Содержание к диссертации
Введение
1. Анализ принципов построения корпоративных сетей. Постановка задачи исследования 12
1.1. Информационный обмен в корпоративных распределенных автома-тированных системах 12
1.2. Подходы к интеграции разнородных сетей 19
1.3. Типы межсетевых устройств 24
1.3.1 .Мосты и коммутаторы 26
1.3.2.Техническая реализация коммутаторов 32
1.3.3.Характеристики производительности коммутаторов..41
1.4. Постановка задачи исследования 43
Выводы по первой главе 49
2. Концептуальная модель и постановка задачи расчета характеристик коммутатора 50
2.1. Допущения при построении концептуальной модели.50
2.2. Модель технических средств коммутации 52
2.3. Алгоритм коммутации через общее поле памяти 55
2.4. Формализация задачи и схема расчета характеристик коммутатора с разделяемой памятью 62
2.4.1.Задание параметров коммутатора 62
2.4.2.Схема расчета замкнутой СеМО 63
Выводы по второй главе 67
3. Аналитический расчет характеристик коммутатора с разделяемой памятью 69
3.1. Математическая постановка задачи расчета характеристик коммутатора 69
3.2. Расчет среднего времени задержки и производительности коммутатора с разделяемой памятью 71
3.2.1.Составляющие времени задержки в коммутаторе 71
3.2.2. Модель расчета характеристик коммутатора с разделяемой памятью 80
3.2.3. Расчет среднего времени ожидания доступа в ОПП 84
3.2.4. Алгоритм расчета производительности коммутатора с разделяемой памятью 89
3.3. Расчет емкости буферного пула коммутатора с разделяемой памятью 90
3.4. Формирование матрицы распределения очередей исходящих каналов по секциям ОПП 98
3.5. Построение процедуры параметрической настройки коммутатора 101
3.5.1.Обобщенный алгоритм настройки 101
3.5.2.Расчет начального приближения 102
3.5.3.Расчет производительности и среднего времени задержки пакета в коммутаторе 104
3.6. Методика расчета коммутатора 105
Выводы по третьей главе 107
4. Экспериментальная проверка методики расчета коммутатора с разделяемой общей памятью 108
4.1. Результаты аналитического моделирования коммутатора . 108
4.2. Анализ чувствительности процедуры настройки к изменению параметров 114
4.3. Имитационная модель коммутатора 115
4.3.1.Особенности программного моделирования обработки пакета в коммутаторе ; 115
4.3.2.Структура программного моделирования коммутатора 116
4.3.3.Алгоритмы обслуживания моделирования 118
4.3.4.Алгоритмы обрабатывающих модулей 123
Выводы по четвертой главе 131
Заключение 132
Литература 134
Приложение 1 141
Приложение 2 151
Приложение 3 158
- Информационный обмен в корпоративных распределенных автома-тированных системах
- Алгоритм коммутации через общее поле памяти
- Модель расчета характеристик коммутатора с разделяемой памятью
- Результаты аналитического моделирования коммутатора
Введение к работе
Актуальность проблемы. Процесс автоматизации всех сфер человеческой деятельности характеризуется широким применением сетевых технологий. Созданы сети передачи данных, информационно-вычислительные системы и интегрированные автоматизированные системы управления (АСУ).
Создание АСУ на базе широкого применения средств вычислительной техники, ее интеграция с технологическим производственным оборудованием и процессами принятия решений на всех уровнях управления осуществляется на основе использования средств связи [2,3,8,58,60].
