Название: Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ(Тронин В.Г)

Жанр: Информационные системы и технологии

Просмотров: 3368


Содержание работы

 

Во введении рассмотрена актуальность автоматизации проектирования элементов вычислительных сетей, определена ее цель и задачи, сформулированы положения, выносимые на защиту, их научная новизна и практическая ценность. Представлены основания для выполнения работы, ее апробация и структура.Первая глава «Сравнительный анализ методов и средств автоматизированного проектирования вычислительных сетей» посвящена анализу взаимодействия процессов автоматизированного проектирования и моделирования, определению места описания и модели прикладных процессов

в          автоматизированном   проектировании   вычислительных   сетей,   анализу методов            моделирования    вычислительных    сетей    и    постановке    задачи проектирования         комплекса       программ       моделирования       элементов вычислительной сети. Определены задачи, решаемые при проектировании ВС.Приведено краткое описание уровней взаимодействия модели OSI (прикладной,     представительный,     сеансовый,     транспортный,     сетевой,канальный и физический). Более подробно рассмотрен прикладной уровень (Application layer) - набор разнообразных протоколов, с помощью которых пользователи сети получают доступ к разделяемым ресурсам, таким как файлы,принтеры или гипертекстовые Web-страницы, а также организуют свою совместную работу, например с помощью протокола электронной почты.Проведено описание применяемых в ВС крупной проектной организацииразличных типов серверов (файл-сервер, прокси-сервер и брандмауэр, DHCP, DNS, WINS, контроллер домена), толстых и тонких клиентов.Рассмотрена  модель  телекоммуникационной  сети,  описаны  параметры,качественно определяющие сетевые каналы и вычислительную сеть в целом(пропускная способность, трафик, вычислительная загрузка узлов).Проведено сравнение современных средств описания прикладных процессов в информационных системах (UML, IDEF, DFD).Рассмотрено имитационное моделирование как основной метод систем массового обслуживания. Приведен обзор возможностей сред моделирования(Matlab Simulink, GPSS, NS2).Сделан вывод, что для реализации целей работы необходимо разработать модели узлов на прикладном уровне, в частности, имитационные модели серверов и клиентов. Также необходимо разработать средства представленияструктурно-функциональной схемы ВС. И, наконец, требуется разработать и реализовать средства моделирования ВС как программную систему и исследовать  ее  результативность  на  примере  ВС  конкретных  проектныхорганизаций. Модель должна содержать информацию о физическом оборудовании  ВС  (коммутаторах,  серверах,  ПЭВМ  и  т.д.),  также  модель должна позволять представлять информацию о сетевых приложениях такогорода как: сервер баз данных, сервер терминалов, сервер приложений, Web- сервер, FTP-сервер и взаимодействие их с толстыми и тонкими клиентами. Моделирующий  программный  комплекс  должен  обеспечивать  возможностьмоделировать                    и   прогнозировать   влияние   работы   приложений   (наиболее ресурсоемких) на загрузку сети (в первую очередь пропускную способность) и ее элементов (использование ОЗУ и процессорной мощности серверов и пр.), потребности   в   модернизации,  оптимизации  архитектуры  сети   и   выбораиспользуемых программных технологий на основе теории систем массового обслуживания. Должна быть предусмотрена база знаний для накопления статистики по ресурсоемкости приложений с обеспечением интеллектуальногоанализа полученных данных. Для пользователя должна обеспечиваться возможность занесения данных в более естественном для него виде – через используемые  приложения  и  клиент-серверные  технологии  и  количествоклиентов, а не только на уровне задания расписаний трафика.

