Temat mojej pracy dyplomowej to:
Wybrane elementy analizy sieci teleinforamtycznych na przykładzie WSI.
FOLIA 2
Celem mojej pracy było:
Zbadanie wydajności sieci WSI przy wykorzystaniu wybranych wskaźników charakteryzujących sieci teleinformatyczne oraz przedstawienie wniosków dotyczących jej funkcjonowania.
Cel zrealizowałem zgodnie z punktami:
Zbadanie i analiza architektury sieci WSI,
Analiza obciążenia łącz głównych serwerów sieci,
Analiza obciążenia łączy pomiędzy poszczególnymi budynkami WSI oraz łącza internetowego
Analiza wpływu serwerów w3cache na obciążenie łączy,
Prezentacja systemu zarządzania siecią.
Architekturę sieci WSISiZ przedstawia ten oto rysunek.
FOLIA 3
Dokonałem analizy budowy sieci pod kontem wydajności. Sieć WSI składa się z 3 podsieci.
Sieci serwerowej - zaznaczonej na rysunku kolorem czerwonym /pokazać/, jak można zauważyć sieć ta pracuje z prędkością stu megabitów na sekundę. Wszystkie łącza stu megabitowe zaznaczone są na rysunku grubszą linią.
Sieci dziekańskiej (bezpiecznej) - zaznaczonej na niebiesko. W tej podsieci pracują komputery w dziekanatach wydziałów informatyki /pokazać/ i zarządzania /pokazać/. Sieć ta chroniona jest oddzielnym fajerłolem.
Sieci studenckiej - zaznaczonej na rysunku kolorem czarnym.
W sieci pracuje ogółem 15 serwerów. Wszystkie, oprócz trzech, podłączone są do tego haba /pokazać/ . Te trzy /pokazać/ połączone są z jednej strony do słicza pracującego w sieci studenckiej a z drugiej do haba sieci serwerowej. Są to serwery: FTP, napraw i serwer W3CACHE. Takie połączenie ma zapewnić jak największą wydajność, ponieważ generują one potencjalnie duży ruch. Łączność pomiędzy poszczególnymi budynkami WSISiZ odbywa się dzięki modemom HDSL /pokazać/. Zapewniają one symetryczny kanał transmisyjny o przepustowości dwóch megabitów na sekundę. Tu jest główny ruter sieci /pokazać/. Wszystkie rutery w sieci są softłerowe i pracują pod kontrolą sytemu Linux. W budynku przy ul. księcia Janusza znajduje się serwer /pokazać/ spełniający funkcje: rutera, serwera W3kesz, oraz systemu napraw dla tego budynku szkoły. Serwer spełniający te same funkcje pracuje również przy ul. Gizów /pokazać/. Dzięki temu, że system napraw jest rozproszony i na tych komputerach, z których korzysta system napraw uruchomione są również niezależne serwery DNS możliwa jest naprawa softłerowej awarii komputera również w przypadku nie działania łączy pomiędzy budynkami szkoły. W przypadku awarii łączy zarządzanie tymi serwerami może odbywać się poprzez podłączone modemy /pokazać/. Huby znajdujące się w pracowniach komputerowych, podłączone są do słiczy /pokazać/. Jak widać architektura sieci jest przemyślana. Umożliwia dalszy jej rozwój wraz ze wzrostem wymagań użytkowników, wzrostem obciążenia i liczby komputerów w niej pracujących. W każdym segmencie sieci (budynku szkoły) pracuje serwer W3CACHE wpływający w dużym stopniu na zmniejszenie obciążenia łączy pomiędzy segmentami. /klik/ Na schemacie przedstawiłem również średnie i maksymalne obciążenia tych łącz, dane te jednak nie dają obrazu jak przedstawia się rozkład obciążenia w ciągu doby dlatego w dalszej części prezentacji przedstawię dokładniejszą analizę wykorzystania łączy.
W sieci serwerowej pracuje ok. 15-tu serwerów. Przedstawię teraz wykresy obciążenia łączy dwóch serwerów.
FOILA 4
Wybrałem właśnie te dwa ponieważ jak wynika z zebranych danych generują one największy ruch w sieci. Pełną analizę obciążenia sieci serwerowej zawarłem w pracy. Ten rysunek /pokazać/ prezentuje obciążenie łącza głównego serwera W3kesz i news. Na górnej osi poziomej zaznaczyłem godziny. Cały ruch generowany przez usługę WWW musi przejść przez ten serwer. Maksymalne obciążenie dochodzi do około 8% przepustowości ethernetu 100 Mb/s.
Ten rysunek przedstawia obciążenie łącza serwera napraw i bakap. Widać, że największy ruch przychodzący występuje około północy czyli w czasie wykonywania bakapu właśnie na tym komputerze. Ruch wychodzący widoczny jest tylko w czasie zajęć szkolnych zapewne w trakcie wykonywania softłerowych napraw komputerów.
