В моделируемой сети может быть несколько участков (доменов коллизий) с разными пропускными способностями. Каждому такому участку назначается свое nx в зависимости от его пропускной способности.
При уменьшении tmin увеличивается точность моделирования, однако значительно возрастает вычислительная нагрузка. Поэтому предусмотрена возможность использования адаптивного минимального промежутка tmin ад. Например, если все участки сети работают на скорости передачи 10 Мбит/c, нет необходимости ждать каждому участку для передачи одного байта nx = ( 1 / 10 * 106 с) * 8 / 10-9 c = 800 [квантов]. В этом случае целесообразней взять
tmin ад = tmin * nx = 10-9 с * 800 = 8 * 10-7 c и адаптивное nx ад = 1.
Значения nx ад и tmin ад определяются участком сети с наибольшей пропускной способностью.
Время, необходимое для передачи одного байта информации в данном участке сети, мы будем называть тактом.
Параметры устройств сети и заявок представляются в виде классов объектов на языке Object Pascal. Основными классами модуля являются:
1) Domain, представляющий домен коллизий сети Ethernet. Он имеет в своем составе переменные:
· TicsPerTact : integer – число квантов tminад, необходимое для передачи одного байта в этом домене.
· TicsLeft : integer – сколько осталось квантов времени до конца текущего такта.
· TotalTacts : int64 – суммарное число тактов, промоделированное в этом домене.
· FrameMinLength : byte – время, в течение которого возможно обнаружение коллизий.
· JobWaitTics : array of int64 – общее время ожидания каждой заявки в данном домене, включая время на ожидание в очереди.
· JobServicingTics : array of int64 – общее время ожидания каждой заявки в данном домене, без учета времени на ожидание в очереди
2) NetNode, представляющий такие узлы сети, как клиент, сервер или коммутатор. Он содержит переменные:
· Сonns : array [0..31] of integer – массив номеров доменов, к которым подключен этот узел. Как правило, для рабочей станции используется только одно подключение, для коммутатора – несколько.
· MaxTaskNumber : integer – максимальное число заявок, которые могут одновременно обрабатываться в этом узле.
· TotalTacts : int64 – суммарное число тактов, промоделированное в этом узле.
· JobWaitTics : array of int64 – общее время ожидания каждой заявки в данном узле, включая время на ожидание в очереди.
· JobServicingTics : array of int64 – общее время ожидания каждой заявки в данном узле, без учета времени на ожидание в очереди
3) NetJob, хранящий параметры каждой заявки. Большинство параметров уже описывалось выше. Это
· ReqSize : integer – размер запроса в байтах.
· AnsSize : integer – размер ответа в байтах.
· AnssNumber : integer – сколько нужно ответов на запрос клиента. Может принимать значения 0 или 1.
· CycleTyme : int64 – время цикла заявки.
Остальными параметрами заявки являются:
· Hops : array of integer – маршрут заявки, составленный из номеров узлов. Первым в этом списке идет номер клиента, последним – номер сервера. Между ними указываются номера коммутатором.
· HopDelays : array if int64 – массив задержек заявки в каждом узле. Времена подготовки на клиенте и обработки на сервере стоят в этом массиве на первом и последнем местах соответственно.
· FrameState : FrameStateType – текущее состояние заявки. Возможные состояния показаны на структуре имитационной модели в приложении. В программе они обозначены следующим образом:
FrameStateType = (
StInBuffer, – ожидание пакета во входном буфере узла;
StNetNode, – обработка пакета в узле;
StCanCollide, – передача начала пакета в канале;
StTransmission, – передача остатка пакета;
StPostWait, – ожидание полного освобождения канала после передачи;
StRandomWait, – пауза в передаче после возникновения столкновения;
StWaitForFree, – ожидание освобождения канала перед передачей;
StWaitForCycle ) – ожидание окончания цикла, если требуется.
4) NetWork, объединяющий три вышеперечисленных класса. Он содержит массивы объектов Domain, NetNode и NetJob.
Задание и хранение топологии сети, а также поиск пути между клиентом и сервером возлагается на другие модули Орлана.
Результаты моделирования хранятся в переменных JobWaitTics, JobServicingTics, TotalTacts, StatSuccCount. Их значения становятся доступными после окончания моделирования, их на их основе рассчитываются характеристики сети, интересующие сетевого администратора и пользователя.
Средняя длина очереди L для каждого узла Node или домена коллизий Dom и заявки Z рассчитывается следующим образом:
L:=Node.JobWaitTacts[Z] / Node.JobWaitTacts;
L:=Dom.JobWaitTacts[Z] / Dom.JobWaitTacts;
Значение JobWaitTacts для данного домена вычисляется так:
Dom.JobWaitTacts[i]:=
Dom.JobWaitTics[i] * Dom.TicsPerTact;
Средняя суммарная длина очереди для каждого узла или домена рассчитывается как сумма L по всем заявкам из массива Jobs.
Среднее время ожидания W в миллисекундах для каждого узла Node или домена Dom и заявки Z рассчитывается следующим образом:
W:=Node.JobWaitTics[Z] / Jobs[Z].StatSuccCount / nX;
W:=Dom.JobWaitTixs[Z] / Jobs[Z].StatSuccCount / nX;
Переменная StatSuccCount хранит число удачных передач заявки типа Z. Значение nX равно 106 / nxmin.