Расширение сферы применения вычислительной техники и широкое внедрение вычислительных и сетевых технологий в современное производство сопряжено с использованием большого числа типов ЭВМ и сетей ЭВМ, имеющих различные архитектурные решения, ориентированных на решение большого числа разнообразных задач [25,54,58]. Ограниченная протяженность отдельных вычислительных сетей и наличие информационных связей внутри и между организациями, где установлены ЭВМ, входящие в состав различных сетей, актуализируют вопрос объединения, расширения и взаимодействия существующих сетей ЭВМ [30,38,44,58,60,62,71,88]. Возникает практическая необходимость в проведении исследований по межсетевым взаимодействиям и объединением сетей в связи с проектированием и вводом в промышленную эксплуатацию разнородных сетей ЭВМ различных предприятий и ведомств, в частности при создании корпоративных сетей [38,58,60,61,63].
На основании проведенного обзора [13,25,29,31,39,42,60,63]можно выделить наиболее важные с практической точки зрения аспекты межсетевых взаи- модействий, которые остаются проблематичными и в настоящее время. К ним относятся: - проблемы логического сегментирования при создании виртуальных ло кальных сетей (VLAN) [70]; - методы и средства объединения разнородных сетевых технологий в единую интерсеть (корпоративную сеть) [60]; - методы и средства моделирования при решении задач, связанных с построением интерсетей [58,60].
Несмотря на то, что существуют уже сети, объединенные межсетевыми устройствами (МУ), вопрос их взаимного соединения до сих пор остается актуальным и, как показывает анализ литературы, находится в состоянии постоянного развития [60,81].
Известны два подхода к решению проблем межсетевого взаимодействия. Первый связан с применением универсального сквозного протокола, который управляет потоками сообщений в стандартном межсетевом формате [47]. Альтернативный подход нашел свое решение в использовании шлюзов и коммутаторов, как согласователей неоднородностей взаимодействующих объектов [48].
Комплексирование готовых технических решений при создании корпоративных сетей требует соответствующих методов и средств оценивания их характеристик на предмет соответствия требуемому качеству обслуживания при заданном либо прогнозируемом трафике. Эта проблема особенно остро стоит при подборе межузловых устройств, в частности коммутаторов [28,33,60].
Из-за различий во внутренней организации разных моделей коммутаторов, трудно предвидеть, как тот или иной коммутатор будет передавать кадры какого-то конкретного образца трафика. Поэтому при сравнении коммутаторов по производительности необходимо принимать во внимание, для какого варианта трафика получены данные, поскольку не существует общепринятых тестовых образцов трафика [28].
В специальной литературе [28] отмечается, что лучшим критерием по-прежнему остается практика, когда коммутатор ставится в реальную сеть, и измеряются вносимые им задержки и количество потерянных кадров. Однако, это прежде всего, дорого.
Существующие несложные расчеты не учитывает коллизий, возникающих между кадрами, передаваемыми по разным маршрутам коммутационной схемы, потерь на время ожидания доступа к общей среде и других явлений, которые обусловлены случайными факторами, значительно снижающими реальную производительность коммутатора [28].
По вопросам использования коммутаторов опубликовано незначительное число работ, большинство из которых являются обзорами по материалам зарубежной печати [25,29,30,31,63], и анализ которых показал, что требуются методы и средства, поддерживающие обоснованный выбор структуры и расчет параметров коммутаторов как МУ, обеспечивающих требуемые сетевые характеристики [30,35,38,44,46,51].
Трудноформализуемость и многофакторность проблем взаимодействия вызывают необходимость использования как аналитических, так и имитационных моделей.
Таким образом, разработка моделей и методики расчета характеристик коммутатора, удовлетворяющих сетевым требованиям, является актуальной задачей.
Целью диссертационной работы является исследование и разработка инженерной методики расчета характеристик коммутаторов с разделяемой общей памятью, как устройств сопряжения сетей обеспечивающих как высокое быстродействие так и сглаживание пульсаций трафика.
Для достижения указанной цели необходимо решение следующих задач.
Провести выбор критериев качества функционирования коммутатора.
Разработать концептуальную модель коммутатора.
Разработать аналитические модели расчета параметров и характеристик коммутатора с разделяемой общей памятью.
Построить алгоритм оптимального распределения исходящих каналов коммутатора по секциям общего поля памяти.
