Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Общая характеристика состояния проблемы исследования СЭП университета при её модернизации 16
1.1 Объект исследования 16
1.2 Методы и средства исследования СЭП 19
1.3. Постановка задачи исследования 28
Выводы к главе 1 30
Глава 2. Построение математической модели системы электронной почты университета 31
2.1 Описание функционирования СЭП 31
2.2 Функциональная модель СЭП 37
2.3 Математическая модель СЭП 40
2.4 Математическая формулировка задач исследования 45
Выводы к главе 2 47
Глава 3. Методика экспериментального определения характеристик трафика электронных писем СЭП университета 48
3.1 Постановка задачи. Определение состава характеристик трафика электронных писем 48
3.2 Методика сбора данных о почтовом трафике 50
3.2.1 Определение формата записи данных при измерении почтового трафика 51
3.2.2 Разработка алгоритмов и программного обеспечения для сбора и обработки данных о почтовом трафике 53
3.3 Разработка методики определения характеристик трафика электронных писем 57
3.4 Экспериментальное исследование почтового трафика СЭП МЭИ 59
3.4.1 Объект исследования 59
3.4.2 Проведение работ по сбору данных о почтовом трафике ..60
3.4.3 Нахождение ПНН трафика электронных писем 61
3.4.4 Анализ потока электронных писем СЭП 65
3.4.5 Анализ потока кадров электронных писем СЭП 69
3.4.6 Анализ размера электронного письма 72
Выводы к главе 3 75
Глава 4. Методика экспериментального определения характеристик обслуживания почтовым сервером трафика электронных писем СЭП университета 77
4.1 Постановка задачи 77
4.1.1 Функциональная модель ПС 77
4.1.2 Математическая модель ПС 81
4.1.3 Состав характеристик обслуживания ПС трафика электронных писем 85
4.2 Разработка методики определения характеристик обслуживания ПС трафика электронных писем 88
4.3 Экспериментальное исследование характеристик обслуживания ПС трафика электронных писем 96
4.3.1 Объект исследования 96
4.3.2 Обработка результатов экспериментального исследования тестового стенда 98
4.4 Определение адекватности предложенной математической модели ПС 109
Выводы к главе 4 112
Глава 5. Исследование различных структур реализации СЭП с помощью разработанной математической модели ПС 113
5.1 Постановка задачи 113
5.1.1 Структуры реализации СЭП 114
5.2 Аналитические соотношения для структур СЭП 117
5.3 Оценка времени обслуживания СЭП электронных писем для различных структур реализации СЭП 121
5.4 Определение допустимого количества пользователей, обслуживаемых СЭП 129
5.5 Примеры внедрения 132
5.5 Рекомендации по анализу работы СЭП на базе НПО Microsoft Exchange 2007 137
Выводы к главе 5 139
Заключение 141
Список литературы 143
Приложение 149
- Определение формата записи данных при измерении почтового трафика
- Экспериментальное исследование почтового трафика СЭП МЭИ
- Разработка методики определения характеристик обслуживания ПС трафика электронных писем
- Оценка времени обслуживания СЭП электронных писем для различных структур реализации СЭП
Введение к работе
Актуальность работы
Электронная почта на сегодняшний день стала одним из основных способов электронного документооборота в университете. Электронная почта позволяет обмениваться. информацией между сотрудниками университета и студентами. Используя электрону почту, преподаватели рассылают задания для студентов, обмениваются внутренними' документам и научными данными со своими коллегами. По электронной почте предоставляется информация о предстоящих конференциях, встречах, а также другая важная общественная информация.
Практически в каждом университете наблюдается общая тенденция увеличения числа пользователей систем электронной почты (СЭП), количества передаваемых электронных писем, в том числе электронных писем рекламного характера (спама), и связанное с этими обстоятельствами ухудшение качества обслуживания пользователей'СЭП. Плохое качество функционирования СЭП, не соответствующее запросам пользователей, может привести к проблемам в образовательном процессе всего университета.