Вторая глава «Формализованные методы и математические модели элементов вычислительной сети на прикладном уровне (ЭВС ПУ)» посвящена разработке информационной системы моделирования вычислительных сетей на прикладном уровне с применением раскрашенных сетей Петри.В первом разделе проводится выбор формализованного алгоритма. Из проведенного  анализа  следует,  что  реализация  современных  проектов  ВСдолжна вестись при поддержке эффективных средств автоматизации проектирования, моделирования и верификации. Моделирование прикладных элементов    должно    выполняться    с    применением    визуальных    средствотображения и созданием библиотек базовых элементов, позволяющих наращивать возможности программного продукта, повышать уровень достоверности модели, автоматизировать ряд рутинных операций при созданиимодели.Приводится определение и классификация сетей Петри. Одно из важных достоинств  аппарата  сетей  Петри  заключается  в  том,  что  они  могут  бытьпредставлены как в графической форме (что обеспечивает наглядность), так и в аналитической (что позволяет автоматизировать процесс их анализа). Приведены графическая и аналитическая интерпретации сетей Петри.Для различных подклассов сетей Петри (иерархические, ингибиторные, приоритетные, временные, стохастические, нечеткие, оценочные, раскрашенные)    приведены    определения,    возможности    и    ограничения.Рассмотрены          причины    широкого    распространения    сетей    Петри,    их применимость для создания моделей ЭВС ПУ.Поскольку моделирование проводится на прикладном уровне, то в сети передаются не пакеты, а абстрактный объект с данными (фрейм). С помощьюраскрашенных сетей Петри удобно моделировать переходы данных по вычислительной сети с выбором устройств, на которых проводится обработка. Цветами в таком случае должны выступать адреса и данные. Моделированиепотерь данных при передаче по сети можно представить с помощью настройки вероятностей потери фишек на переходах. Временные сети Петри можно применять  при  необходимости  учёта  потери  данных  в  сети  при  слишкоммедленном обслуживании запросов.  Сделан  вывод,  что  для  моделированияЭВС ПУ целесообразно использовать раскрашенные временные сети Петри.Во втором разделе определяются основные задачи, решаемые в корпоративной сети крупной проектной организации (рисунок 1).

ИнтегрированнаяАСУП Корпоративная сеть предприятия Интегрированная САПР(под управлениемPDM-системы)

Информационно-лингвистическое обеспечение

Система доступа к сети Интернет Система электронного документооборота Web-портал предприятия

Система обеспечения безопасности информацииРис. 1. Взаимосвязь автоматизированных задач в вычислительной сети крупной проектной организации.В   третьем  разделе  определяются  математические  модели  ЭВС   ПУ. Рабочая станция генерирует запрос по заданному расписанию с частотой указанной в базе данных приложений. Запросы генерируются каждый такт с вероятностью пропорциональной частоте по нормальному закону распределения. Параметры запроса считываются из библиотеки приложений и создаётся фрейм. Фрейм содержит параметры с коэффициентами загрузки устройств и размером запроса-ответа.Frame = (src, dst, Query, Answer, q_proc, q_mem, q_hdd, q_video, a_proc, a_mem, a_hdd, a_video).Рассмотрим параметры фрейма:- Src, Dst цвета mac – адрес рабочей станции, аппаратного сервера на котором функционирует сервер приложения, считывается из свойств объектов визуальной модели ВС.- Query цвета data – размер запроса, генерируется по закону нормального распределения вероятностей на основе среднего размера запроса и разброса из библиотеки приложений.- Answer цвета data – размер ответа, генерируется по закону нормального распределения вероятностей на основе среднего размера ответа и разброса из библиотеки приложений.-      q_proc,            q_mem,           q_hdd, q_video           -            коэффициенты          загрузки         клиента(рабочей станции) цвета load из библиотеки приложений.- a_proc, a_mem, a_hdd, a_video - коэффициенты загрузки сервера цветаload из библиотеки серверных приложений.Переход collect в модели предназначен для сборки фрейма, позиция BuffNetOut позволяет при необходимости смоделировать дополнительную задержку перед отправкой фрейма, срабатывание перехода Send эквивалентно отправке фрейма в сеть.

Для организации связи между элементами моделируемой ВС предназначены порты и в каждой модели элемента вычислительной сети должен присутствовать хотя бы один порт. Графическая модель рабочей станции приведена на рисунке 2.Рис. 2. Графическая модель рабочей станции.Запрос  (фрейм),  сгенерированный  рабочей  станцией,  проходит  через линии связи и коммутационные устройства. После попадания в порт Lan сервера в переходе receive проводится сравнение адреса dst фрейма и адреса own сервера. При их несовпадении фрейм отбрасывается. Графическая модель сервера приведена на рисунке 3.