Построить процедуру параметрической настройки коммутатора по выбранным критериям качества.
6. Провести экспериментальную проверку методики расчета характери стик коммутатора с разделяемой общей памятью.
Объектом исследования являются коммутаторы с общей разделяемой памятью, как устройства сопряжения и логической сегментации сетей.
Предметом исследования является применение аналитических и имитационных моделей для описания функциональных связей между внутренними и внешними параметрами коммутатора и разработка на их основе расчета характеристик коммутатора и оценивания их на соответствие сетевым требованиям.
Методы исследования. Теоретические исследования при решении поставленных задач проведены с использованием теории вероятностей [4,5,50] , теории массового обслуживания [4,5,6,17], теории оптимизации [17], теории математического моделирования [10,59,71,72]. Экспериментальные исследования проводились на ЭВМ типа PC Pent 166 ММХ с применением методов программирования и статистического моделирования.
Научная новизна. В результате проведенного исследования построена процедура параметрической настройки коммутатора с разделяемой общей памятью, обеспечивающая научно обоснованный выбор структуры и параметров коммутатора, характеристики которого соответствуют сетевым требованиям. Процедура построена с использованием разработанных в диссертации моделей и методов расчета характеристик коммутатора.
В процессе решения перечисленных задач получены и выносятся на защиту следующие новые основные результаты.
1 .Концептуальная модель, описывающая структуру коммутатора, как мультипроцессорной системы с параллельными каналами приема/передачи и распределения пакетов между портами, принцип динамического разделения общего поля памяти между канальными модулями портов коммутатора.
2. Аналитическая модель расчета среднего времени задержки пакетов и производительности коммутатора с учетом коллизий, возникающих при доступе в разделяемое общее поле памяти (01Ш).
Модель расчета буферного пула ОПП коммутатора. Объем буферного пула рассчитывается исходя из допустимой вероятности блокировки информационных кадров.
Распределение исходящих каналов по секциям оперативной памяти.
5. Процедура параметрической настройки коммутатора, обеспечивающая соответствие характеристик коммутатора сетевым требованиям.
Практическая ценность полученных результатов заключается в разработанной методике и ее математическом и программном обеспечении, позволяющей оценивать соответствие характеристик коммутаторов с общей разделяемой памятью как устройств корпоративной сети, обеспечивающих высокое быстродействие и сглаживание пульсаций трафика при сопряжении и логической сегментации сетей.
Апробация работы. Предлагаемые решения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета, Санкт-Петербург, 1999-2000 г.г.
Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 5 печатных работы.
Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и трех приложений.
В первой главе приведены общие аспекты взаимодействия разнородных сетей, проанализированы принципы построения корпоративных сетей, сформулирована задача исследования.
Во второй главе предложена концептуальная модель коммутатора с общей разделяемой памятью, предложен подход к организации динамического разделения ОПП по очередям исходящих каналов, предложена рекуррентная схема расчета характеристик коммутатора на основе замкнутой сети массового обслуживания (ЗСеМО),
В третьей главе построены аналитические модели для расчета среднего времени задержки и производительности коммутатора, объема буферного пула коммутатора, процедура параметрической настройки параметров коммутатора на соответствие сетевым требованиям.
В четвертой главе приведены результаты экспериментальной проверки методики оценивания характеристик коммутатора, построена его имитационная модель.
В заключении сформулированы выводы по диссертационной работе.
В приложениях к диссертации приводятся численный пример, иллюстрирующий действие рекуррентной процедуры, листинги программ аналитического и имитационного моделирования.
Информационный обмен в корпоративных распределенных автома-тированных системах
Эффективность функционирования АСУ современных крупных предприятий в значительной степени зависит от использования вычислительной техники на всех стадиях сбора и обработки информации, необходимой для нахождения перспективных плановых решений и оптимального управления производством. Информационный обмен - непременное условие работоспособности любого управления [13,54,58].