Jak widać łącza tej sieci nie wykazują krytycznych wartości obciążenia. Istnieje duży zapas przepustowości. Nie można, niestety, tego powiedzieć o kanale transmisyjnym pomiędzy budynkiem przy ul. Newelskiej a budynkiem przy ul. Gizów.
Przedstawię teraz wykresy obciążenia łączy pomiędzy budynkami szkoły oraz łącza internetowego.
FOLIA 5
Statystyki zostały zebrane w Sobotę, 13 Stycznia 2001. Jako pierwsze zaprezentuję statystyki dotyczące łącza Newelska - Gizów. Kolor zielony to ruch wychodzący z budynku przy ul Newelskiej.
Jak można zauważyć ruch występuje między 8 a 20 czyli w czasie zajęć szkolnych /pokazać/. Około 22-giej wykonywany jest bakap co powoduje wzrost transferu w kierunku Newelskiej /pokazać/. Bakap ze wszystkich serwerów wykonywany jest fizycznie na komputerze znajdującym się na ul. Newelskiej. Obciążenie łącza w kierunku do ul. Gizów osiąga duże wartości (nawet około 90 %). Dobrze jest to widoczne w czasie zajęć szkolnych /pokazać/. Co prawda okresy tak dużego obciążenia są krótkie, jednak sytuacja taka pojawia się praktycznie codziennie /pokazać na wykresie tygodniowym/. Wpływa to niekorzystnie na komfort korzystania z sieci, zwiększają się opóźnienia przy przesyłaniu pakietów. Należy więc zwiększyć przepustowość tego łącza.
FOLIA 6
Pomiędzy ulicą Newelską (gdzie znajdują się główne serwery sieci) a ulicą księcia Janusza, gdzie znajduje się część pracowni komputerowych również zestawione jest łącze stałe symetryczne o przepustowości dwóch megabitów. Jak widać na rysunku łącze to jest obciążone w dużo mniejszym stopniu niż łącze do budynku przy ul. Gizów, z tego względu, że przy ul. księcia Janusza znajduje się mniej komputerów podłączonych do sieci. Obciążenie tego łącza w czasie zajęć szkolnych nie przekracza pięćdziesięciu procent jego przepustowości. Obciążenie rośnie w czasie bakupu, nie wpływa to jednak w żaden sposób na komfort korzystania z sieci gdyż w tym czasie nikt nie korzysta z jej usług.
Łącze to jest w pełni wydolne i nie ma potrzeby zwiększania jego przepustowości.
FOLIA 7
Na tej folii przedstawiłem statystyki obciążenia łącza internetowego szkoły.
Szkoła połączona jest z internetem przez dwumegabitowe łącze do sieci Polpak-T. Kolorem zielonym oznaczony jest ruch przychodzący do sieci WSISiZ, kolorem niebieskim ruch wychodzący to Polpak'u.
Maksymalny ruch przychodzący do sieci WSISiZ to około 220 kilobajtów na sekundę co stanowi około 86 procent maksymalnej przepustowości łącza. Zastanawiające jest to, że ruch wychodzący z sieci jest porównywalny (a według tygodniowych statystyk nawet większy) w stosunku do ruchu przychodzącego. W ciągu tygodnia dobowy rozkład ruchu jest podobny. Od około 18-tej można zauważyć wyraźną tendencję spadkową około 8-mej następuje wyraźny wzrost ruchu /pokazać/. Ruch osiąga maksimum około godziny 12-tej - 15-tej /pokazać/. Takie obciążenie łącza powoduje znacznie opóźnienia przy przesyłaniu danych. Planowane jest zestawienie drugiego łącza do internetu. Dobrym rozwiązaniem byłoby wykupienie dostępu u dostawcy innego niż TPSA ponieważ prawdopodobieństwo awarii dwóch niezależnych węzłów dostępowych będzie znacznie mniejsze.
W sieci pracują 4 serwery W3CACHE buforujące ruch generowany w ramach usług WWW i FTP. W budynku przy ul. Newelskiej znajdują się 2 serwery kesz. Jeden (serwer nadrzędny) buforuje ruch na łączu internetowym, drugi jest serwerem podrzędnym i wielkość jego pamięci kesz wynosi zero. Korzysta on bezpośrednio z nadrzędnego keszu. Nie ma on wpływu ma obciążenie łącz więc nie będę przedstawiał danych jego dotyczących.
FOLIA 8
Tabela 1 prezentuje statystykę trafień dla nadrzędnego serwera W3CACHE. Buforuje on ruch na łączu internetowym szkoły. Widać, że zastosowanie serwera w3cache daje zmniejszenie obciążenia tego łącza prawie o 40%.
