2.1.2 Пакет Orlan

Данный продукт позволяет моделировать локальную сеть, включающую несколько типов сетевых устройств - рабочие станции, серверы, концетраторы и коммутаторы.

Пользовательсктй интерфейс достаточно удобен и позволяет произвольно перемещать элементы по рабочему полю, изменять масштаб просмотра, внешний вмд соединений и т.д. Имеющаяся база данных устройств невелика, но позволяет пользователю вносить новые и редактировать имеющиеся устройства.

По сравнению с остальными пакетами, эта программа наиболее простая в использовании. Настройки устройств сети сведены к минимуму. Отчасти это объясняется тем, какая математическая база была заложена в основу Orlan. Изучим ее более подробно.

В основе Orlan лежит SCAT - Heuristic Algorithm for Queuing Network Model of Computing Systems, предназначенный для приближенного анализа сетевой модели вычислительных систем с организованными очередями. Вся исследуемая сеть представляется как замкнутая сеть массового обслуживания (МО), состоящая из систем массового обслуживания.

Система МО включает в себя очередь, накапливающую заявки для обработки, и сервер (обслуживающий прибор), обрабатывающий эти заявки. Получив обслуживание в очередной системе МО, заявка следует в следующую систему МО для обработки. Замкнутая сеть МО имеет постоянное число заявок, циркулирующих в ней.

Заявки могут быть сгруппированы в классы, где каждый класс задает определенную загрузку. Обслуживающий прибор представляет собой такие устройства, как процессор, сетевой адаптер, дисковый контроллер, жесткий диск и др. Система МО, которая может предоставить не более одного обслуживающего прибора для обработки поступившей заявки, называется системой с фиксированным (fized-rate) .потоком обработки. Такая система может использоваться для моделирования устройств ввода/вывода, например. Система МО, которая может предоставить каждой поступившей заявке отдельный сервер, называется системой с потоком задержки, или просто задержкой (delay). Если же количество обслуживающих приборов является сложной функцией от числа поступивших заявок, это загрузко-зависимая система МО. Это наиболее общий вариант, и он позволяет моделировать многопроцессорные системы, множество логических каналов с ограниченным числом физических каналов и т.д.

Алгоритм SCAT применим к продуцируемой (product-form) сети. Это обозначает сеть, чье равновесное вероятностное состояние может быть выражено как функция множества факторов, причем на каждую систему МО приходится один фактор. В таких сетях фиксированные или загрузко-зависимые потоки оброаботки описываются логикой FCFS - “первый пришел-первый обслужен“ (First Come First Served), логикой разделения обслуживания или LCFS - “последний пришел-первый обслужен” (Last Come First Served), причем в системах FCFS время обслуживание может быть экспоненциально зависимым или независимым по классам заявок. Продуцируемая сеть с фиксированными, загрузко-зависимыми системами МО или системами-задержками называется простой сетевой моделью.

По сравнению с другими алгоритмами строгого вычисления, SCAT требует меньшего объема памяти для работы, особенно когда в сети присутствует большое число систем МО и классов заявок. Целью его авторов было создать алгоритм с приемлемыми требованиями к памяти и производительности, обеспечив при этом ошибку не более 10 % при любых измерениях производительности.

SCAT позволяет вычислить средние (долговременные) характеристики: среднюю длину очереди, среднее время ожидания, загрузку и коэффициент использования для всех использованных узлов и классов заявок.

Попробуем промоделировать простую локальную сеть, состоящую из клиента, коммутатора и сервера с набором классов заявок, аналогичным предыдущему примеру (для NetCracker Professional):

рис. 3 Модель локальной сети в Orlan

Были получены следующие значения:

Средняя длина очереди в клиенте L_client = 0,926;

Средняя длина очереди в сервере L_server = 3,999;

Средняя длина очереди в моноканале L_ch = 0,380;

Среднее время ожидания в клиенте W_client = 1,999 мс;

Среднее время ожидания в сервере W_server = 8,666 мс;

Среднее время ожидания в моноканале W_ch = 1,040 мс;

Коэф. использования клиента U_client = 92,6 %

Коэф. использования сервера U_server = 92,6 %

Коэф. использования моноканала U_ch = 31,1 %

А теперь попробуем их сравнить со значениями, полученными с помощью NetCracker Professional.

Среднюю длину очереди и среднее время ожидания NetCracker не позволяет определить вообще. А между тем, большая длина очереди в сервере говорит о его перегруженности.

Перегруженность сервера привела к тому, что он не успевает сразу отвечать на пришедшие заявки. Соответсвенно, канал передачи оказался не таким загруженным; по крайней мере, его коэффициент использования оказался далек от максимально возможного, как в NetCracker. Данный пример выявил преимущество примененной математической модели, которая позволила гораздо точнее рассчитатть требуемые параметры. Однако есть и некоторые недостатки. Во-первых, Orlan не позволяет промоделировать сеть произвольного размера. Увеличение ее размера усложняет построение и расчет соответствующей модели. Во-вторых, хотя SCAT пригоден для работы с любыми сетями, он не учитывает особенности работы протоколов канального уровня (например, метод доступа к среде CSMA/CD для Ethernet). Это значит, что при больших загрузках моноканала SCAT будет иметь слишком большую погрешность, а именно исследование поведения сети в “стрессовых” условиях представляет наибольший интерес.