Таким образом, требования к качеству функционирования СЭП всё время растут. Отсюда возникает необходимость проведения модернизации СЭП с целью повышения качества её функционирования. Необходимо обладать средствами, позволяющими влиять на эффективность функционирования как почтовых серверов (ПС), входящих в состав СЭП, так и СЭП в целом.
Работы по проблеме эффективного функционирования информационно-вычислительной сети (ИВС), включая СЭП, велись и ведутся весьма интенсивно как отечественными, так и зарубежными учеными (Л.И. Абросимов, В.П. Климанов, В.М. Вишневский, М. Шварц, Якубайтис Э.А., Клейнрок Л., Боранбаев С. и д.р.). Тем не менее, многие вопросы здесь либо исследованы недостаточно полно, либо ориентированы на решение других прикладных задач, не связанных с эффективностью функционирования СЭП. В
8 частности, отсутствуют методики исследования характеристик обслуживания ПС электронных писем, отсутствуют математические модели СЭП, учитывающие специфику обслуживания ПС электронных писем. Все это свидетельствует о необходимости дальнейшего развития исследований по данной проблематике и в целом определяет актуальность тематики данной работы.
Цель и основные задачи работы
Целью работы является разработка математической модели ПС для модернизации структуры СЭП университета.
Реализация поставленной цели требует решения следующих задач:
Для заданных характеристик трафика электронных писем университета, а также характеристик времени обслуживания ПС трафика электронных писем требуется разработать математическую модель ПС, которая позволит проводить сравнительный анализ различных реализаций структур СЭП, для обеспечения повышения эффективности функционирования при модернизации СЭП университета.
Для определения исходных данных, содержащих характеристики трафика электронных писем, для математического моделирования ПС требуется разработать методику экспериментального определения характеристик трафика электронной почты университета, включающую сбор и обработку исходных данных, отличающуюся возможностью получения информации на уровне отдельных протокольных блоков данных.
Для определения исходных данных, содержащих характеристики времени обслуживания ПС трафика электронных писем, для математического моделирования ПС требуется разработать методику экспериментального определения временных интервалов обслуживания электронных писем аппаратными компонентами ПС на уровне отдельных писем.
Исследовать различные структуры реализации СЭП при её модернизации с помощью разработанной математической модели ПС.
9 Методы исследования
Исследования, проведённые в данной работе, основаны на применении методов теории вероятностей, математической статистики и элементов теории компьютерных сетей. Для подтверждения теоретических результатов проведено математическое моделирование.
Научная новизна
На защиту выносятся следующие научные положения, обладающие новизной:
Математическая модель ПС, учитывающая его структурные компоненты (сетевой интерфейс - СИ, центральный процессор - ЦП, жесткий диск — ЖД) и временные интервалы обслуживания электронных писем этими компонентами.
Функциональная модель СЭП, учитывающая обслуживание пользователей СЭП, которая представляет собой многомашинную систему различной структуры.
Методика определения характеристик трафика электронных писем университета, позволяющая найти период наибольшей нагрузки (ПНН) и определить вероятностно-временные характеристики потока кадров и потока электронных писем для ПНН.
Модель трафика электронных писем, включающего в свой состав интервалы времени поступления кадров и количество кадров в электронном письме.
Методика оценки характеристик обработки ПС трафика электронных писем, позволяющая привязать характеристики обслуживания трафика электронных писем к аппаратным характеристикам ПС.
Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждаются корректным использованием методов математической статистики, теории вероятностей и практического использования разработанных методов, математических моделей и прикладных программ для исследования СЭП.
10 Практическая значимость
Основные результаты работы позволяют:
Оценивать время обслуживания ПС, а также СЭП в целом электронных писем.
Определять оценочную интенсивность обслуживания СЭП электронных писем.
Определять допустимое количество пользователей СЭП, которые обслуживаются с заданными характеристиками.
Полученные значения могут быть использованы для модернизации структуры СЭП университета с целью повышения эффективности её функционирования.