Стремление исключить информационные перебои и обеспечить прямой, непосредственный доступ пользователей к вычислительным и информационным ресурсам коллективного пользования, повышение требований к оперативности и качеству доставки информации при непрерывном увеличении ее объемов привели к появлению новых методов и принципов использования ЭВМ в АСУ предприятия, а именно к корпоративным распределенным автоматизированным системам (КРАС) обработки информации и управление [28,58,60].
Для корпоративных АСУ причиной использования распределенных систем является распределенный характер самих прикладных задач, таких, например, как автоматизация технологических процессов и крупных рассредоточенных производств, транспортных систем, распределенных систем автоматического контроля и диагностирования нефтяных скважин, банковской и межбанковской деятельности, распределенных систем поддержки принятия решений и т.п. Во всех этих случаях источники и потребители информации рассредоточены по территории и автономно решают свои задачи [20,58]. Но в то же время решаемые ими задачи тесно взаимосвязаны, поэтому их вычислительные и информационные ресурсы должны быть объединены в единую систему. Такое объединение, коллективное использование общих информационных ресурсов [21,24,54,60] обеспечивает корпоративная телекоммуникационная сеть обмена информацией (СОИ), являющаяся подсистемой КРАС.
Корпорация является сложной, многопрофильной структурой и вследствие этого имеет распределенную иерархическую систему управления. Кроме того, предприятия, отделения и административные офисы, входящие в корпорацию, как правило, расположены на значительных расстояниях друг от друга. Для централизованного управления таким объединением предприятий используется корпоративная сеть. В ее состав могут входить магистральные сети (WAN, MAN), предназначенные для связи отделений и административных офисов корпораций. Обязательными компонентами корпоративной сети являются локальные сети, связанные между собой [28,41,54].
Бизнес - функции организации постоянно меняются, организация совершенствует свою структуру, рабочие группы формируются и исчезают, производство перепрофилируется и т.п. Меняются и приложения, ориентированные на работу в сети. Пользовательские рабочие станции предоставляют услуги по обработке сообщений, видеоконференции, телефонии и т.д. (См. Табл. 1.1) [41]. Все отчетливее прослеживается тенденция введения в приложения услуг телефонии, групповой работы над документами, обработки сообщений, видео и т.д. Эта тенденция определяет требования к сетевой магистрали, которая, комбинируя ЛВС-, MAN- и WAN - магистрали, должна иметь многосервисную основу и передавать любые типы трафика с требуемым качеством.
Для соединения удаленных локальных сетей и отдельных компьютеров в корпоративной сети применяются разнообразные телекоммуникационные средства, Непременным атрибутом такой сложной сети является высокая степень гетерогенности - нельзя удовлетворить потребности сотен и тысяч пользователей с помощью однотипных программных и аппаратных средств [54,63].
Эту проблему приходится решать при создании вычислительной среды крупного предприятия (корпоративной сети), так как различные его службы и функциональные подразделения в силу естественной эволюции информационно-вычислительных сетей могут пользоваться совершенно различными вычислительными средствами [53,60,63].
Так, управленческие отделы предприятия, занимающиеся планированием, ведением бухгалтерского учета и т.п. обычно использовали для этих целей большие ЭВМ фирмы IBM (майн-фреймы). Для этих типов компьютеров характерны свои методы хранения данных, доступа к ним и объединения в сеть, известные как стандарты SAA и SNA фирмы IBM.