Среднее суммарное время ожидания рассчитывается как сумма W по всем заявкам из массива Jobs.
Средняя загрузка U в процентах для каждого узла Node или домена Dom от заявки Z рассчитывается так:
U:=Node.JobServicingTics[Z] * 100 / TotalTics;
U:=Dom.JobServicingTics[Z] * 100 / TotalTics;
где TotalTics – число квантов моделирования сети.
Суммарная загрузка узла или домена рассчитывается как сумма U по всем заявкам из массива Jobs.
5.2.3.4 Время отклика сети
Очевидно, что время, через которое пользователь получит ответ от сервера, равно времени обработки заявки W[Z]. Оно рассчитывается как сумма средних времен ожиданий заявки в каждом узле сети.
Имеет смысл также среднее время отклика сети Wzs, которое вычисляется так:
Wzs := å Jobs[Z].StatSuccCount /
Lan.StatSuccCount * W[Z],
где Lan.StatSuccCount – сумма Jobs[Z].StatSuccCount по всем заявкам из массива Jobs.
При моделировании сети следует решить вопрос о том, какоим выбрать интервал моделирования. Если взять его большим, результаты будут стабильными, то расчет модели потребует значительных ресурсов. Если же взять его слишком малым, может недопустимо уменьшиться точность. Для решения этой задачи были проведены исследования для определенной тестовой конфигурации сети. Одним из условия было малая средняя длина очереди в моноканале, то есть проверялись результаты моделирования для слабозагруженных участков. Фиксировалось:
1. Расхождение между аналитикой и имитацией для каждого класса заявок
2. Среднее расхождение между аналитикой и имитацией (для всех классов)
3. Расхождение между эталонным значением и полученным значением имитации для каждого класа заявок. В качестве эталонного значения берется значение в имитации для времени моделирования 10000 мс.
4. Среднее расхождение между эталоном и имитацией (для всех классов)
табл. 2. Время моделирования – 10000 мс
| Номер класса заявки | Передано пакетов в имитации | Длина очереди в аналитике | Длина очереди в имитации | Расхождение с аналитикой, % |
| 0 | 3696 | 0,0846 | 0,1206 | 29,8 |
| 1 | 3127 | 0,1291 | 0,1588 | 18,7 |
| 2 | 5476 | 0,2680 | 0,2062 | 23,0 |
| 3 | 658 | 0,0869 | 0,0613 | 29,4 |
| 4 | 2675 | 0,4171 | 0,3264 | 21,7 |
| Всего: | 15632 | Среднее: | 24,4 | |
табл. 3 Время моделирования – 2000 мс
| Номер класса заявки | Передано пакетов в имитации | Длина очереди в аналитике | Длина очереди в имитации | Расхождение с аналитикой, % | Расхождение с эталоном, % |
| 0 | 710 | 0,0846 | 0,1092 | 22,5 | 9,4 |
| 1 | 632 | 0,1291 | 0,1505 | 14,2 | 5,5 |
| 2 | 1099 | 0,2680 | 0,2058 | 30,2 | 0,2 |
| 3 | 132 | 0,0869 | 0,0657 | 24,3 | 6,7 |
| 4 | 533 | 0,4171 | 0,3265 | 21,7 | 0,1 |
| Всего: | 3106 | Среднее: | 22,2 | 4,2 | |
табл. 4 Время моделирования – 100 мс
| Номер класса заявки | Передано пакетов в имитации | Длина очереди в аналитике | Длина очереди в имитации | Расхождение с аналитикой, % | Расхождение с эталоном, % |
| 0 | 34 | 0,0846 | 0,1298 | 35,3 | 7,1 |
| 1 | 28 | 0,1291 | 0,1369 | 5,7 | 13,8 |
| 2 | 58 | 0,2680 | 0,2064 | 22,9 | 0,1 |
| 3 | 6 | 0,0869 | 0,0501 | 42,4 | 18,2 |
| 4 | 24 | 0,4171 | 0,3227 | 22,6 | 1,1 |
| Всего: | 150 | Среднее: | 25,6 | 8,0 | |
табл. 5 Время моделирования – 7 мс
| Номер класса заявки | Передано пакетов в имитации | Длина очереди в аналитике | Длина очереди в имитации | Расхождение с аналитикой, % | Расхождение с эталоном, % |
| 0 | 2 | 0,0846 | 0,0262 | 69,5 | 77,7 |
| 1 | 3 | 0,1291 | 0,1361 | 5,1 | 14,3 |
| 2 | 2 | 0,2680 | 0,0988 | 63,1 | 52,0 |
| 3 | 1 | 0,0869 | 0,0000 | 100,0 | 100,0 |
| 4 | 1 | 0,4171 | 0,1033 | 75,2 | 68,3 |
| Всего: | 8 | Среднее: | 62,6 | 62,2 | |
Сведем полученные результаты в таблицу, показывающую изменение среднего расхождения в зависимости от вида распределения и времени моделирования.