория массового обслуживания позволяет оценить задержку
проходящих кадров, исходя из скорости работы линии связи. Степень
использования технических возможностей обслуживающего устройства
можно определить по формуле:
COСП
VVP
(3.9)
где Р - средняя степень использования технических возможностей.
В нашем случае:
073,09.4737,34 P
Это означает, что при использовании канала связи с пропускной
способностью 5 Мбит/c, средняя степень применения устройства коммутации
составляет около 7,3%. Отсюда можно определить вероятность отсутствия
обслуживаемых кадров в данный момент времени. Эта вероятность
обозначается Ро и равна:
PP
O
1
(3.10)
В нашем случае вероятность отсутствия кадров в очереди составляет
92,7%.
Для одноканальной однофазной системы среднее число объектов в
системе (L) определяется по формуле:
)(
СПCOC П
VVVL
(3.11)
Для рассчитываемых параметров:
079,0)7,349,473(7,34 L
Таким образом, в каждый момент времени в буфере и на линии связи
может находиться около 9% одного кадра. Среднее число объектов в очереди
(Lq)можно определить по формуле:
LPL
q
(3.12)
В нашем случае система обрабатывает кадры данных, поэтому длина
очереди равна:
00577,0079,0073,0
q
L
кадра.
Иначе говоря, в любой момент времени в очереди находится 0,00628
кадра. Разность между средним числом объектов в системе и средним числом
объектов в очереди дает число кадров, передаваемых в данный момент по
каналу связи или степень использования технических возможностей:
0,079 – 0,00577 = 0,073 кадра.
Рассчитаем среднее время нахождения объекта в системе (W), и среднее время
ожидания объекта в очереди (Wq) по формуле:
)(1
СПCO
VVW
(3.13)
Для рассматриваемого примера имеем:
(1W
473,9-34,7)=0,0023 c.
Таким образом каждый кадр проводит в системе в среднем 0,0023
секунды из-за наличия очередей.
Среднее время ожидания в очереди Wq можно найти по формуле:
PWW
q
(3.14)
В нашем случае:
00017,0073,00023,0
q
W
сек.
Для окончательной проверки расчетов можно вычесть из среднего
времени нахождения объектов в системе среднее время ожидания в очереди.
В результате мы должны получить время, затрачиваемое на передачу одного
кадра по каналу глобальной сети или ожидаемое время обслуживания,
определенного по формуле:
00213,000017,00023,0
(сек.)
Проведенные расчеты показывают, что при скорости канала 5 Мбит/c
очередь будет практически отсутствовать, а средняя степени использования
технических средств всего 7,3 %. Можно сделать заключение о том, что
созданная по такому проекту сеть обладает достаточным запасом пропускной
способности.
3.6 Расчет надежности
Понятие надежности восстанавливаемых систем, а наша система
относится именно к таким, характеризуется рядом показателей: среднее время
безотказной работы, коэффициент готовности и среднее время восстановление
системы после сбоев.
Надежность – свойство ВС сохранять во времени в установленных
пределах значения всех параметров, характеризующих способность
выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения,
технического обслуживания, ремонтов, хранения.
Дадим краткие характеристики показателей надежности.
Среднее время безотказной работы -T
0
, это время при котором
сохраняется работоспособность системы.
Коэффициент готовности – К
г
, его значение определяет, какова
вероятность того, что в произвольный момент времени t система находится в
состоянии работоспособности (кроме планируемых периодов, в течение
которых применение объекта по назначению не предусматривается).
Время восстановления - tв, это время затрачиваемое на восстановление
работоспособности системы нарушенной вследствие возникшего сбоя, путем
ремонта, состоящего в выявлении причины нарушения работоспособности и
восстановлении работоспособности путем замены или ремонта неисправного
элемента.
При выполнении расчета надежности ЛВС определим оборудование
ЛВС влияющее на показатели надежности системы в целом и его
характеристик надежности.
В нашем случае ЛВС считается не работоспособной в случае
невозможности всеми сотрудниками подразделений предприятия
использовать ресурсы сети. Это может произойти в случае сбоя хотя бы одного
из следующих элементов: сервер, радиомост с антенной, коммутатор, их
соединения коммутации, или же одновременному сбою в работе оборудования
всех подразделений: концентраторы, сетевые адаптеры, их соединения
коммутации.
Далее, составим таблицу 3.4, где, для перечисленных типов
оборудования, на основе усредненных данных фирм изготовителей, будут
приведены: среднее время безотказной работы T
0
, интенсивность потока
отказов – λ
iо
, величина обратная T
0
, а также время необходимое на
восстановление работоспособности оборудования после сбоя.
Таблица 3.4 Расчетные показатели оборудования ЛВС
Группа
Среднее время
безотказной
работы, час
Интенсивность
потока отказов,
λ
iо
, 1/ч
Время
восстановления,
t
в
, ч
Коэффициент
готовности, К
гi
Коммутатор
80000
1.25*10
-5
0.2500
1 - 3.125*10
-6