frame [dst=own]       frame

LAN1  Receiveframe load BuffNet

mac own (own) q_procload q_mem Истинно         Истинно

(src)ИстинноSend(query) (q_proc) (q_mem) (q_hdd) (q_video)(a_proc) (a_mem) (a_hdd)(a_video)(answer) (dst) load q_hddload q_videoload a_procload a_memload a_hddloada_video (q_proc1) (q_mem1) (q_hdd1) (q_video1) (a_proc1) (a_mem1) (a_hdd1) (a_video1) (answer1)(src1) Switch frameBuffOutProc frame BuffOutMem frame BuffOutHdd frame BuffOutVideo ИстинноFunProc Истинно FunMem Истинно FunHdd Истинно FunVideo frame

 

 

 

 

 

 

 

 

Mother

 

 

 

 

 

 
BuffInProc frame BuffInMem frame BuffInHdd frame BuffInVideo

dataQuery dataAnswer

macRemoteРис. 3. Графическая модель сервера.При совпадении адресов переход срабатывает и запрос через буфер BuffOutNet попадает на переход Mother и в позиции BuffInProc, BuffInMem, BuffInHdd, BuffInVideo. Позиция BuffInMem даёт информацию о загрузке оперативной   памяти   по   объему.   Переходы   FunProc,   FunMem,   FunHdd, FunVideo срабатывают, если соответствующее устройство (процессор, оперативная память, жесткий диск, видеокарта) готово к обработке и предназначены для получения информации о загрузке устройств. Загрузка вычисляется на основе коэффициентов фрейма и характеристик аппаратного сервера. В позиции remote меняется адрес src на dst, в позиции own меняется адрес own на dst что позволяет на переходе send пересобрать фрейм. Теперь адресом назначения фрейма стала рабочая станция и фрейм-ответ через линии связи и коммутационные устройства перенаправляется к ней.Запрос,  сгенерированный  рабочей  станцией,  пройдя  через коммутационные линии связи и устройства, аппаратный сервер, обратно черезкоммутационные линии и устройства попадает на порт рабочей станции. При совпадении адресов dst  фрейма и  own  рабочей станции в  переходе receiveфрейм переходит в позицию BuffNet. Далее обработка фрейма-ответа в рабочей станции  осуществляется  аналогично  тому,  как  это  происходит  на  сервере. После перехода switch фрейм попадает в позицию memory, где время жизнифишки установлено нулевым для удаления фрейм после его однократного прохождения в модели ВС.Обобщенный алгоритм обработки фрейма рабочей станцией и сервером представлена на рисунке 4.

Рис. 4. Алгоритм обработки фрейма рабочей станцией и сервером.Для  создания  модели  коммутационного узла  фреймов  вычислительной сети необходимо решение следующих задач: задача заполнения и обновления таблицы маршрутизации узла, задача распределения пакетов на соответствующие адресам рабочих станций порты коммутатора. Построен алгоритм работы коммутационного узла (рисунок 5).

Рис. 5. Алгоритм обработки фрейма коммутационным узлом.

 

 
В модель коммутационного узла помимо составного цвета frame используется цвет swchframe. В состав цвета swchframe помимо цветов составного цвета frame входит переменная portown цвета port, которая несет в себе номер порта, на который должен поступить данный фрейм. Для занесения фишек в позицию таблицы и для определения порта получателя фрейма применен составной цвет swch, используемый в таблице коммутации. Структура цвета swch: portown – порт коммутатора, mac – сопоставленный данному порту адрес получателя/отправителя. На рисунке 6 приведена графическая модель коммутационного узла на основе раскрашенных сетей Петри.Port1

Lan1In port Check1Src SwitchTable Port1   Port2   Port3port         port      port

frame swch

Port2 Lan1Out

port Check2Src frame

Lan2In

CheckDst

 
frame Checked          BuffNetOut Send Lan2Outframe

Port3Lan3In port Check3Src frame   swchframe Lan3Out frame

frameРис. 6. Графическая модель коммутационного узла на основе раскрашенных сетей Петри.На модели отображено расположение различных цветов в модели и их движение.   Фрейм,   несмотря   на   преобразование   структуры   в   процессе переходов сохраняет свою входную структуру на выходе. Проработана и описана детализированная модель коммутационного узла на основе раскрашенных сетей Петри.