Внедрение результатов работы
Результаты работы использованы: для анализа функционирования СЭП Московского энергетического института (технического университета) и проведения её модернизации; для анализа функционирования СЭП ЗАО «Росэксимбанк» и выработки рекомендаций по дальнейшей модернизации.
Внедрение результатов работы подтверждено соответствующими актами.
Апробация работы
Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на 12-й, 13-й и 14-й международных научно-технических конференциях студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика» (Москва, 2006-2008 гг.), на Международных научно-технических конференциях «Информационные средства и технологии» (Москва, 2007-2008 гг.), на третьей международной конференции «Надёжность компьютерных систем» (DepCoS RELCOMEX 2008, Польша, 2008 г.).
Публикации
Основные положения диссертационной работы изложены в 7 печатных работах [32, 49-54], из них две статьи в журналах, входящих в перечень ВАК Минобрнауки Российской Федерации.
Структура и объём работы
Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и приложения. Работа изложена на 152 страницах, (основной текст - 148 страниц). Список использованной литературы содержит 69 наименований.
Во введении отмечена актуальность диссертационной работы, сформулированы цели и задачи исследования, изложены основные положения, выносимые на защиту, научная новизна и практическая значимость работы, представлены сведения о ее апробации, публикациях, а также дана краткая характеристика содержания работы.
В первой главе дается общая характеристика состояния проблемы исследования СЭП университета при её модернизации. Приводятся данные об наиболее часто используемых методах и средствах исследования СЭП. Обсуждаются применяемые при анализе функционирования СЭП методы и модели.
Результаты анализа рассмотренных материалов позволили выявить, что:
Большая часть известных аналитических моделей вычислительных сетей строится на базе сетей массового обслуживания (СеМО).
Отсутствуют вероятностно-временные характеристики почтового трафика университета, полученные для ПНН, а также учитывающие разбиение электронных писем на протокольные блоки данных при передаче их по каналам связи.
При моделировании узлов СЭП не рассматривается с требуемой детальностью функционирование ПС с учётом их структурных компонентов: центральный процессор, устройства ввода-вывода, внешняя и внутренняя память. Отсутствуют зависимости влияния структурных аппаратных компонентов на вероятностно-временные характеристики обслуживания ПС электронных писем.
Отсутствует функциональная модель СЭП университета, учитывающая основные этапы продвижения электронного письма в современных реализациях СЭП, сегментацию электронных писем на
12 протокольные блоки данных при передаче по каналам- связи, а также позволяющая привязать вероятностно временные характеристики обслуживания электронных писем к параметрам реальных ПС.
Все это позволило уточнить тематику работы и выделить для дальнейшего рассмотрения четыре основных направления, а именно: построение математической модели СЭП университета; разработка методики экспериментального определения характеристик трафика электронных писем СЭП университета; разработка методики экспериментального определения характеристик обслуживания почтовым сервером трафика электронных писем СЭП университета; исследование различных структур реализации СЭП с помощью разработанной математической модели.
Вторая глава посвящена построению математической модели СЭП университета. Приведён анализ функционирования СЭП. Введена классификация почтовых клиентов (ПК). Выделено пять классов ПК. Выделены основные функции, выполняемые СЭП: функция маршрутизации электронной почты; функция сохранения информационных данных по электронному письму; функция антивирусной и антиспамовой проверки; функция хранения электронных писем; функция клиентского доступа.
Введена классификация ПС в зависимости от выполняемых ими функций в СЭП. Выделено семь классов ПС. Проведён анализ обработки и передачи электронных писем внутри СЭП.
Используя результаты проведённого анализа функционирования СЭП, разработана обобщённая функциональная модель СЭП университета. При обслуживании электронных писем СЭП рассматривается как смешанная система. Представленная обобщённая функциональная модель СЭП была
13 декомпозирована на два уровня» детализации. Предложена спецификация параметров СЭП, которая в дальнейшем, использовалась в математической модели СЭП университета. По предложенной функциональной модели СЭП разработана математическая модель СЭП университета. В терминах предложенной математической модели сформулированы задачи дальнейшего анализа СЭП.
