СПОСОБЫ И СРЕДСТВА МОДЕЛИРОВАНИЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЕЙ С ЦЕЛЬЮ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ WEB-СЕРВИСОВ

А.Я. Аноприенко, С.В. Рычка, Хасан Аль Абабнех

Донецкий национальный технический университет

Источник:http://iuskm.donntu.ru/electronic/Том_3/Секция_9.pdf

Анотація

Розглядається комплексний підхід до моделювання складних обчислювальний мереж з використанням різних засобів моделювання.

Современные вычислительные сети являются ярким примером сложных динамических систем, сложность которых определяется как сложностью их структуры, так и сложностью поведения. В связи с этим как сугубо теоретический их анализ, так и эмпирические наблюдения не дают полного представления о происходящих в них процессах при необходимости их исследования в целях повышения производительности и/или надежности. Наиболее эффективным инструментом в этом случае является имитационное моделирование.

Опыт успешного создания такого рода порталов с активнымпривлечением студентов старших курсов накоплен в ДонНТУ приразработке и эксплуатации портала магистров ДонНТУ [3], которыйначиная с 2000 года объединяет персональные тематические страницымагистров практически всех специальностей университета. Внастоящее время на портале размещено более тысячи оригинальныхтематических сайтов научно-образовательного направления,благодаря чему данный портал вышел в число лидеров попосещаемости среди всех ресурсов такого на постсоветскомпространстве [4].

В ДонНТУ исследования в области моделирования современной вычислительной инфраструктуры начались с конца 90-х годов, что нашло отражение в работах [1–3]. Объективно это было связано с нарастанием процессов усложнения корпоративной сети, когда количество взаимосвязанных через сеть компьютеров во второй половине 90-х годов стало исчисляться сотнями, а в начале текущего десятилетия преодолело тысячный рубеж (рис. 1).

При этом следует отметить, что динамика усложнения корпоративных сетей фактически явилась отражением процессов роста суммарного количества компьютеров, подключенных к Интернет в мире (рис. 2). Непосредственных повода к началу углубленных исследований в области имитационного моделирования компьютерных сетей в ДонНТУ можно выделить два:

необходимость повышения эффективности эксплуатации корпоративной сети [2];
необходимость разработки высокопроизводительных инфор- мационно-моделирующих сред для исследования, разработки и сопровождения сложных динамических систем [4, 5].

Опыт проведения работ в данном направлении показал, что наиболее продуктивным является многоуровневый подход к моделированию с комплексным использованием различного инструментария [6]. В частности, для укрупненного моделирования корпоративной сети в целом наиболее целесообразным представляется использование таких специализированных систем как NetCracker, имеющих, как правило, обширные библиотеки с описанием конкретных сетевых и вычислительных устройств [7]. В ДонНТУ к настоящему времени разработана многоуровневая модель такого рода, охватывающая 157 практически все основные сегменты корпоративной сети. Такая модель позволяет не только детально документировать текущее состояние сети и различные варианты ее модификации, но и выявлять критичные по производительности и нагрузке фрагменты [2]. Однако для детального исследования такого рода инструментарий в большинстве случаев непригоден. Одним из возможных вариантов в этом случае является использование таких универсальных средств моделирования как Matlab/Simulink [8]. Преимущество такого подхода заключается в возможности создания моделей с самой различной специализацией и степенью детализации. Главные недостаток при этом заключается в высокой трудоемкости создания таких моделей и необходимости весьма существенных вычислительных ресурсов при работе с детальными моделями сетей уже средней степени сложности. Третьим подходом, наиболее целесообразным при моделировании вычислительных сетей с целью обеспечения эффективности функционирования в первую очередь web-сервисов является использование комплекса взаимосвязанных расчетных таблиц в среде Excel. Такой подход, детально рассмотренный в работе [9], позволяет получить целый комплекс необходимых оценок при использовании относительно небольших вычислительных ресурсов. В частности пример, представленный в таблице 1, показывает насколько существенно на пропускную способность протокола TCP, а, следовательно, и на эффективность функционирования работающего через него web-сервиса влияют такие параметры как значения RTT и максимального размера окна получателя.

Литература:
1. Аноприенко А.Я., Джон С.Н. Задачи, методы и средства моделирования сетевой инфраструктуры // Научные труды Донецкого государственного технического университета. Выпуск 29. Серия "Проблемы моделирования и автоматизации проектирования динамических систем" — Севастополь: «Вебер». — 2001. — С. 312–319.
2. Аноприенко А.Я., Джон С.Н., Рычка С.В. Моделирование университетской сетевой инфраструктуры / Вісник Кременчуцького державного політехнічного університету. Наукові праці КДПУ. Випуск 2 (11). — Кременчук, КДПУ, 2001. — С. 306–308.
3. Аноприенко А.Я., Джон С.Н., Рычка С.В. Особенности моделирования и оценки эффективности работы сетевой инфраструктуры / Наукові праці Донецького державного технічного університету. Серія “Обчислювальна техніка та автоматизація”. Випуск 38. — Донецьк, ДонДТУ, 2002. — С. 205–210.
4. Аноприенко А.Я., Святный В.А. Высокопроизводительные информационно- моделирующие среды для исследования, разработки и сопровождения сложных динамических систем // Научные труды Донецкого государственного технического университета. Выпуск 29. Серия "Проблемы моделирования и автоматизации проектирования динамических систем" — Севастополь: «Вебер». — 2001. — С. 346–367.
5. Аноприенко А. Я., Потапенко В.А. WEB-ориентированная среда для интеграции моделирующих, вычислительных и информационных сервисов // Научные труды Донецкого национального технического университета. Выпуск 70. Серия: «Информатика, кибернетика и вычислительная техника» (ИКВТ– 2002): — Донецк: ДонНТУ, 2003. — C. 61–70.
6. Джон С. Н. Повышение эффективности обмена данными в информационно- вычислительных сетях на базе стека протоколов TCP/IP: Автореф. дис. к-та техн. наук: 05.13.13 / Донецкий национальный технический университет. — Донецк, 2005. — 19 с.
7. Пономаренко Л.А., Щелкунов В.И., Скляров А.Я. Инструментальные средства проектирования, имитационного моделирования и анализа компьютерных сетей. — Киев: Наукова думка, 2002. — 508 с.
8. Аноприенко А.Я., Джон С.Н., Нури А. Ж. Многоуровневое моделирование сетей на базе стека протоколов TCP/IP в среде Matlab/Simulink // Научные труды Донецкого национального технического университета. Выпуск 39. Серия: Информатика, кибернетика и вычислительная техника (ИКВТ–2002): — Донецк: ДонНТУ, 2002. — С. 271–279.
9. Менаске Д., Алмейда В. Производительность Web-служб. Анализ, оценка и планирование: Пер. с англ. — СПб: ООО «ДиаСофтЮП», 2003. — 480 с.