Lähiverkkojen suorituskyky

Tuomas L Karhula

0222311 TITE4

Mitä suorituskyvyllä tarkoitetaan

Eri merkitys/tarkoitus verkon jäsenille Verkonvalvojalle tärkeää kuormittumisen

jakautuminen tasaisesti aiheuttamatta pidempiaikaista raskasta kuormitusta

Käyttäjälle ratkaisevaa, kuinka nopeasti verkko vastaa hänen antamiin komentoihin ja kuinka nopeasti dataa saadaan siirrettyä

Suorituskyvyn käsitteitä

Kaistanleveys Oheistiedot Läpäisykyky Verkon hyötykäyttö Huojunta Vasteaika

Suorituskykyyn vaikuttavat tekijät

Verkon kapasiteetti Etenemisviive Kehyksien bittimäärä Käytettävä verkkotekniikka

Kaapelointi, toistinten tiheys Käyttäjien syöttämä kuormitus Verkkoon liitettyjen laitteiden lukumäärä

Suorituskykyyn vaikuttavat tekijät

Kaistanleveydellä, käytettävällä tekniikalla sekä kehysten bittimäärällä yhdessä suurin merkitys suorituskykyyn

Myös muut tekijät tärkeitä, etenkin käyttökuormitus sekä laitteiden määrä, mutta edelliset tekijät vaikuttavat näihin.

Kehyksien bittimäärä

Pienemmällä kehyskoolla tarvitaan enemmän kehyksiä enemmän oheistietoa, mikä pienentää tehokkuutta

Ethernet-kanavassa kulkevien kehysten maksimilukumäärät:10 Mbps: 14 880 kpl/s100 Mbps: 148 800 kpl/s1 Gbps: 1 488 000 kpl/s

Kehyksien bittimäärä

Datakentän tavukoko (kehys)

Kehyksienmaksimimäärä/sek

Datakentän bittien maksimimäärä/sek

46 (64) 14 880 5 475 840

64 (82) 12 254 6 274 084

128 (146) 7530 7 710 720

256 (274) 4251 8 706 048

512 (530) 2272 9 306 112

1024 (1042) 1177 9 641 984

1500 (1518) 812 9 744 000

Suorituskyvyn mittaaminen

Liikenteen lukemiseen Ethernetissä vaaditaan laitetta, joka lukee kaikki lähiverkossa kulkevat kehykset

Tavallinen työasema tai erityisvalmisteinen laite Tulostavat tilastoja verkon toiminnasta ja

kuormituksesta Ethernetin tehokkaamman toiminnan takaamiseksi

verkko usein segmentoitu Vaikeuttaa liikenteen mittaamista

Suorituskyvyn mittaaminen

Yksi kokonaisuus: seurantalaitteen kytkentä suoraan törmäysalueeseen koaksiaalikaapelilla

Segmentoitu: ei mahdollista kytkeä seurantalaitetta kytkimen porttiin, sillä liikenteen erottelu perustuu osoitteiden suodattamiseen

Segmentoidussa verkkoratkaisussa seurattava suoraan itse kytkintä.

Markkinoilla kytkimiä ja keskittimiä integroidulla hallintajärjestelmällä

Suorituskyvyn mittaaminen

Suorituskykyä tarkastellaan usein käyttötiedon perusteella

RMON- (Remote Network Monitoring) ja SMON-standardit (Switch Monitoring)

Perustuvat SNMP-protokollaan Suorituskykyä mittaavia tilastointimenetelmiä,

ominaisuudet sisältävät laitteet asennetaan kytkimen tai keskittimen porttiin

RMON-data

Aika Pakettien lkm Broadcast Multicast Kuormitus

09.42:10 138243 882 383 2 %

10.12:10 161295 828 397 2 %

10.42:10 168389 868 391 3 %

11.12:10 2775468 1283 280 25 %

11.42:10 604774 1231 275 5 %

12.12:10 836423 1218 415 6 %

12.42:10 164848 1117 500 3 %

13.12:10 221535 1343 980 4 %

Ethernetin tilastoitavat parametrit

Kuormituksen mittaamisen kannalta oleellista informaatiota ovat Verkon käyttöaste eri ajankohtina Broadcast- ja multicast-lähetysten määrä Perustason virhetilastot

CRC-virheet, tasausvirheet, liian suuret kehykset jne.

Törmäysten suhteellinen määrä

Seuranta-aika

Mittausaikajakson pituus, jolta suorituskykyä mitataan

Pituus vaikuttaa tiedon merkittävyyteen Reaaliaikaisen toiminnan seuraamiseen yleinen on

yksi sekunti, verkon kuormituksen kannalta 30 minuuttia sopiva

Sekunti tuo esille ajoittaiset lyhytaikaiset piikit, puoli tuntia tasaa ne antamalla kuvan verkon todellisesta pidempiaikaisesta kuormituksesta

Voidaan muodostaa tilastoja ja kaavioita seurannan helpottamiseksi

Ethernetin kuormittuminen

Voidaan jakaa kolmeen kuormitusluokkaan (Mart Molle, 1994)

Perustuu Mollen tutkimukseen, jossa hän tutki BEB-viivästysalgoritmin (Binary Exponential Backoff) toimintaa sekä vasteaikojen muodostumista

Luokkajako: Kevyesti kuormitettu Kohtuullisen raskaasti kuormitettu Hyvin raskaasti kuormitettu

