Оценка эффективности вычислительных сетей образовательных учреждений с помощью имитационного моделирования

Монахов Анатолий Дмитриевич

НОУ ВПО ИГУПИТ

E-mail: info@igupit.ru

 

Оценка эффективности вычислительных сетей образовательных учреждений с помощью имитационного моделирования

 

Аннотация. Описывается реализация имитационного приложения «Оценка функционирования и анализ производительности вычислительных сетей» с помощью среды моделирования AnyLogic. Речь идет о вычислительных системах, предназначенных для обеспечения подключения общеобразовательных учебных заведений к сети Интернет и создания разветвленной локальной вычислительной сети этих заведений. Основной целью разработки является создание инструмента для анализа функционирования системы в целом.

Ключевые слова. Производительность оборудования, пропускная способность каналов доступа, трафик использования ресурсов Интернета, отказы в обслуживании.

The Abstract. Realization of the imitation appendix « Estimation of functioning and analysis of of computer networks productivity » by means of AnyLogic environment modeling is described. It is a matter of computing systems assigned for connecting up institutions of general education to the Internet and organizing a branching local computer network of such institutions. The main object of the project is to build up a technique for analising the system functioning as a whole.

The Keywords. Equipment productivity, throughput of access channels, traffic of Internet resources use, service refusals.

 

***

 

В данной статье описывается реализация имитационного приложения «Оценка функционирования и анализ производительности вычислительных сетей» с помощью среды моделирования AnyLogic. Основной целью разработки является создание инструмента для анализа функционирования системы в целом. Анализ функционирования осуществляется по ряду показателей, в том числе:

·                    производительность оборудования;

·                    пропускная способность каналов доступа;

·                    трафика использования ресурсов Интернета;

·                    отказы в обслуживании и др.;

В настоящей статье речь идет о вычислительных системах, предназначенных для обеспечения подключения общеобразовательных учебных заведений к сети Интернет и создания разветвленной локальной вычислительной сети этих заведений.

Реализация системы предполагает использования достаточно большого количества современных компьютеров (далее, серверов) с программным обеспечением и телекоммуникационным оборудованием, а также необходимое количество высокоскоростных каналов доступа в интернет. Будем в дальнейшем все это называть вычислительными ресурсами системы.

Основной задачей системы является обеспечение высокоскоростного подключения достаточно большого количества пользователей к сети Интернет.

Для подключения одного клиента к сети требуется:

·                    занятие части вычислительных ресурсов сети, в частности одного из серверов с определенным набором программного обеспечения (частично или полностью);

·                    выполнение компанией, предоставляющей высокоскоростной доступ к Интернету гарантий (условий договоров) перед клиентами по предоставлению ресурсов. Например, трафику, объему дискового пространства, производительности сервера, пропускной способности каналов и т.д.;

·                    обеспечение возможности физического доступа любого конечного пользователя к Интернет.

Всей совокупностью вычислительных ресурсов сети должны воспользоваться пользователи, подключенные к ней с целью использования ресурсов сети Интернет. Рабочая нагрузка на каждый сервер индивидуальна, но в любом случае должна учитываться в разрабатываемом имитационном приложении. Вычислительные ресурсы сети должны обеспечить достаточную производительность для получения приемлемого качества доступа к сети со стороны множества пользователей. Т.е. для достижения приемлемой производительности сети необходимо обеспечить клиента гарантированной производительностью сервера, каналов, программного обеспечения и в целом оптимальностью построения всей архитектуры вычислительных ресурсов компании.

Реализация имитационного предложения основана на использовании понятий, используемых для анализа систем массового обслуживания (СМО). Схема вычислительной сети представлена на рис. 1.

Заявки на обслуживание подразделяются на 2 группы:

1-я группа – заявки на понимается выделение вычислительных ресурсов, запрашиваемых клиентом для обеспечения доступа к ресурсом локальной сети.

2-я группа – заявки на доступ в Интернет

В соответствии с описанной выше формализацией системы, была проведена программная реализация макета имитационного приложения в среде моделирования AnyLogic.

 

Drawing8.jpg

Рис. 1. Схема вычислительной сети

Для моделирования процесса используется диаграмма типа

Вид диаграммы на панели разработки представлен на рис.2 .

p1.jpg

Рис. 2. Диаграмма процесса в AnyLogic

В качестве заявки выберем заявку на доступ к ресурсам локального сервера. Объект Source будет источником заявок, интенсивностью, задаваемой в свойствах объекта вручную. С помощью объекта Queue будем моделировать очередь заявок. Объект Delay задерживает заявки на заданный период времени, то есть является в нашей модели представлением времени, необходимого для чтения файла с диска на сервере. В качестве конечной точки диаграммы процесса мы используем объект Sink, который уничтожает поступившие в него отработанные заявки.

На рис. 3 показана общая методика использования приложения

p2.jpg

Рис. 3. Общая методика использования приложения

 

В качестве основных функций, расширяющих возможности приложения, можно привести:

·                    Подключение к автоматически собираемым файлам статистики о договорах клиентов по подключению к сети и автоматический импорт их в модель;

·                    Статистическая обработка реальных потоков и представление его в виде пользовательских функций в модели;

·                    Создание типовой базы данных рабочей нагрузки для потоков обоих типов;

·                    Реализация средств конструирования прогнозируемой рабочей нагрузки;

·                    Реализация средств графического формирования структуры и архитектуры вычислительных ресурсов сети;

·                    Более детальное и адекватное моделирование процесса использования пользователями доступа к сети Интернет, в зависимости от их типа и форм передаваемой информации и т.д.;

·                    Расширение показателей эффективности и форм их представления, получаемых в результате моделирования

·                    Реализация многопользовательского режима работы с приложением;

·                    Расширенные средства графического представления результатов;

·                    Создание общей базы данных результатов моделирования;

·                    Экспорт результатов моделирования в другие автоматизированные системы, используемые для управления работой предприятиями.

 

ЛИТЕРАТУРА

 

1. Бусленко Н.П. Моделирование сложных систем. - М.: Наука, 1978.- 400 с.

2. Карпов Ю. Г. Имитационное моделирование систем. Введение в моделирование с AnyLogic 5. Изд. БХВ-Петербург, 2006 – 400 с.

 

Мир науки - научный журнал
Транспортные сооружения - научный журнал
Отходы и ресурсы - научный журнал