Отделы, занимающиеся разработкой новых технических продуктов, технологий, устройств, машин, приборов - чаще ориентировались на мини-ЭВМ PDP и VAX фирмы DEC, использующих свои версии ОС. И, наконец, большинство сотрудников современных предприятий использует для своих личных нужд персональные компьютеры различных фирм -как IBM-совместимые, так и другой архитектуры, например Apple Macintosh. Эти компьютеры могут объединяться в сети для совместной работы групп пользователей над общими проектами с помощью различных сетевых средств -Novell Netware , Microsoft for Workgroups и многих других - выбор велик [43]. Кроме этого, работники предприятия должны иметь возможность удобного электронного общения с внешним миром - с работниками других фирм и предприятий. Средства электронной почты и удаленного доступа через телефонные каналы и другие средства глобальных коммуникаций также должны обеспечиваться корпоративной сетью [53,63]. Сложная и многофункциональная система автоматизации большого предприятия не может базироваться на машинах какого-нибудь одного класса, а, начинаясь с сети персональных компьютеров, потребует в дальнейшем включения в нее мощных межсетевых устройств (МУ) для объединения и согласования разнородных сетей одного предприятия [28,41,42]. Развитие региональных и глобальных сетей, к которым могут быть подключены корпоративные сети, дает возможность гибкого распределения работ по всей системе. На рис. 1.1 показана телекоммуникационная система, которая объединяет в себе взаимосвязанные сети и интеграцию разнообразных источников сообщений. Здесь показаны три географически разнесенных сети А, В и С, соединенные между собой межсетевым интерфейсом - МУ. Этот интерфейс обеспечивает необходимую трансляцию протоколов и сопряжение между неодинаковыми сетями, имеющими, например, различные скорости передачи, различные возможности обработки пакетов, а также различные структуры [72].
Алгоритм коммутации через общее поле памяти
КМ предназначен для накапливания блоков информации по каждому каналу и записывания выделенных из них пакетов в буфера ОПП, а также выборки пакетов из буферов ОПП и пересылки их в БП КМ с последующей передачей в исходящие каналы связи.
В коммутаторе ОПП разбивается на участки (буфера) для параллельного обслуживания нескольких сообщений (пакетов). Способы разбиения разнообразны и зависят от метода организации памяти. Различают статические и динамические методы. В первом случае за каждым каналом жестко закрепляется один или несколько буферов. При втором способе, буферная память является для всех каналов общим ресурсом. Поиск свободного буфера осуществляется лишь в момент появления запроса на него. Каждый буфер может быть выделен для любого канала.
Динамическое распределение буферов ОПП можно организовать с использованием так называемых кольцевых очередей, которые представляют собой связные списки. Связный список состоит из элементов, содержащих какую-то информацию. В нашем случае - пакеты. Элемент имеет номер или адрес, по которому его можно разыскать в памяти ЭВМ (в нашем случае - в ОПП). Каждый элемент связного списка помимо основной информации (в нашем случае - пакета), составляющей содержания элемента, имеет ссылку на следующий элемент, т.е. адрес следующего элемента. Элементы как бы связаны в цепочку, причем соседние элементы этой цепочки могут быть расположены далеко друг от друга, то есть иметь существенно различные адреса. Связный список снабжается головным элементом, который состоит только из ссылки на первый элемент списка. В нашем случае головной элемент задает очередь к конкретному исходящему каналу. Последний элемент ссылается на головной элемент. Тем самым, если очередь, к какому либо исходящему каналу не содержит пакетов, то остается головной элемент, который содержит ссылку на самого себя, тем самым, свидетельствуя, что очередь пуста. Удобство применения связных списков в том, что для удаления элемента из списка, включения нового элемента или перестановки элементов достаточно изменить некоторые ссылки, основная же информация остается на месте без изменения. Такая замкнутая на головной элемент цепочка и получила название кольцевой очереди при организации буферов [19,26,45].
Отметим, что использование связных списков решает проблему менеджера. Совокупность значений кольцевых очередей, закрепленных за КМ портов, позволяет иметь текущее значение занятости буферного пула ОПП.
