Автореферат

Ведение.

Web -узел состоит из множества «широких» интернет-каналов, соединяющих его с другими web -узлами, собственной локальной сети с серверами и множества более «узких» интернет-каналов к конечным пользователям. Эту структуру вы можете видеть на рисунке 1. Web-узел должен выдерживать очень большие нагрузки, не замедляя своей работы. Поскольку число запросов к типичному Web-узлу ежемесячно возрастает в 2-10 раз (а иногда за 3-6 месяцев оно может увеличиться и в 100 раз), узел может начинать работать нестабильно и возникает необходимость моделировать и прогнозировать эти изменения.

Рисунок 1. Структура web-узла.

(Для анимирования нажмите на рисунке один раз, по двойному щелчку анимация прекратится)

1. Оценка параметров работы web -узла.

1.1. Определение и оценка параметров web -узла.

На практике для оценки качества работы web-узлов используется интегральный критерий - время реакции web-узла. Если web-узел работает медленно или неустойчиво, это может негативно на количестве клиентов, пользующихся его услугами. По результатам исследования компании Zona Research (USA), 30% посетителей не ждут окончания загрузки web-страницы, если это время превышает 8 секунд, а 70% посетителей "уходят раздраженными", если это время превышает 12 секунд.

Кроме времени реакции web -узла используется еще множество тестов и параметров, характеризующих работу как web -узла в целом, так и отдельных его составляющих. Условно их можно разбить на следующие группы: общая производительность web -узла, производительность Интернет-каналов, производительность серверов, производительность сетевого оборудования.

Тестирование производительности web-сайтов направлено на оптимизацию производительности web-узла.

Тестирование производительности web-сайтов позволяет:

-  получить объективную оценку зависимости качества работы web-узла от числа посетителей, времени суток, дня недели и т.п.;

-  оценить запас производительности web-узла к увеличению числа посетителей;

-  оценить эффективность дизайна web-узла, с точки зрения его производительности;

-  правильно выбрать провайдера;

-  оптимизировать режим работы web-сервера;

-  организовать последующий мониторинг качества работы web-узла.

Тестирование производительности web-сайтов реализуется следующим образом. В различных точках Internet устанавливаются программные Зонды. Зонд представляет собой компьютер, на котором установлено тестовое программное обеспечение. Это программное обеспечение циклически, в автоматическом режиме обращается к web-серверу, имитируя действия пользователя, и измеряет время реакции сервера. Кроме этого, сервер с заданной интенсивностью опрашивается при помощи ICMP-запросов ("пингов"). Зонды могут устанавливаться как на площадках различных провайдеров, так и в локальных сетях пользователей. При этом, по крайней мере, один Зонд (локальный Зонд) желательно установить в локальной сети провайдера, где размещен web-сервер. Остальные Зонды (удаленные Зонды) устанавливаются в тех точках Internet, время доступа из которых, представляет наибольший интерес.

Для выявления факторов, оказывающих наибольшее влияние на качество работы web-узла, результаты проведенных Зондами тестов аналитически обрабатываются совместно со статистической информацией об информационной инфраструктуре при помощи соответствующих программ. Выполняется вероятностный, корреляционный и регрессионный анализ данных.

1.2. Определение и оценка параметров производительности отдельных составляющих web - узла.

1.2.1. Определение качества Интернет каналов.

Определение общих параметров web -узла, описанных выше, не всегда дает точный ответ на причины нестабильной работы. Одной из таких причин может стать нестабильность или недостаточное качество интернет-каналов.

Сегодня большинство Украинских ISP, при заключении контрактов с корпоративными клиентами, оговаривают технологию (DSL, Frame Relay/ATM, RadioEthernet, спутниковый канал) и "ширину" предоставляемого канала (64 Kbps, 128 Kbps и т.д.), но не оговаривают его качество. Однако различные сетевые технологии имеют различные потребительские свойства, в частности, различную пропускную способность. А каналы, имеющие одинаковую "ширину", могут сильно отличаться по своему качеству: доступности, времени реакции и т.п.

Большинство иностранных провайдеров, заключая с корпоративным клиентом контракт о предоставлении Internet-услуг, заключают, также, и Соглашение об Уровне Обслуживания (SLA, Service Level Agreement). Особенно это касается контрактов с крупными корпоративными клиентами. Основная идея этого соглашения - определить зависимость уровня оплаты Internet-услуг от их качества.

Самой распространенной сегодня характеристикой качества Internet-канала является "время пинга" (время от посылки ICMP-запроса до получения ICMP-ответа). При всех неоспоримых достоинствах, использование этой характеристики имеет одно существенное ограничение. Дело в том, что на ICMP-запрос отвечает процессор оборудования (маршрутизатора или коммутатора), в то время как передача данных в большинстве случаев осуществляется аппаратно, т.е. с помощью специализированных, встроенных в оборудование микросхем.

Для того, чтобы оценить качество Internet-канала необходимо измерить, как минимум три характеристики:

•  Доступность.

•  Максим альную эффективную производительность.

•  Среднее время реакции.

Для оценки качества интернет-канала существует две методики. Их различие в том, что первая методика измеряет время реакции интернет-канала на уровне HTTP, а вторая - на уровне TCP

1.2.1. Производительность работы серверов.

На общую производительность web -узла также оказывает влияние производительность его серверов.