Tabela 2 przedstawia statystyki trafień dla serwerów podrzędnych.
Dzięki istnieniu oddzielnych serwerów w3cache w budynkach przy ul Gizów i ks. Janusza obciążenie łącz do tych budynków zostało zredukowane o około 15-20%.
FOLIA 9
W chwili zbierania materiałów w sieci WSISiZ brakowało zintegrowanego systemu zarządzania siecią opartego o SNMP. Stosowany był jedynie system monitoringu poszczególnych komputerów, serwerów i usług na nich uruchomionych działający w oparciu o darmowy program „Netsaint”.
NetSaint jest aplikacją do minitoringu sieci zaprojektowaną do pracy pod kontrolą systemu Linux
Podstawowe jego cechy to:
Monitoring usług sieciowych (SMTP, POP3, HTTP, NNTP, PING, itp.);
Monitoring zasobów sprzętowych (obciążenie procesora, wykorzystanie dysków, itp.);
Informowanie (na przykład przez e-mail, pager), gdy pojawiają się problemy;
Możliwość logowania zaistniałych zdarzeń;
Oparcie interfejsu użytkownika o WWW. Program pozwala na ukazanie: bieżącego stanu sieci/hostów, plików log, historii zdarzeń, schematu sieci właśnie za pośrednictwem dowolnej przeglądarki WWW;
Możliwość łączenia monitorowanych komputerów w grupy.
FOLIA 10
Wszystkie komputery pracujące w sieci WSISiZ zostały podzielone na 25 grup. Dla przykładu komputery znajdujące się przy ul. Newelskiej w pracowni 101 są przydzielone do grupy N101. Najbardziej interesująca pod względem analizy sieci jest grupa serwers, do której przyporządkowane są wszystkie serwery. W górnej części rysunku /pokazać/ przedstawiony jest sumaryczny stan wszystkich serwerów (wszystkie pracują) /pokazać/. Tutaj są stany wszystkich usług uruchomionych na wszystkich serwerach. Widać, że jedna usługa jest niedostępna. Usługa ta uruchomiona jest na serwerze la fe sawydz.wsisiz.edu.pl /pokazać/. Po kliknięciu na nazwę któregoś z serwerów pojawia się okno
FOLIA 11
Przedstawiające bardziej szczegółowe informacje na temat usług uruchomionych na tym serwerze. Widać, że wszystkie usługi uruchomione na serwerze OCEANIC działają prawidłowo. Po kliknięciu na nazwę którejś z usług pojawiłoby się okno prezentujące statystyki prezentujące procentowy czas działania/nie działania usługi oraz inne informacje dotyczące konfiguracji monitoringu usługi (między innymi odstęp czasu pomiędzy poszczególnymi sprawdzeniami). O wszelkich awariach usług informowany jest administrator poprzez e-mial. „Netsaint” umożliwia również prześledzenie i graficzną prezentację trendów w pracy usługi. Czyli okresów kiedy usługa była dostępna (taki stan na wykresie prezentowany jest kolorem zielonym), i okresów kiedy była niedostępna (taki stan prezentowany jest kolorem czerwonym). Dzięki temu, że większość ważnych elementów sieci jest zbudowana w oparciu o serwery pracujące pod linuxem zarządzanie mini może odbywać się dzięki usłudze ssh. Dodatkowo na przykład w przypadku awarii łączy, do kluczowych elementów sieci (routerów przy ul. Newelskiej, ul. ks. Janusza, ul. Gizów) możliwy jest dostęp, poprzez usługę dial-up, dzięki podłączonym do nich modemom. Bardziej szczegółowe informacje na temat zarządzania siecią WSISiZ znajdują się w pracy.
FOLIA 12
Na podstawie przedstawionych danych doszedłem do wniosku, że sieć WSISiZ nie jest w pełni wydolna, mimo zastosowania ciekawych rozwiązań zwiększających wydajność (m.in. wydzielonej sieci serwerowej czy serwerów W3CACHE). Rozwiązaniem problemów byłoby zestawienie drugiego łącza do internetu, oraz powiększenie przepustowości łącza Newelska - Gizów w kierunku ul. Gizów. Jednocześnie należy podkreślić dużą niezawodność usług oferowanych przez sieć i szybką reakcję administratorów w przypadku awarii. Stale dodawane są również nowe usługi.
Gdybym dysponował większą ilością czasu do zbadania sieci, oraz odpowiednim oprogramowaniem wykonałbym dodatkowo:
zebranie i analizę opóźnień występujących w sieci
zbadanie wydajności głównych serwerów sieci, analizę opóźnień występujących podczas realizacji usług.
model sieci i przeprowadził bym symulację zmiany obciążeń wraz ze wzrostem liczby użytkowników,
Pozwoliło by to na pełniejszą analizę sieci WSI.
3 / 9