Каждому элементу КО выделяется при необходимости определенный буфер в ОПП. Наличие/отсутствие свободных буферов идентифицируется с помощью флага - двоичной переменной. Этой переменной перед началом работы присваивается значение единица ("подъем" флага), что свидетельствует о наличии свободных буферов в ОПП. Занятие пакетами всех буферов влечет "сброс" флага в нуль. Таким образом, за каждым КМ в ОПП закреплена кольцевая очередь (КО). Номера элементов КО определяют адреса их размещения в ОПП. За каждым элементом КО закреплен определенный буфер ОПП. Приемный КПД при регистрации приемным УПО служебной части ИК по значению флага определяет наличие/отсутствие свободных буферов в ОПП. Если флаг «спущен», то ИК сбрасывается. Поступление новых ИК из канала вызывает новые обращения КПД к флагу. При «поднятом» флаге принятому ИК выделяется адрес буфера ОПП, в который переписывается выделенный из ИК пакет. Полученные таким образом адреса записываются в КО того КМ, по исходящему каналу которого должны быть переданы принятые пакеты дальше. В исходящую КО некоторого КМ записываются адреса тех буферов ОПП, пакеты которых должны быть переданы в данный исходящий канал. Таким образом, в некоторую исходящую КО могут быть помещены адреса буферов ОПП, содержащих пакеты, поступившие в ОПП из входящих каналов любых других КМ. По освобождению БП КМ передающий КПД выбирает из исходящей КО элемент, содержащий адрес буфера ОПП с пакетом, подлежащим передаче. По получению адреса буфера ОПП передающий КПД переписывает из него в БП пакет, которые передающим УПО преобразуется в ИК и побитно выводится в исходящий канал. Если исходящая КО в данный момент времени не содержит пакетов для передачи, то передающее УПО генерирует в исходящий канал межкадровые разделители. Появление пакетов, подлежащих передаче в исходящий канал, проверяется передающим КПД путём повторных обращений в КО. Таким образом, процесс коммутации через ОПП протекает следующим образом. Из принятого ИК в і-м КМ выделяется пакет. Этот пакет переписывается в ОПП в ту СОП, за которой закреплена КО для j - го канал передачи (канал ПРД), по которому должен быть передачи і-й пакет дальше. Общее количество СОП М (1 М S) В ОПП содержится конечное число буферов, распределяемых динамически по СОП. Это распределение зависит от асимметрии трафика. Трафик задается матрицей вероятностей перехода пакетов из Приписывание исходящих каналов - каналов ПРД к СОП может быть произвольным и определяется структурой трафика. Если М = 1, то каналы всех портов (КМ) приписаны к одной СОП, т.е. ОПП состоит из одной секции. Если М = S, то каждому отдельному каналу ПРД (каналу порта) соответствует свое СОП. Если 1 M S, то т-й СОП приписано несколько исходящих каналов. Необходимо определить (задать) распределение исходящих каналов (каналов ПРД) по секции СОП.
Модель расчета характеристик коммутатора с разделяемой памятью
Поскольку в имитационной модели имитируется поведение коммутатора на некотором отрезке времени, одной из наиболее важных задач При создании модели является определение механизма регламентации событий и процессов. Понятие "регламентация" включает в себя два аспекта, или две функции: "продвижение" времени, или корректирование временной координаты состояния системы, и обеспечение согласованности различных модулей (блоков) и событий в системе. Поскольку действия, выполняемые различными блоками, зависят от действий и от состояний других элементов, они должны быть скоординированы во времени, или синхронизированы. Таким образом, функционирование модели коммутатора должно протекать в искусственном времени, обеспечивая появление событий в надлежащем порядке и с надлежащими временными интервалами между ними. Поскольку в различных частях реального коммутатора события могут возникать одновременно, то необходимо построить некий механизм задания времени для синхронизации действий компонентов коммутатора на данном интервале времени. Например, два или более КМ могут одновременно обратиться к ОПП за каким - либо ресурсом, для записи и считывания пакета.