Общий алгоритм модели состоит из двух частей: алгоритм заполнения таблицы коммутации и алгоритм распределения фреймов по портам коммутационного узла. Для определения номера порта, на который направляется фрейм, используется динамическая таблица коммутации сопоставляющая каждому известному MAC-адресу номер порта, к которому подключено соответствующее устройство. Алгоритмы динамического построения таблицы коммутации основаны на прослушивании трафика для нахождения неизвестных MAC-адресов отправителя и создания для этих адресов  новых  записей  таблицы.  При  обработке  неизвестного  адреса получателя пакет посылается во все порты коммутационного узла. Аналогичным образом обрабатываются фреймы широковещательной посылки, имеющие единицы во всех битах адреса получателя. Обобщенная схема моделирующего  алгоритма  процесса  функционирования  коммутационного узла представлена на следующем рисунке 7.Рис. 7. Схема моделирующего алгоритма процесса функционирования коммутационного узла.Созданы и описаны в раскрашенной сети Петри модели концентратора,линии  коммутации. Поскольку в  модели  фигурирует фрейм,  это  позволяет

применять унифицированную модель для различных типов линий связи, на переход фрейма по линии связи требуется минимум один такт.Разработаны  и  описаны  математические модели  производительности и загрузки элементов ВС.Для описания математической модели используем условные обозначения:- Время моделирования: t (определяется в настройках моделирования).

- Дискретный шаг моделирования:моделирования). τ M (мс) (определяется в настройках

- Величина запроса/ответа: Rt (кБ) (из библиотеки приложений).

- Интервал усреднения: ∆t =1с.

- Производительность узла (эталонная): v э-Объем узла (эталонный): V э (кБ). (Мбит/с).

-           Коэффициент            загрузки         узла:    ku (для     клиентов        из        библиотеки

приложений, для серверов из библиотеки серверов).

-  Коэффициент перерасчета узла:  k pсистем). (из  библиотеки вычислительных

-  Пропускная  способность  узла  (эталонного)  Vэ(кБ*с). за  интервал  времени

- Объем загрузки узла V∆t за интервал времени (кБ*с).

Загрузка узла усредняется за указанный интервал времени и зависит от размера запроса-ответа, параметров библиотеки вычислительных систем (рисунок 8). Определяется на позициях внутри моделей узлов ЭВС.VV эτ MR tV ∆tt∆ t    ∆ tРис. 8. График загрузки узла.Загрузка узла в процентах будет выглядеть следующим образом:

V

 
Z          =   V∆t ⋅100\%

где, Vэ ⋅ k p

−3

 
V∆t  = ∑ Rt ⋅τ M  ⋅10t∈∆tVэ  = ∆t ⋅Vэ

получим ∑ Rt ⋅τ M ⋅10−3

V

 
Z          = t∈∆t                      ∆t ⋅Vэ  ⋅ k p ⋅100\%

Загрузка узла по производительности усредняется за указанный интервал времени и зависит от параметров библиотек вычислительных систем, приложений, серверов. Определяется на переходах внутри моделей узлов ЭВС. Пример графика задержки перехода узла приведен на рисунке 9.

\%100 \% α t   = 0T э α t   = 1

t∆ t     ∆ tРис. 9. График задержки перехода узла.Время задержки перехода узла определяется следующим образом:RtTэ  =         ,v э ⋅ 976,5625где числовой коэффициент определяет разные единицы измерения (кБ иМбт/с).Из этого следует, что количество тактов:

 

 

э

 
N  = 1,024 ⋅ Rt  .v э ⋅τ MДалее определяем количество тактов задержки реального узла с реальным приложением:N = 1,024 ⋅ Rt  ⋅ kuv э ⋅τ M  ⋅ k pЗагрузка узла по производительности на основе полученной задержки:

∑α t ⋅τ M ⋅10 −3

Z   = t∈∆t     ⋅100\% ,v       ∆t

где α t  = {0,1}, 0 – переход не активен в момент t, 1 – переход активен в

момент t.В четвертом разделе приведено функциональное описание инструмента проектирования ВС как программной системы. Структура инструмента автоматизированного проектирования ВС на основе моделей прикладных элементов с помощью сетей Петри представлена на рисунке 10.

