Normy i zalecenia wykorzystywane do pomiarów wydajności protokołów routingu multicast

0


Rozwój Internetu oraz upowszechnienie się transmisji rozsiewczej spowodowały konieczność opracowania metod pozwalających na pomiar parametrów tej transmisji oraz działania protokołów routingu multicast.

Pomiary takie pozwalają na:

  • sprawdzenie działania urządzeń sieciowych pod względem wydajności przesyłania danych,
  • zbadanie wydajności działania sieci,
  • określenie efektywności działania protokołów sygnalizacyjnych.

Sprawdzenie działania urządzeń sieciowych umożliwia zarówno ocenę działania pojedynczego urządzenia, jak również porównanie różnych urządzeń między sobą. Zbadanie wydajności działanie sieci pozwala na ocenę działania zespołu urządzeń sieciowych, wzajemnie połączonych łączami o określonych parametrach. Określenie efektywności działania protokołów sygnalizacyjnych pozwala na zbadanie zasobów potrzebnych do ich funkcjonowania oraz wprowadzanie ewentualnych zmian mających na celu poprawę ich działania.

W tym celu w ramach grupy roboczej IETF Benchmarking Methodology (BMWG) opracowany został zestaw dokumentów definiujących metody wykonywania określonych pomiarów, jak również sposób prezentacji wyników tych pomiarów. Dokumenty RFC 2432 oraz RFC 3918 bezpośrednio dotyczą transmisji rozsiewczej. W dokumencie RFC 2432 zamieszczono definicję pojęć stosowanych przy opisie metod pomiarowych przedstawionych w RFC 3918.

Należy zwrócić uwagę, że dokumenty te określają sposób pomiarów parametrów transmisji rozsiewczej, nie wskazując, który protokół routingu multicast ma być stosowany w trakcie pomiarów. Pozwala zarówno na badanie i porównywanie efektywności działania jednego z protokołów, ich ewentualnych modyfikacji oraz zestawu protokołów współdziałających ze sobą. Metody pomiarowe przedstawione w RFC 3918 można podzielić na dwie grupy:

  • pomiar wydajności przekazywania pakietów pomiędzy interfejsami urządzenia sieciowego,
  • pomiar opóźnień związanych z działaniem protokołów sygnalizacyjnych.

Ponieważ pomiar wydajności przekazywania pakietów pomiędzy interfejsami urządzenia sieciowego zależy w głównej mierze od jego parametrów konstrukcyjnych, nie zaś od działania protokołów routingu rozgałęźnego, w niniejszej pracy skupiono się na drugiej grupie pomiarów. W dalszej części przedstawione zostaną podstawowe pojęcia związane z transmisją rozsiewczą, istotne z punktu widzenia tej grupy metod pomiarowych.

Device Under Test (DUT)
Zgodnie z RFC 2285 Device Under Test (DUT) oznacza urządzenie sieciowe, którego odpowiedź na wygenerowany ruch testowy jest przedmiotem tego badania. Urządzenie to posiada możliwość przekazywania ramek z jednego lub wielu interfejsów na inne w zależności od informacji adresowych zawartych w ramce.

System Under Test (SUT)
Zgodnie z RFC 2285 System Under Test oznacza zespół urządzeń sieciowych, traktowanych jako całość, którego odpowiedź na wygenerowany ruch testowy jest przedmiotem tego badania. W skład SUT mogą wchodzić zarówno urządzenia podejmujące decyzje o sposobie przekazywania ramek (np. routery, przełączniki) oraz pasywne (np. konwertery mediów, CSU/DSU). Niezależnie jednak od typu części składowych, ich wzajemnych połączeń oraz konfiguracji, SUT jest traktowany jako pojedyncze wirtualne urządzenie posiadające interfejsy wejściowe oraz wyjściowe.

Aggregated Multicast Throughput (AMT)
AMT określa maksymalną liczbę ramek na sekundę kierowanych do jednej grupy multicast, wysyłanych na N interfejsów wyjściowych, które mogą być przesłane bez strat. Zgodnie z RFC 2432 AMT powinno być wyrażane jako para (N, t), gdzie:

  • N – liczba interfejsów wyjściowych, na które wysyłane są ramki kierowane do grupy,
  • t – ilość ramek na sekundę wysyłana przez źródło danych.