В [59] имитационные модели классифицированы на две основные категории: - модели с непрерывным изменением состояния; - модели с дискретным изменением состояния. В первых используется механизмы фиксированных приращений временных интервалов; ими удобно описывать поведение систем, представляемых непрерывными потоками информации или материальными потоками, состоящими не из единичных, а из агрегированных элементов. Модели второго вида находят применение тогда, когда исследователя интересует поведение конкретных элементов в системе. Поэтому в моделях этой категории используется метод отсчета времени до следующего события. Из этих двух методов нам подходит первый, так как необходимо описать поведение коммутатора в целом и наблюдать поведение всей совокупности его компонентов. Кроме того, у нас имеются приращения временных интервалов, что выражается во времени хранения пакетов в СОП и ожиданий КМ к ней, и значит, соответствует моделям первой категории. 118 На рис . 4.1 показаны выполняемые процедуры при входе в блок ОПП. В них используется механизм системного времени, который читается в условии (t-ОПП t-spointpaket). В результате выполняется WaitpaketOlllI, т.е. требование к ожиданию доступа в ОПП или обслуживание пакета на ОПП (ServicpaketOim). После окончания хранения в ОПП пакет поступает в КМ, откуда он будет направлен в соответствующий исходящий канал связи. Все модули коммутатора представлены в виде динамических переменных и переменных типа запись и показаны на рис. 4.5 - 4.7 . Очередь к ОПП представлена в виде кольца (ящики пакетов связываются друг с другом через их адреса), что позволяет при переносе пакета на обслуживание заменять адрес первого пакета в кольце, т.е. вместо продвижки всех пакетов в очереди достаточно заменить адрес второго пакета на первый, адрес третьего на второй и т.д., оставляя на месте содержимое, хранящихся под этими адресами пакетов. Такой способ сокращает количество процессорных циклов, затрачиваемых на продвижение одного пакета в очереди в N раз в каждой очереди (N - длина очереди). 4.3.3. Алгоритмы обслуживания моделирования К алгоритмам обслуживания моделирования относятся: построения генераторов пакетов от каждой, подключенной к КМ сети или ее сегмента, механизма системного времени, сбора и обработки статистик. Для проведения имитационных экспериментов с моделью коммутатора задаются исходные данные, которые хранятся в файле fhame. dat или вводятся с клавиатуры (предусмотрены оба варианта). Файл fhame. dat является выходным 121 файлом с результатами программы оптимизации коммутатора на уровне средних и необходимым для проверки работы имитационной модели на тех же наборах входных данных. Если необходимо проследит работу коммутатора в нестандартных ситуациях, например, когда все КМ передают пакета преимущественно одному выходному порту, тогда данные вводятся с клавиатуры. В начале программы имитации читаются исходные данные и открываются места баз данных для распределения промежуточных результатов. В каждой базе устройства (модуля, секции, очереди) устанавливаются нулевые значения перед началом имитации. Поскольку эти действия выполняются один раз в начале запуска программы, то нет необходимости объединять их в отдельную процедуру.
Интенсивности входных потоков, поступающих от разных сетей или их сегментов на соответствующий КМ, являются входными продуктами для процедуры Generpaket(z), где / - номер КМ. В этой процедуре определяется время генерации пакета - время поступления пакета на KM (timstart), которое является случайной величиной, определяется номер СОП в соответствии с матрицей распределения вероятностей закрепления входного порта КМ за СОП (adress), в которую будет записан пакет, устанавливается статус пакета "активный" (status), т.е. требующий обработки и адрес отправителя для отслеживания "перекосов" трафика (1st). Все эти значения записываются в соответствующие поля сгенерированного пакета (рис. 4.6).
Результаты аналитического моделирования коммутатора
В начале программы имитации читаются исходные данные и открываются места баз данных для распределения промежуточных результатов. В каждой базе устройства (модуля, секции, очереди) устанавливаются нулевые значения перед началом имитации. Поскольку эти действия выполняются один раз в начале запуска программы, то нет необходимости объединять их в отдельную процедуру.