Третья глава посвящена исследованию характеристик трафика электронных писем СЭП университета. Предложена методика для сбора данных о почтовом трафике. Методика включает в себя перечень основных этапов исследования, рассмотрение вопросов организации и проведения соответствующего эксперимента. Определён формат записи данных при измерении почтового трафика. Было разработано программное обеспечение для сбора данных о почтовом трафике СЭП и формирования файлов с параметрами трафика. Также разработано программное обеспечение для анализа файла с параметрами трафика, позволяющее зафиксировать по каждому электронному письму следующие данные: время поступления первого кадра электронного письма; время поступления каждого кадра трафика электронных писем; число кадров в электронном письме.
Предложена методика для нахождения ПНН и характеристик трафика электронных писем.
По предложенным методикам проведено- экспериментальное исследование трафика СЭП МЭИ. Проанализированы полученные результаты. Выявлен ПНН, проведен анализ потока электронных писем, а также потока кадров трафика электронных писем. Проведён анализ размера электронных писем. Получены количественные характеристики трафика электронных писем для ПНН, а также предложена математическая модель трафика электронных писем корпорации.
Четвёртая глава посвящена исследованию характеристик обслуживания ПС трафика электронных писем. Для каждого выделенного в главе 2 класса ПС
14 предложена функциональная модель. При обслуживании электронных писем ПС рассматривался как разомкнутая система, состоящая из обслуживающих узлов, в которой циркулируют различные классы сообщений. Каждый узел моделировался СМО. Предложены аналитические соотношения для определения времени обслуживания ПС выделенных классов электронных писем.
Выделен состав количественных характеристик обслуживания ПС трафика электронных писем. Предложена методика определения характеристик обслуживания ПС трафика электронных писем. Предложенная методика позволяет исследовать процессы обслуживания сетевым интерфейсом, центральным процессором и жёстким диском кадров трафика электронных писем, а также самих электронных писем.
Собран тестовый стенд, на базе которого проведено экспериментальное исследование характеристик обслуживания ПС трафика электронных писем. Получены количественные характеристики обслуживания ПС трафика электронных писем. Определены аналитические соотношения, позволяющие привязать аппаратные характеристики ПС к его вероятностно-временным характеристикам обслуживания.
В заключении главы доказана адекватность предложенной математической модели ПС для исследования СЭП университета.
Пятая глава посвящена исследованию различных структур реализации СЭП. Предложена функциональная модель для пяти структур реализации СЭП. Используя разработанную математическую модель СЭП, проведено исследование пяти различных структур реализации СЭП. Для этого оценено время обслуживания, а также оценочная интенсивность обслуживания СЭП электронных писем для различных структур реализации СЭП. Предложена методика определения допустимого количества пользователей, обслуживаемых СЭП с заданными характеристиками на примере одной из структур реализации СЭП.
Представлены результаты внедрения предложенных в диссертации математических моделей при модернизации СЭП университета, а также СЭП банка.
В заключении главы представлены сформулированные рекомендации по анализу работы СЭП для администраторов, позволяющие не проводить детальные исследования функционирования СЭП.
В заключении сформулированы основные результаты, полученные в диссертационной работе.