Основными параметрами производительности для серверов являются:

Сервер MS Windows / NT 4/2000/ XP

•  Объем оперативной памяти на сервере

•  Среднее число страниц в секунду

•  Процент использования операционной системой файла подкачки

•  Загрузка процессора

•  Процент запросов на получение данных

•  Процент времени на чтение/запись

•  Время работы сервера

Сервер баз данных

•  Процент запросов к кэш-памяти

•  Среднее число страниц в секунду

•  Среднее число пакетных запросов в секунду

•  Среднее число рекомпиляций в секунду

•  Утилизация процессоров сервера

•  Утилизация процессоров агента

•  Среднее время ожидания

•  Среднее время ожидания запросов блокировки

Сервер MS DNS

•  Объем памяти узлов

•  Число динамичеких обновлений

•  Частота получения запросов

•  Частота отправления отчетов

FTP сервер

•  Скорость выполнения операций чтения/записи

•  Доступность

•  Число пользователей

•  Средний % загрузки

•  Максим альный % загрузки

Сервер электронной почты

•  Общий объем почтовых сообщений, хранящихся на сервере.

•  Количество почтовых сообщений, хранящихся на сервере.

•  Число «почтовых ящиков» клиентов.

•  Число обращений к серверу электронной почты(обращений/час)

•  Средний объем получаемой почты(Мб/час и писем/час)

•  Средний объем отправляемой почты(Мб/час и писем/час)

•  Максим альный объем почтового сообщения(Кб)

•  Средний % загрузки

•  Максим альный % загрузки .

1.2.3. Производительность работы локальной сети.

Каждый web -узел имеет свою локальную сеть, включающую в себя сервера, соединительные кабеля, модемы, коммутаторы, концентраторы, маршрутизаторы, и другое сетевое оборудование. Для тестирования и определение параметров производительности как локальной сети в целом так и отдельных ее компонентов существует множество программных средств, методов и технологий. Параметры локальной сети web -узла и возможные неисправности и нестабильности в ней могут влиять на параметры web -узла но не имеют прямого отношения к выбранной мною теме и в дальнейшем рассматриваться не будут.

2. Моделирование работы похожих систем.

2.1. Общий анализ. Система, наиболее близкая к исследуемой, это локальная сеть. Кратко рассмотрим основные методы моделирование ее работы. В процессе проектирования ЛВС с использованием современной методологии проектирования и технологических комплексов (САПР) могут применяться экспериментальные методы исследования, аналитическое и имитационное моделирование. Моделирование - один из наиболее распространенных методов исследования. Модель ЛВС - это такое ее представление, которое состоит из определенного количества организованной информации о ней и построено с целью ее изучения. При исследовании ЛВС, как правило, используются абстрактные модели, представляющие собой описания ЛВС на некотором языке. Абстрактная модель, представленная на языке математических отношений, называется математической моделью. 2.2. АНАЛИТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ Использование аналитических методов связано с необходимостью построения математических моделей ЛВС в строгих математических терминах. Аналитические модели ВС носят обычно вероятностный характер и строятся на основе понятий аппарата теорий массового обслуживания, вероятностей и Марковских процессов, а также методов диффузной аппроксимации. Могут также применяться дифференциальные и алгебраические уравнения. 2.3. ИМИТАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ В отличие от аналитического имитационное моделирование снимает большинство ограничений, связанных с возможностью отражения в моделях реального процесса функционирования исследуемой ЛВС, динамической взаимной обусловленности текущих и последующих событий, комплексной взаимосвязи между параметрами и показателями эффективности системы и т.п. Хотя имитационные модели во многих случаях более трудоемки, менее лаконичны, чем аналитические, они могут быть сколь угодно близки к моделируемой системе и просты в использовании. 2.4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ Практическое использование моделей ЛВС во многих случаях предполагает наличие информации о реальных характеристиках вычислительного процесса. Такая информация может быть получена эмпирическими методами, на основе которых в настоящее время создаются средства для исследования аппаратно-программных компонентов ЛВС. Необходимая информация собирается с помощью специальных средств, которые обеспечивают измерение параметров, характеризующих динамику функционирования ЛВС в режимах опытной и нормальной эксплуатации. К таким средствам относятся сетевые анализаторы, анализаторы протоколов и т.п. 2.5. АНАЛИТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ НА ОСНОВЕ ТЕОРИИ СИСТЕМ МАССОВОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ При аналитическом моделировании исследование процессов или объектов заменяется построением их математических моделей и исследованием этих моделей. В основу метода положены идентичность формы уравнений и однозначность соотношений между переменными в уравнениях, описывающих оригинал и модель. Поскольку события, происходящие в локальных вычислительных сетях, носят случайный характер, то для их изучения наиболее подходящими являются вероятностные математические модели теории массового обслуживания.

Заключение.

На основании собранного материала, краткий анализ которого изложен в этой работе. Было выяснено, что не решена задача моделирования работы web -узла в зависимости от числа и типа интернет-каналов, разного рода заявок, поступающих к серверу при помощи моделирования систем массового обслуживания и прогнозирования результатов при изменении параметров, что очень актуально при поддержке работоспособности web -узла. Это направление и было выбрано для дальнейших исследований в рамках выбранной темы.

Заявки поступают как по «узким» интернет-каналам (телефонная линия) к конечным пользователям на получения данных из сети Интернет, так и из «широких» интернет-каналов(радиомодем, оптоволоконная связь, спутниковый канал), связывающих web -узел с Интернет, на получение данных, находящихся на серверах web -узла. Сложность представляет разнородность Интернет каналов и их специфика, а также разнородность самих заявок. Для моделирования обслуживания заявок к web -, FTP -, почтовому- серверу необходимо использовать разные законы для моделирования времени обслуживания и времени их поступления.

 

Список литературы

1. Агенты знают все. Боб КУРЬЕ.

2. Тестирование производительности сети Алан Франк.

3. О комплексной диагностике сетей. Saemon A.

4. Сиренко А.И., Волощук Л.А. Определение параметров потока запросов к WEB серверу.

5. Компания ProLan. Тестирование производительности Web-сайтов. Полное описание услуги.