Инструментарий моделирования ВС Инструментарий сетей Петри

Узлы вычислительной сети Модели узлов вычислительной сети

Рис. 10. Структура информационной системы.Функциями инструментария моделирования ВС являются:- представление топологии ВС;- ведение библиотек элементов сети, моделей, программных продуктов;- дискретное моделирование работы ВС и отображение результатов в виде графиков;- протоколирование результатов экспериментов;- экспорт и импорт узлов ВС через формат XML;- экспорт топологии ВС в формат Visio.Функциями инструментария сетей Петри являются:- представление моделей узлов ВС на основе раскрашенных временных сетей Петри;- дискретное моделирование работы отдельных узлов ВС и отображениерезультатов в виде графиков.Раскрашенная сеть Петри, представляющая модель любого объекта ВС, содержит следующие элементы: цвета, позиции, переходы, дуги и порты. Каждый тип элементов характеризуется своими свойствами и поведением.В третьей главе «Описание программного продукта» приводится обоснование выбора инструментария разработки, описание формата XML для представления  объектов  сети  Петри,  иерархия  классов,  а  также  методика работы с программным продуктом.В программном продукте моделирования ЭВС ПУ реализована возможность    выгрузки    модели    в    унифицированном    XML    формате,разработаны иерархии классов объектов для представления элементов сетейПетри и элементов локальной ВС.Описана пошаговая методика работы с программным продуктом.Инструментарий моделирования вычислительных сетей позволяет создавать  модель  реальной  или  гипотетической  вычислительной  сети, применяя модели устройств, созданные на уровне инструментария сети Петри.Библиотека может содержать набор следующих элементов вычислительной сети: серверы, рабочие станции, коммутационные узлы, концентраторы, маршрутизаторы, модемы, конверторы и линии связи.В программном продукте моделирования ЭВС ПУ реализованы модели сервера, рабочей станции, коммутационного узла, концентратора, линий связи.

Для того чтобы связать элемент вычислительной сети со своей моделью на уровне параметров, необходимо заполнить его свойства. Для проведения моделирования на уровне приложений необходимо произвести первоначальное заполнение соответствующих баз данных, а именно базы данных приложений, базы данных серверов и базы данных вычислительных систем.В  описываемой  системе  моделирования  принимается  во  внимание  тот факт, что каждое приложение в процессе функционирования генерирует запрос определенному серверу и получает от него ответ. Параметры запроса следующие: средний объем (в байтах), разброс объема запроса (в байтах) и частота генерации запроса. В параметры ответа включаются: средний объем (в байтах) и разброс объема ответа (в байтах). Кроме того, каждое приложение в разной степени загружает ресурсы клиентской машины, что учитывается через коэффициенты загрузки клиента. Для эталонного сочетания операционной системы и приложения значения коэффициентов загрузки процессора, памяти, дисковой системы и видеокарты равны единице.В базу данных серверов заносятся все возможные сочетания серверных операционных систем и типов серверов, которые возможны в моделируемой вычислительной сети, заносятся коэффициенты загрузки процессора, памяти, диска и видеокарты сервера для каждого сочетания операционной системы и типа сервера.Модели прикладного уровня реализованы с помощью совокупности моделей  узлов  ВС,  математических  моделей  загрузки  узлов,  настроек  впозициях   и   переходах,   настроек   моделирования,   алгоритмов   обработки фрейма.Результаты моделирования можно просмотреть в графическом виде, онипротоколируются  в   файл,   который   импортируется   в   любой   табличный редактор (например, Open Office Calc, MS Office Excel).Для  обнаружения  в  сети  слабых  мест  у  каждого  устройства  задаютсяпороги загрузки. После проведения вычислительного эксперимента по файлу- протоколу оцениваются наиболее слабые элементы ВС с детализацией до устройства.  Это  позволяет  создать  список  устройств,  требующих модернизации либо предпринять иные действия для оптимизации производительности (перераспределить задачи между рабочими станциями, серверами, поменять местами оборудование, сменить расписание работы с каким либо приложением и др.). Все сценарии модернизации также возможно промоделировать и оценить изменения производительности и загрузки.В четвертой главе «Вычислительные эксперименты» приводятся эксперименты  по  проверке  адекватности  модели  работы  коммутационного узла, модели средств вычислительной техники на фрагментах сети.В первом разделе проводится проверка адекватности модели работы коммутационного  узла  при  помощи  тестовой  модели:  построена  тестоваямодель            аналогичная     реализации     модели.     Проведены     эксперименты позволяющие  отследить  поведение  фишки  при  прохождении  через  моделькоммутационного   узла,   пронаблюдать   заполнение   таблицы   коммутации,