Определение формата записи данных при измерении почтового трафика
Почтовый трафик состоит из трафика электронных писем и трафика сервисных протоколов СЭП, таких как DNS, RPC и т.д. При передаче электронного письма по каналам связи используются следующие протоколы канального, сетевого и транспортного уровней модели OSI [30]: Ethernet, IP, TCP. Каждый протокольный блок данных состоит из заголовка, содержащего служебную информацию, и непосредственно передаваемых данных. Для получения данных о почтовом трафике СЭП, необходимо иметь возможность фиксировать служебную информацию в точке подключения измерительной рабочей станции, имеющуюся в каждом проходящем через эту точку протокольном блоке данных. Необходимо зафиксировать информацию, которая занесена в заголовок канального, сетевого, транспортного уровней модели OSI. Как показывает анализ, заголовки всех уровней в целом расположены компактно и занимают 64 байта. Для полноценного исследования почтового трафика, включая его динамические свойства, характер изменения интенсивности во времени необходимо зафиксировать ряд дополнительных параметров. Был использован общий формат записи данных по каждому протокольному блоку данных почтового трафика, содержащий следующие поля информации (табл. 3.1): — 8 байт: временная отметка о приходе протокольного блока данных с точностью до микросекунды; - 4 байта: количество записанных байт от протокольного блока данных; — 4 байта: реальная длина всего протокольного блока данных; - 64 байта: заголовочная часть протокольного блока данных.
Таким образом, выбранная длина заголовочной части протокольного блока данных, фиксируемая при проведении измерения почтового трафика, гарантированно включает в свой состав параметры заголовков канального, сетевого и транспортного уровней. Это обеспечивает возможность проведения детального исследования почтового трафика в любой выбранной точки измерения. Рассмотрим набор требований, которые предъявлялись к программе сбора данных о почтовом трафике и к программе анализа почтового трафика. А) Перечень требований к программе сбора данных о почтовом трафике. 1) Следовало предусмотреть возможность задания различных временных ограничений по съему данных с тем, чтобы фиксировать данные: - в указанном диапазоне дат; - в указанные дни недели; - в указанный временной интервал. 2) Необходимо было обеспечить фиксирование данных по каждому протокольному блоку данных, составляющей почтовый трафик, с использованием установленного формата записи данных при измерении почтового трафика. 3)
Все данные заголовков должны были быть записаны в дисковый файл {дамп). Размер файла может достигать нескольких гигабайт. Для удобства работы с файлом программа должна позволять создавать файлы по минутам, часам, суткам. 4) Следовало обеспечить предоставление дополнительной интегральной информации, такой как: число собранных кадров; модель сетевой карты, с помощью которой осуществлялся сбор данных; время начала и конца измерения. Б) Перечень требований к программе анализа почтового трафика. 1) Программа должна была позволить: - выделить из общей информации по почтовому трафику данные по каждому электронному письму необходимые для дальнейшего анализа: временам и Dk, а также число кадров RFRAMEC - по каждому электронному письму определить: IP-адрес отправителя и IP-адрес получателя; количество переданных байт данных от отправителя к получателю; количество переданных байт данных от получателя к отправителю; время начала и окончания передачи электронного письма [31]. - определить общую информацию по почтовому трафику: количество обработанных электронных писем, количество отправленных и полученных электронных писем, средний размер кадра, среднюю длину электронного письма, а также среднее время приема (передачи) электронного письма. 2) Программа должна была обеспечивать сохранение полученных данных в файл на жёстком диске для последующей обработки.
Экспериментальное исследование почтового трафика СЭП МЭИ
Объектом, на основе которого будет проведено экспериментальное исследование трафика СЭП по полученным ранее методикам, является Информационная Вычислительная Сеть (ИВС) МЭИ [35]. ИВС МЭИ - одна из крупнейших институтских сетей в Москве, которая насчитывает порядка 3000 рабочих станций. СЭП МЭИ включает в свой состав более 10000 почтовых ящиков. Таким образом, нагрузка на СЭП МЭИ велика, а почтовый трафик составляет значительную часть во всем трафике ИВС МЭИ. Проведённый предварительный анализ функционирования СЭП МЭИ позволил получить следующую информацию: - топологию подключения ПС СЭП МЭИ (рисунок 3.5); - правила маршрутизации электронной почты; - технические характеристики сетевого оборудования, а также ПС. Электронная почта СЭП МЭИ проходит через кластер, состоящий из трёх ПС под управлением UNIX - систем, на которых установлено почтовое программное обеспечение Sendmail. Для сбора файла с параметрами почтового трафика использовалась программа Stat6.exe. Исследования проводились в течение недели с 11 по 17 апреля 2005 года. Были получены суточные файлы трафика, которые содержали необходимые для обработки данные. Всего было зафиксировано около 450000 электронных писем. Полученные файлы с данными о почтовом трафике были обработаны с помощью программы AMail.exe, а также программы STATISTICA 6. ля нахождения ПНН предлагается в первую очередь ориентироваться на измерения суточного трафика СЭП. В приложении А представлены графики изменения количества электронных писем СЭП МЭИ за час измерений для каждого дня проведения исследований. На рисунке 3.6 представлен типичный график изменения количества электронных писем СЭП МЭИ за одни из дней проведения исследования.