Ethernetin kuormittuminen

Kevyesti kuormitettu Ethernet-kanavan keskimääräinen käyttösuhde 0 – 50 %,

hakuaikaviiveet eli vasteajat luokkaa 0,001 sekuntia

Kohtalaisen raskaasti kuormitettu Käyttösuhde 50 – 80 %, hakuaikaviiveet luokkaa 0,01 –

0,1 sekuntia

Hyvin raskaasti kuormitettu Käyttösuhde 80 – 100 %, hakuaikaviiveet jopa sekunteja,

lähetysviiveiden määrät ja pituudet korkeita

Ethernetin vasteaika

Ethernet-

kanavan

kuormituksen

ja

työasemien

vaikutus

vasteaikojen

pituuteen

Ethernetin suorituskyvyn huomioiminen

Ylimääräistä kaistanleveyttä varattava jo verkon suunnitteluvaiheessa verkon laajenemisen ja raskaiden sovellusten varalta

Suorituskyvyn parannuskeinoja: Siirtyminen nopeampaan verkkoteknologiaan (esim. 10

Mbps 100 Mbps) Jakamalla lähiverkko edelleen pienempiin segmentteihin

kytkimien avulla (kustannustehokkain keino) Fibre Channelin eli kuitukanavan hyödyntäminen, tähän

palataan kohta

Suorituskyky ja käyttäjä

Käyttäjä käsittää usein suorituskyvyllä sen, kuinka nopeasti hän voi siirtää ja vastaanottaa dataa verkossa (läpäisykyky)

Vaikuttavia tekijöitä: Käyttäjän työasemassa olevan korkean tason

verkkoprotokollaohjelmiston suorituskyky Korkean tason protokollapakettien vaatima oheistieto Käytettävän sovelluksen suorituskyky Käyttäjän työaseman suorituskyky Käyttäjän verkkosovittimen suorituskyky

WLANin suorituskyky

Langattomien lähiverkkojen mahdollistamat tiedonsiirtonopeudet vielä toistaiseksi heikompia verrattuna perinteisiin kaapelikytkentäisiin verkkoihin

Motiivit langattoman käyttöön muita Lyhytaikainen käyttö, ei mahdollisuutta kaapelointiin

Langattomien lähiverkkojen suorituskykyyn vaikuttaa huomattavasti radiokuuluvuus (2,4 GHz ja 5 GHz)

WLANin suorituskyky

Viiden gigahertsin taajuus tarjoaa suuria tiedonsiirtonopeuksia, ongelmana taajuuden kasvaessa radiokuuluvuuden pieneneminen

Standardi Nimellisnopeus Todellinen nopeus Taajuusalue

802,11 1 - 2 Mbps 0,8 - 1,5 Mbps 2.4 GHz

802.11b 11 Mbps 5,5 Mbps 2,4 GHz

802.11a 54 Mbps 20 - 26 Mbps 5 GHz

802.11g 54 Mbps 20 - 26 Mbps 2.4 GHz

Fibre Channel

Kuitukanava, hyödyntää tiedonsiirtoon optista kuitua sekä lyhyt- tai pitkäaaltoista laseria

Myös perinteiset kaapelit mahdollisia Verkkoteknologia, joka liitetään muihin verkkoihin

yhdyskäytävien avulla Kehitetty lähiverkkoihin erittäin nopeaan

tiedonsiirtoon työasemien ja liitännäislaitteiden välille

Voidaan käyttää verkoissa ja oheislaitteiden liitäntäväylänä

Fibre Channel

Media 800 Mbps 400 Mbps 200 Mbps 100 Mbps

SM-kuitu 10 km 10 km 10 km -

MM-kuitu 50/125 0,5 km 1 km 2 km 10 km

MM-kuitu 62,5/125 175 m 350 m 1500 m 1500 m

Koaksaalikaapeli 25 m 50 m 75 m 100 m

Koaksaalikaapeli 10 m 15 m 25 m 35 m

Suojattu parikaapeli - - 50 m 100 m

Mahdollistaa useiden erilaisten tiedonsiirtoprotokollien käytön voidaan käyttää muiden verkkotekniikoiden ohessa parantamaan niiden suorituskykyä

Nopeusluokat 100, 200, 400, 800 Mbps, 2 Gbps Soveltuu suurien tietomäärien kuljettamiseen

Lopuksi…

Suorituskykyyn vaikuttavien tekijöiden määrä valtava, lähiverkon suorituskyvyn saa parhaiten selville kokeilemalla

Suurin merkitys kaistanleveydellä, kehysten bittimäärällä sekä käytettävällä verkkotekniikalla

Suorituskyvyn mittaamiseen käytetään pääasiassa käyttötiedosta muodostettuja tilastoja, joiden perusteella nähdään kuormituksen määrä ja painotus

Seuranta-aika vaikuttaa mittausten merkittävyyteen

…lopuksi

Ethernetin kuormittuminen jaotellaan kolmeen luokkaan Kevyt, kohtalaisen raskas ja hyvin raskas kuormitus

Verkon kuormitus ei ole tasaista, vaan siinä esiintyy käytön perusteella piikkejä sekä kuoppia

Hetkellinen verkonkuormitus voi olla hyvinkin raskasta

Kuormituksen määrä luonnollisesti vaikuttaa verkon vasteaikoihin ja toiminnan luotettavuuteen

LOPPU!

Kiitos