распределение фишек по портам. Модель адекватно отображает перемещение фишек через коммутационный узел.Во втором разделе представлена проверка адекватности модели коммутационного узла на фрагментах вычислительной сети. Проведены эксперименты   с   сервером   и   рабочей   станцией   №1   (приложение   1СПредприятие 7.7), сервером и рабочей станцией №2 (приложение FTP-сервер), с сервером и рабочей станцией №3 (приложение СПС Кодекс Web-версия), с сервером и 3-мя рабочими станциями (на №1 приложение 1С «Предприятие7.7», на №2 приложение FTP-сервер, на №3 приложение СПС «Кодекс» Web-версия). Вначале выполнен прогон в реальной сети (фрагмент КИСП ФНПЦ ОАО «НПО «Марс»), затем выполнена настройка параметров моделей для использованных элементов ВС, проведена серия прогонов в моделируемой системе. Результаты экспериментов близки к реальным значениям, снятым с устройств с помощью специализированного ПО (отклонения загрузки и производительности не более 10\%).В третьем разделе описана проверка адекватности модели средств вычислительной техники на фрагментах ВС. Моделирование проведено в два этапа: на первом этапе для 1 сервера и 3-х рабочих станций соединенных концентратором. На сервере и всех рабочих станциях вначале запускалось сетевое приложение 1С «Предприятие 7.7», сняты параметры загрузки. Затем запускались эксперименты с FTP, web-версией справочно-правовой системы«Кодекс». Исходные данные для моделирования приведены в таблице 1.Таблица 1.Исходные данные для моделирования

№экспери-мента

Параметры рабочей станции

Параметрысервера

 

Прилож-ение

Графикработы

Среднийобъем запроса

Разбрособъема запроса

Среднийобъем ответа

Разбрособъема ответа

Тип сервера

1

1С Пред-приятие 7.7.

225 s

50kb/s

35kb

48kb/s

35kb

Приложений

2

FTP

113 s

6956kb/s

3350kb

6993kb/s

3361kb

ftp

3

СПСКодексweb-версия

301 s

78kb/s

46kb

7kb/s

5kb

web

Описана пошаговая настройка процесса моделирования для одного из экспериментов. Усредненные результаты моделирования по 5 прогонам для каждого эксперимента приведены в таблицах 2 и 3.Таблица 2.Параметры загрузки клиента

№экспери мента

Производи-тельность процессора, \%

Производи- тельность ОЗУ,\%

Загрузк а ОЗУ,\%

Производи-тельность дисковой системы, \%

Производи-тельность видеоинтерфейса,\%

1

26,3

24,8

48,5

0,8

7

2

45,2

20

53,7

8,7

6

3

23,3

20

53,7

2,1

6

Параметры загрузки сервера

№экспери-мента

Производи-тельность процессора,\%

Производи- тельность ОЗУ, \%

ЗагрузкаОЗУ, \%

Производи-тельностьдисковой системы,\%

Производи-тельность видеоинтерфейса,\%

1

2,4

19

21,2

5

3

2

22,5

21

27,5

23

4

3

0,45

18

27,4

3,8

7

Как видно по результатам экспериментов, загрузка сервера максимальна во  втором            эксперименте            (FTP)   (для     производительности процессора,производительности ОЗУ, загрузки ОЗУ, производительности дисковой подсистемы), причем загрузка не достигает пороговой величины в 50\% ни дляодного из параметров. Для клиентов максимальная загрузка во втором случае (для производительности процессора, загрузке ОЗУ, производительности дисковой подсистемы), загрузка выше порогового значения в 50\% достигаетсядля загрузки ОЗУ - рекомендацией может являться увеличение объема ОЗУ.Для  моделирования большего сегмента сети  был  создан  специальный стенд из 1 сервера и 9 клиентов соединенных коммутатором (в составе КИСПФНПЦ     ОАО   «НПО   «Марс»).   Проверялись  3   сетевых   приложения  (1С Предприятие 7.7 SQL-версия, FTP-сервер, Кодекс Web-сервер) запущенные на всех рабочих станциях в комбинациях: 1С Предприятие 7.7 SQL-версия, FTP-сервер, Кодекс Web-сервер, все приложения вместе. После выполнения настроек проведены вычислительные эксперименты. Приведем графическое представление            усредненных    результатов    моделирования    работы    3-х приложений (рисунок 11)908070Производи- тельностьпроцессора60Производит-ельность ОЗУ50Загрузка ОЗУ40Производительность дисковойсистемы30Производительностьвидеоинтерфейса2010