Каждая его точка это количество электронных писем, поступивших в СЭП в течение одного часа измерений. Типичный график изменения количества эектронных писем СЭП МЭИ за час измерений Представленный график не позволяет детально исследовать характер изменения количества электронных писем поступающих в СЭП. Он даёт возможность администратору СЭП оценивать усредненную нагрузку на СЭП без применения дополнительных математических вычислений. На рисунке 3.7 представлен детализированный график изменения количества электронных писем СЭП МЭИ каждая точка которого - это количество электронных писем, поступивших в СЭП в течение одной минуты измерений. При определении ИНН имеются определенные трудности. С одной стороны он не может быть слишком коротким, поскольку в этом случае статистическая точность оценивания характеристик почтового трафика может оказаться недостаточной; с другой стороны, он не может быть и слишком большим с тем, чтобы поток заявок на этом интервале можно было бы считать стационарным. Компромиссным можно считать длительность рабочего интервала порядка М = 20 - 30 мин с возможным уточнением по результатам эксперимента. Выделение ПНН производился путём фильтрация каждой из суточных реализаций фильтром скользящего среднего с окном L « М.
Анализируя получившуюся сглаженную кривую, можно выделить пиковое значение суточного трафика и выбрать подходящий интервал наблюдения вблизи этого пикового значения, в пределах которого можно ожидать примерного постоянства среднего значения интенсивности трафика. Для проверки этого вновь используется процедура скользящего среднего с большим интервалом усреднения L (например, выбирается окно L 2М). На рисунке 3.8 представлена кривая, полученная с помощью фильтра скользящего среднего (L — 25) для реализации, приведённой на рисунке 2.7.
Разработка методики определения характеристик обслуживания ПС трафика электронных писем
Для определения характеристик обработки ПС трафика электронных писем предлагается методика оценки характеристик обработки трафика электронных писем (ОХОТЭ) состоящая из следующих этапов. 1) Подготовка тестового стенда 1.1) Установка на персональные компьютеры, которые являются эмуляторами почтовых клиентов (ПКЭ), программного комплекса Exchange Server Stress and Performance 2003 (ESP2003) [39]. Данный программный комплекс позволяет эмулировать трафик электронных писем с использованием различных протоколов. 1.2) Настройка основных параметров ESP2003. 1.2.1) Выбор протокола передачи электронных писем. 1.2.2) Задание параметров отправки электронных писем. Данные параметры определяют заголовок электронного письма, а также его тело. Тело электронного письма может быть простым текстовым полем или содержать вложение, в виде прикреплённого файла. Списки адресов получателей и отправителей. Эти списки можно создавать, используя функции случайной генерации имен или получив их из файла. ESP2003 приближает генерируемый поток электронных писем к реальному трафику электронных писем. 1.2.3) Задание адреса исследуемого ПС. 1.2.4) Задание количества активных пользователей. Количество активных пользователей соответствует количеству одновременно открытых сессий отправки электронной почты. 1.2.5) Настройка консоли для централизованного управления всеми ПК с установленным ПО ESP2003. 1.3) Создание на исследуемом ПС тестовых почтовых ящиков для получения электронных писем.