Интенсивности входных потоков, поступающих от разных сетей или их сегментов на соответствующий КМ, являются входными продуктами для процедуры Generpaket(z), где / - номер КМ. В этой процедуре определяется время генерации пакета - время поступления пакета на KM (timstart), которое является случайной величиной, определяется номер СОП в соответствии с матрицей распределения вероятностей закрепления входного порта КМ за СОП (adress), в которую будет записан пакет, устанавливается статус пакета "активный" (status), т.е. требующий обработки и адрес отправителя для отслеживания "перекосов" трафика (1st). Все эти значения записываются в соответствующие поля сгенерированного пакета (рис. 4.6).
Рассмотрим подробнее, как работает в программе механизм системного времени. После генерации пакетов на КМ определяется номер входного порта КМ, на котором находится пакет с минимальным временем генерации (временем поступления на КМ) среди имеющихся процедурой mintime (рис.4.9). Этот пакета становится текущим с точки зрения программы-диспетчера (в программе обозначен как spointpaket) и с ним будут производиться дальнейшие действия по обработке на коммутаторе. Найденный пакет должен поступить на хранение в закрепленную за ним СОП с номером к. Если системное время, приписанное текущему пакету, который в программе обозначен как spolntpaket меньше системного времени, которое соответствует особому состоянию, присущее к-й СОП, то пакет ставится в очередь на ожидание обработки в этой СОП (процедура WaitpaketCOn[&]). Вход в прцедуру WaitpaketCOn[A:] возможен только при наличии свободных мест в секции памяти, иначе пакет теряется. В случае, когда время, приписанное spointpaket больше системного времени к-й СОП, программа - диспетчер проверяет активизацию выбранной СОП. Под активизацией понимается занятие устройства пакетом. В этом случае идентификатор активизации ставится в положение True. После завершения обслуживания пакета в СОП идентификатор ставится в положение False. Если пакет застает к-ю СОП в активном состоянии, то текущим пакетом (spointpaket), становится пакет, записанный в этой СОП. Если пакет находит СОП в состоянии False, что свидетельствует о том, что секция свободна, то начинает работать процедура обслуживания пакета на 01111 (ServicpaketCOn[])s которая берет пакеты из очереди, если счетчик очереди не равен нулю или обслуживает spoinpaket (см. рис.4.10). Обслуженный пакет отправляется в выходной порт КМ, закрепленный за к-й СОП. Ведение баз данных включает следующие основные операции над данными: - регистрацию генерируемых пакетов на каждом входном порту КМ; установление их активизации; - перенос пакета с минимальным временем в 01111 или очередь ОПП и дезактивизация этого пакета на входном порту КМ; - выбор пакета из очереди ОПП для обслуживания и активизация устройства ОПП; 123 - перенос пакета с устройства 01111 на выходной порт КМ; дезактивизация устройства 01111; Сбор и обработка статистик происходит после каждого завершившего обработку в коммутаторе пакета. К алгоритмам обрабатывающих модулей относятся алгоритмы, обеспечивающие имитацию самих событий, происходящих в коммутаторе, т. е. процесса движения пакетов по заданному алгоритму обработки в коммутаторе и алгоритмы сборки/разборки пакетов разной длины для согласования форматов передаваемых данных из одной сети в другую. S ervicpaketCOII. WaitpaketCOII следят за регистрацией поступающих пакетов в очереди устройств ОПП, или за их обслуживанием на ОПП, сравнивая момент поступления очередного пакета и момент окончания обслуживания предыдущего. Mintimefz) находит входной порт KM (z - номер входного порта) с минимальным значением системного времени, приписанным ему. Эта процедура выполняется сразу же после генерации пакетов на всех входных портах КМ. В результате ее выполнения находится номер входного порта, у которого раньше других возникло требование на передачу пакета в коммутатор. Программа-диспетчер следит за удалением пакетов, закончивших обработку на коммутаторе.