Group Join Delay (GJD)
GJD określa czas, jaki upływa od momentu wysłania do DUT żądania dołączenia do grupy (IGMP Group Membership Report) do rozpoczęcia przez DUT wysyłania pakietów, kierowanych do tej grupy, na interfejsie, na którym odebrano to żądanie. GJD powinno być wyrażone w milisekundach.

Group Leave Delay (GLD)
GLD określa czas, jaki upływa od momentu wysłania do DUT żądania odłączenia od grupy (IGMP Leave Group Message) do zakończenia przez DUT wysyłania pakietów, kierowanych do tej grupy na interfejsie, na którym odebrano to żądanie. GLD powinno być wyrażone w milisekundach.

Procedury pomiarowe
W oparciu o powyższe definicje przedstawione zostaną procedury pomiarowe zdefiniowane w RFC 3918, na których rezultat wpływa działanie protokołów routingu rozgałęźnego. Mimo że w procedurach tych rozważa się sytuację, gdy jedno źródło wysyła dane do wielu odbiorców, łatwo można je rozszerzyć o kolejne źródła. Jeżeli przedmiotem badania jest grupa urządzeń (SUT), należy zastosować stanowisko pomiarowe przedstawione na rysunku 1.

W takim przypadku pakiety ze źródła wysyłane są na pojedynczy interfejs jednego z urządzeń wchodzących w skład SUT, a następnie przesyłane przez kolejne urządzenia wchodzące w skład SUT do momentu, aż dotrą do odpowiednich interfejsów wyjściowych. Sposób konfiguracji SUT, zawierający opis topologii połączeń oraz konfiguracji poszczególnych urządzeń wchodzących w jego skład, muszą zostać przedstawione w trakcie prezentacji wyników pomiarów. W przypadku, gdy przedmiotem badania jest jedno urządzenie (DUT), należy zastosować stanowisko pomiarowe przedstawione na rysunku 2.

W obu przypadkach, przed rozpoczęciem właściwych testów, należy sprawdzić poprawność działania SUT lub DUT. Sprawdzenie to powinno nastąpić przez wysłanie z urządzeń testowych wiadomości IGMP Group Report w kierunku interfejsów wyjściowych SUT/DUT. Następnie z testowego źródła danych należy wysłać strumień danych kierowany do grupy, której dotyczyła wiadomość IGMP i sprawdzić, czy został odebrany na wszystkich interfejsach wyjściowych. W czasie testów muszą zostać wyłączone wszelkie mechanizmy związane z QoS, Flow Control lub inne, mogące wpłynąć na sposób przekazywania pakietów.

Pomiar Group Join Delay
Celem pomiaru jest określenie, jakie wartości przyjmuje parametr Group Join Delay w trakcie badania DUT lub SUT. Metody pomiaru GJD są uzależnione od aktualnego stanu Multicast Forwarding Database (MFDB). Można wyróżnić dwa stany MFDB:

  • Stan 0, w którym MFDB nie zawiera adresu grupy, używanej w trakcie pomiarów,
  • Stan 1, w którym MFDB zawiera adres grupy, używanej w trakcie pomiarów.

W pierwszym przypadku pomiar uwzględnia czas potrzebny do stworzenia odpowiednich wpisów w MFDB oraz rozpoczęcia przekazywania pakietów na odpowiednie interfejsy. Pomiar ten umożliwia określenie, jaki czas jest potrzebny na dodanie nowej grupy multicast do bazy MFDB. W drugim przypadku pomiar uwzględnia czas potrzebny na modyfikację bazy MFDB przez dodanie nowych interfejsów wyjściowych oraz rozpoczęcie przekazywania na nie pakietów kierowanych do grupy multicast. Pomiar ten umożliwia sprawdzenie mechanizmów stosowanych do modyfikacji MFDB.

Możemy zatem wyróżnić dwie metody pomiaru GJD, uwzględniające odpowiednie stany, w jakich znajduje się MFDB. Metody te mogą być stosowane oddzielnie, jednak podając wyniki pomiarów należy określić jakiej metody używano. W celu zminimalizowania zmian opóźnienia wynikających z liczby grup multicast obsługiwanych przez DUT/SUT w danym momencie, pomiary powinny być wykonywane z wykorzystaniem jednej grupy multicast.