Количество почтовых ящиков должно быть выбрано в соответствии с емкостью почтовой системы, требующей проведения исследований. 1.5) Подготовка измерительной рабочей станции и настройка функции «зеркалирования» на сетевом коммутаторе. 1.4) Подключение ПС, измерительной рабочей станции и ПКЭ к выделенному коммутатору, для уменьшения возможного влияния на измеряемые показатели со стороны стороннего оборудования. 2) Проведение серии экспериментов для оценки характеристик обработки ПС трафика электронных писем. В каждой серии эмулируется почтовый трафик с разной интенсивностью XMAIL отправки электронных писем с ПКЭ. Во время каждой серии обеспечивается стационарность трафика электронных писем Q MAJL=const). Варьирование интенсивности XMAIL ДЛЯ различных серий экспериментов достигается благодаря изменению количества ПКЭ. Для каждой серии экспериментов определяется интенсивность XMAIL, используя методику, рассмотренную в главе 2. 3) Определение характеристик обслуживания ПС трафика электронных писем. 3.1) Определение интенсивности Цш_МБ 3.1.1) Определение длительности времени tETHj,is- Для каждого кадра электронного письма измеряются времена vh используя программное обеспечение Stat6.exe и AMail.exe, а также методику, описанную в главе 2. ВЫЧИСЛЯЮТСЯ ЗНачеНИЯ ДЛИТеЛЬНОСТеЙ Времени tETH_MS_iJ— V; j — V; j.j, для Для определения измеряемых параметров работы ПС использовалось программное обеспечение (ПО) Performance Monitor, являющееся ПО из встроенного набора Administrative Tools [40] операционной системы Microsoft Windows. ПО Performance Monitor позволяет получить максимальное, минимальное, а также среднее значения измеряемого параметра. Запуск мониторинга можно осуществлять как вручную, так и используя планировщик. Все полученные данные сохраняются в файле на жестком диске, что позволяет их анализировать повторно в случае необходимости. При определении параметров задаётся временной интервал получения мгновенных значений выбранного параметра, а также общее время снятия статистики. Эти временные интервалы можно указать в секундах, минутах, часах, а также днях. Данные временные интервалы задаются исходя из объёма требуемой выборки для получения статистических данных. 3.2.1)
Определение коэффициента загрузки PCPU_MS центрального процессора ПС. Для мониторинга PCPU_MS предлагается использовать счётчик процессорного времени (\Processor_Total\%Processor Time) из набора средств ПО Performance Monitor. Интервал времени, в течение которого определяется коэффициент загрузки pcpujts, задаётся исходя из объёма требуемой выборки и продолжительности одной серии экспериментов. 3.2.2) Вычисление интенсивности JUCPU_MS ПО формуле (4.13). 3.2.3) Определение функции /CPU(0 плотности распределения вероятностей времени tMAiLCpu обслуживания ЦП ПС потока электронных писем. Для определения длительности времени txiAiL_cpu обслуживания электронных писем ЦП ПС предварительно требуется измерить количество QCPU_MS электронных писем, находящихся в ОЦП. Для измерения количества QCPU_MS электронных писем использовалась консоль управления PowerShell [36], встроенная в набор программных средств Microsoft Exchange Server 2007. Консоль управления PowerShell позволяет получать информацию по количеству электронных писем в двух очередях: Submission и MAPIdelivery. Очередь Submission является ОЦП. Поэтому, количество QCPU л/5 электронных писем определяется по данным очереди Submission.