0ok-klass1 ok-klass2 ok-klass3 ok-klass5 ok-klass6 ok-klass7 ok-klass8 ok-klass9 ok-klass4

Рис. 11. Графическое представление усредненных результатов моделирования работы3-х приложений.

станции по некоторым показателям превышает пороговое значения в 50\%, а именно загрузка ОЗУ у СВТ ok-klass5 (76,2\%) и ok-klass3 (69,2\%), производительность процессора у СВТ ok-klass5 (65,6\%) и ok-klass4 (65,2\%), производительность ОЗУ у СВТ ok-klass5 (56,2) и ok-klass3 (52,7\%).Несколько  параметров  загрузки  сервера  ptk1-server  превышают пороговое значение 50\%: производительность процессора 76,6\%, производительность ОЗУ 75,1\%, производительность дисковой системы 72,2\%, загрузка ОЗУ 63,2\%. По итогам экспериментов можно сделать вывод, что в указанной системе слабым местом является сервер (требуется более мощный процессор, более быстрая и объемная ОЗУ, модернизация дисковой подсистемы). Другой вывод свидетельствует о том, что для различных серверных приложений в данном случае целесообразно применять разные аппаратные сервера.Заключение.На            сегодняшний день    не            существует     систем            моделирования,позволяющих         проводить    моделирование    на     прикладном    уровне     с возможностью создания отдельных моделей по приложениям и устройствам,синтеза из них вычислительной сети. Но конечные пользователи работают именно в программных средах и при моделировании, оптимизации структурыи состава вычислительной сети необходимо учитывать как структуру вычислительной сети, так и приложения предполагаемые к внедрению, либо уже применяемые.Главным      итогом            диссертационной      работы            является            создание         рядамоделей, методов, алгоритмов и средств автоматизированного проектирования элементов ВС на прикладном уровне с применением раскрашенных временных сетей Петри.В ходе диссертационного исследования получены следующие основные результаты:Главным       итогом            диссертационной      работы            является          создание         рядамоделей, методов, алгоритмов и средств автоматизированного проектированияВС.1.  Выполнен научный анализ современных работ по автоматизированному проектированию и моделированию вычислительных сетей, обоснована целесообразность      использования    этапа     моделирования    в     ходе автоматизированного проектирования.2. Выполнен       сравнительный       анализ       существующих       систем автоматизированного проектирования и моделирования вычислительных сетей,   а    так    же    анализ   существующих   языков   имитационногомоделирования,         который         показал           актуальность            создания         новых функциональных моделей на основе сетей Петри.3.  Разработаны имитационные модели различных серверов: приложений,web, файл-серверов.

Петри.5. Проведены     вычислительные     эксперименты     по     исследованию эффективности разработанной системы моделирования элементов ВС с применением сетей Петри. Сравнение измерений реального трафика и результатов вычислительных экспериментов выявило  что  средняя ошибка моделирования не превышает 10\%.6. Программная    система    автоматизированного    проектирования    и моделирования  внедрена  и  используется  при  проектных  работах  длявыявления узких мест в составе корпоративной сети ФНПЦ ОАО «НПО«МАРС» (Ульяновск 2008 г., 2009г.). В результате эксплуатации системы на ФНПЦ ОАО «НПО «МАРС» разработан план модернизации сегментасети.     В         результате            осуществления          модернизации           средняя           загрузка критичных узлов снизилась на 18\%.Таким образом, в диссертации решена актуальная научно-техническая задача,  имеющая  важное  хозяйственное  значение  для  развития вычислительных сетей, а именно: разработаны методы и средства имитационного моделирования и автоматизированного проектирования сетей на транспортном и прикладном уровнях.