Metoda A:
W metodzie tej założono, że baza MFDB nie zawiera wpisów dla grupy multicast, używanej w czasie testów, a zatem zgodnie z wcześniejszą definicją MFDB znajduje się w stanie 0. W czasie pomiarów należy używać tylko jednego interfejsu źródłowego oraz jednego wyjściowego. Przed rozpoczęciem pomiaru należy upewnić się, że dany interfejs wyjściowy nie jest już używany do przekazywania pakietów kierowanych do grupy multicast używanej do testu.

Metoda B:
W metodzie tej założono, że baza MFDB zawiera wpisy dla grupy multicast, używanej w czasie testów, a zatem zgodnie z wcześniejszą definicją MFDB znajduje się w stanie 1. W czasie pomiarów można używać jednego interfejsu źródłowego oraz jednego lub wielu interfejsów wyjściowych. Przed rozpoczęciem pomiaru należy upewnić się, ze dany interfejs wyjściowy nie jest już używany do przekazywania pakietów kierowanych do grupy multicast używanej do testu.

Po zakończeniu procedur sprawdzających odpowiednich dla metod A i B, należy rozpocząć wysyłanie danych ze źródła. Zaleca się, aby ruch generowany był na poziomie określonym przez Aggregated Multicast Throughput (AMT). Następnie w kierunku odpowiedniego interfejsu wyjściowego należy wysłać żądanie dołączenia do grupy (IGMP Group Membership Report). Group Join Delay wyznaczany jest jako odstęp czasu pomiędzy wysłaniem żądania dołączenia do grupy ta, a czasem tb odebrania pierwszej ramki kierowanej do grupy na właściwym interfejsie:

tGJD = tb – ta,

gdzie ta jest czasem wysłania ostatniego bitu wiadomości IGMP Group Membership Report, natomiast tb czasem odbioru pierwszego bitu pierwszej ramki kierowanej do grupy multicast.

Wyniki pomiarów muszą uwzględniać następujące parametry:

  • rozmiar ramek,
  • liczbę interfejsów wyjściowych,
  • wersję IGMP,
  • liczbę grup multicast,
  • szybkość za jaką dane wysyłane były ze źródła,
  • zastosowaną metodę pomiarową.

Uzyskany wynik GJD musi być wyrażony w mikrosekundach.

Pomiar Group Leave Delay
Celem pomiaru jest określenie, jakie wartości przyjmuje parametr Group Leave Delay w trakcie badania DUT lub SUT. Pomiary powinny być prowadzone z wykorzystaniem jednej grupy multicast. Przed ich rozpoczęciem należy sprawdzić, czy wszystkie interfejsy wyjściowe zostały dołączone do grupy multicast przez wysłanie ze źródła strumienia danych skierowanego do grupy multicast używanej w trakcie pomiarów oraz weryfikację, czy pakiety zostaną odebrane na odpowiednich interfejsach wyjściowych.

Gdy procedury weryfikacyjne zostaną zakończone, należy rozpocząć generowanie strumienia danych ze źródła. Zaleca się, aby strumień był generowany z szybkością AMT. Następnie w kierunku każdego z portów docelowych należy wysłać wiadomości IGMP Leave Group.
Group Leave Delay wyznaczany jest jako odstęp czasu pomiędzy wysłaniem żądania odłączenia do grupy ta a czasem tb odebrania ostatniej ramki kierowanej do grupy na właściwym interfejsie:

tGLD = tb – ta,

gdzie ta jest czasem wysłania ostatniego bitu wiadomości IGMP Leave Group, natomiast tb czasem odbioru ostatniego bitu ostatniej odebranej ramki kierowanej do grupy multicast. Wyniki pomiarów muszą uwzględniać następujące parametry:

  • rozmiar ramek,
  • liczbę interfejsów wyjściowych,
  • wersję IGMP,
  • liczbę grup multicast,
  • ilość interfejsów wyjściowych.

Uzyskany wynik GLD musi być wyrażony w mikrosekundach.

Autor: Tomasz Szewczyk, www.multicast.pl

BRAK KOMENTARZY

ZOSTAW ODPOWIEDŹ