Оценка времени обслуживания СЭП электронных писем для различных структур реализации СЭП
Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и приложения. Работа изложена на 152 страницах, (основной текст - 148 страниц). Список использованной литературы содержит 69 наименований. Во введении отмечена актуальность диссертационной работы, сформулированы цели и задачи исследования, изложены основные положения, выносимые на защиту, научная новизна и практическая значимость работы, представлены сведения о ее апробации, публикациях, а также дана краткая характеристика содержания работы. В первой главе дается общая характеристика состояния проблемы исследования СЭП университета при её модернизации. Приводятся данные об наиболее часто используемых методах и средствах исследования СЭП. Обсуждаются применяемые при анализе функционирования СЭП методы и модели. Результаты анализа рассмотренных материалов позволили выявить, что: 1. Большая часть известных аналитических моделей вычислительных сетей строится на базе сетей массового обслуживания (СеМО). 2. Отсутствуют вероятностно-временные характеристики почтового трафика университета, полученные для ПНН, а также учитывающие разбиение электронных писем на протокольные блоки данных при передаче их по каналам связи. 3. При моделировании узлов СЭП не рассматривается с требуемой детальностью функционирование ПС с учётом их структурных компонентов: центральный процессор, устройства ввода-вывода, внешняя и внутренняя память.
Отсутствуют зависимости влияния структурных аппаратных компонентов на вероятностно-временные характеристики обслуживания ПС электронных писем. 4. Отсутствует функциональная модель СЭП университета, учитывающая основные этапы продвижения электронного письма в современных реализациях СЭП, сегментацию электронных писем на протокольные блоки данных при передаче по каналам- связи, а также позволяющая привязать вероятностно временные характеристики обслуживания электронных писем к параметрам реальных ПС. Все это позволило уточнить тематику работы и выделить для дальнейшего рассмотрения четыре основных направления, а именно: — построение математической модели СЭП университета; — разработка методики экспериментального определения характеристик трафика электронных писем СЭП университета; — разработка методики экспериментального определения характеристик обслуживания почтовым сервером трафика электронных писем СЭП университета; — исследование различных структур реализации СЭП с помощью разработанной математической модели. Вторая глава посвящена построению математической модели СЭП университета. Приведён анализ функционирования СЭП. Введена классификация почтовых клиентов (ПК). Выделено пять классов ПК. Выделены основные функции, выполняемые СЭП: — функция маршрутизации электронной почты; — функция сохранения информационных данных по электронному письму; — функция антивирусной и антиспамовой проверки; — функция хранения электронных писем; — функция клиентского доступа. Введена классификация ПС в зависимости от выполняемых ими функций в СЭП. Выделено семь классов ПС. Проведён анализ обработки и передачи электронных писем внутри СЭП. Используя результаты проведённого анализа функционирования СЭП, разработана обобщённая функциональная модель СЭП университета. При обслуживании электронных писем СЭП рассматривается как смешанная система. Представленная обобщённая функциональная модель СЭП была декомпозирована на два уровня» детализации. Предложена спецификация параметров СЭП, которая в дальнейшем, использовалась в математической модели СЭП университета. По предложенной функциональной модели СЭП разработана математическая модель СЭП университета. В терминах предложенной математической модели сформулированы задачи дальнейшего анализа СЭП. Третья глава посвящена исследованию характеристик трафика электронных писем СЭП университета. Предложена методика для сбора данных о почтовом трафике. Методика включает в себя перечень основных этапов исследования, рассмотрение вопросов организации и проведения соответствующего эксперимента.
Определён формат записи данных при измерении почтового трафика. Было разработано программное обеспечение для сбора данных о почтовом трафике СЭП и формирования файлов с параметрами трафика. Также разработано программное обеспечение для анализа файла с параметрами трафика, позволяющее зафиксировать по каждому электронному письму следующие данные: - время поступления первого кадра электронного письма; - время поступления каждого кадра трафика электронных писем; - число кадров в электронном письме. Предложена методика для нахождения ПНН и характеристик трафика электронных писем. По предложенным методикам проведено- экспериментальное исследование трафика СЭП МЭИ. Проанализированы полученные результаты. Выявлен ПНН, проведен анализ потока электронных писем, а также потока кадров трафика электронных писем. Проведён анализ размера электронных писем. Получены количественные характеристики трафика электронных писем для ПНН, а также предложена математическая модель трафика электронных писем корпорации. Четвёртая глава посвящена исследованию характеристик обслуживания ПС трафика электронных писем.
