Моделирование сети с помощью процессов (тредов)

В рамках ядра Linux можно сформировать треды, воспроизводящие работу маршрутизаторов, переключателей, сервера или рабочих станций. При этом в такой виртуальной сети внутри ядра Linux можно организовать любые обмены, воспроизвести любой, в том числе нестандартный транспортный протокол, задать любой в уровень перегрузки каналов, любую схему организации очередей. Полоса канала может быть определена с помощью алгоритма маркерное ведро. Если мощности одной машины недостаточно, можно подключить еще одну или более машин, чтобы моделировать более сложную сеть. Привлекательность этого метода заключается в том, что треды работают точно та же как обычные сетевые устройства. В качестве же программ используются модифицированные модули сетевых демонов. К минусам метода можно отнести сложность программирования в рамках ядра Linux.

Целью моделирования является определение зависимости пропускной способности сети и вероятности потери пакета от загрузки, числа узлов в сети, длины пакета и размера области столкновений.

Исходные данные о структуре и параметрах сети берутся из базы данных. Ряд параметров сети задаются конфигурационным файлом (профайлом). Сюда могут записываться емкость буфера интерфейса и драйвера, время задержки обработки запроса (хотя в общем случае эта величина может также иметь распределение) и т.д.. К таким параметрам относятся также: MTU, MSS, TTL, window, некоторые значения таймаутов и т.д.

Сеть разбивается на логические сегменты (зоны столкновений), в каждой из которых работает независимая синхронизация процессов (хотя эти процессы и влияют друг на друга через мосты, переключатели и маршрутизаторы).

Полное моделирование сети с учетом рабочих приложений предполагает использование следующих распределений:

ñ Распределение по проценту времени использования каждого из узлов для того или иного вида приложений.

ñ Распределение узлов сети по их активности.

ñ Распределение по используемым протоколам

ñ Распределение по длинам пакетов.

Последние два пункта существенным образом коррелированы с первым, так как используемые протоколы зависят от приложения, а активность узла может определяться, например длиной пересылаемого файла. По этой причине при полномасштабном моделировании сначала определяется, что собирается делать рабочая станция или сервер, (с учетом распределения по приложениям определяется характер задачи: FTP, MS explorer и т.д.). После этого разыгрываются параметры задания (длина файла, удаленность объекта и пр.), а уже на основе этого формируется фрагмент очереди пакетов.

Результатами моделирования могут являться (фиксируются отдельно для каждого набора входных параметров):

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Ни один проект крупной сети со сложной топологией в настоящее время не обходится без исчерпывающего моделирования будущей сети. Программы, выполняющие эту задачу, достаточно сложны и дороги. Целью моделирования является определение оптимальной топологии, адекватный выбор сетевого оборудования, определение рабочих характеристик сети и возможных этапов будущего развития. Ведь сеть, слишком точно оптимизированная для решений задач текущего момента, может потребовать серьезных переделок в будущем. На модели можно опробовать влияние всплесков широковещательных запросов или реализовать режим коллапса (для Ethernet), что вряд ли кто-то может себе позволить в работающей сети.