Výkonnost aplikací v síti

Požadavky na analýzu měření na síťové vrstvě

Jako správce sítě budete možná muset vyřešit problémy se špatným výkonem aplikací.

Síť může být zodpovědná za problémy s výkonem ve více oblastech z mnoha důvodů:

Pro mnoho aplikací je nyní k dispozici adekvátní šířka pásma sítě, dokonce i globálně, takže zpoždění a ztráta paketů v síti LAN jsou pravděpodobnější než nedostatek šířky pásma.
Síťové komponenty (zařízení) slouží na trase mezi pobočkami a datovými centry,  mimo jiné, pro zkvalitnění poskytování služeb. Tyto síťové komponenty aktivně pracují se síťovým provozem za účelem zlepšení propustnosti a snížení latence.
V ideálním světě by řešení Application Performance Management (APM) nebo Application-aware Network Performance Management (AANPM) mělo automaticky izolovat chyby a poskytovat všechny diagnostické informace, které jsou potřebné pro nápravná opatření. Realita je ale mnohem složitější. Interaktivní problémy, neočekávané chování aplikací nebo sítí, špatná konfigurace nebo touha po spolehlivých důkazech o chybách vyžadují ruční analýzu problémů správcem sítě.

V tomto článku vysvětlíme možná omezení výkonu, jak je změřit a kvantifikovat, ukážeme jejich dopad a navrhneme smysluplná vysvětlení a možné způsoby jejich nápravy. Jde o identifikaci potenciálních problémů s výkonem, jejich rychlejší, přesnější řešení a efektivnější práci s uživateli a vlastníky aplikací.

V tomto článku představujeme základní požadavky aplikace a popisujeme, jak se analýzy provádějí měřením na úrovni paketů (L3 RM/OSI).

V tomto článku se diagramy toků paketů používají k ilustraci toků zpráv v síti. Pro tento účel byly definovány následující konvence diagramu:

• Každá šipka představuje paket TCP

• Šedé šipky se používají k zobrazení datových paketů

• Červené šipky se používají k reprezentaci paketů TCP-ACK

• Časová osa vždy běží odshora dolů.

Obrázek 1: Vývojový diagram paketů

Otázky a odpovědi

Předpokládáme, že komunikace klient-server prostřednictvím mechanismu request/reply je založena na transportním protokolu TCP/IP. Tento postup se používá téměř ve všech interaktivních aplikacích. Patří mezi ně webové aplikace, aplikace fat klientů, přístupy k souborovému serveru, přenosy souborů, zálohy atd. Vzhledem k tomu, že se bere v úvahu pouze protokol TCP/IP, jsou vyloučeny hlasové a video aplikace. Ty využívají jiné přenosové protokoly.

Pro každou operaci existuje alespoň jeden požadavek a jedna odpověď na aplikační vrstvě. Tyto jednotky se nazývají datové jednotky protokolu aplikační vrstvy (PDU). Jednoduchá interakce klient-server vypadá takto: Na aplikační vrstvě je do klientského TCP stacku (TCP socket) předán požadavek na segmentaci (do paketů), adresování a přenos. Funkce poskytované zásobníkem TCP jsou obvykle zcela transparentní pro aplikační vrstvu.

Na přijímacím konci spojení (serveru) jsou data aplikace extrahována z paketů přenášených přes síť a znovu sestavena jako zprávy aplikační vrstvy a doručena přidružené službě ke zpracování.

Jakmile je dokončeno interní zpracování aplikační vrstvy, server předá odpověď zásobníku TCP serveru. Text zprávy je segmentován a přenášen klientovi přes síť. Výkon této výměny informací s request/reply je určen dvěma faktory:

• Rychlost zpracování zpráv na serveru nebo klientovi

• Doba, po kterou jsou zprávy přenášeny po síti.

Obě oblasti by proto měly být v analýze výkonnosti posuzovány samostatně. Informace znovu sestavené po přenosu představují síťově orientovaný pohled na aplikaci, zatímco pakety shromážděné Allegro Multimetrem v nahraném souboru pcap nás informují o tom, jak efektivně síť zprávy přenáší.

Od zpráv aplikací po síťové pakety

Většina informací na aplikační vrstvě je přenášena ve více datových paketech. Velikost informačního segmentu je typicky větší než maximální velikost segmentu MSS nebo velikost užitečného zatížení, které může být přenášeno síťovým paketem. To je typicky 1460 bajtů pro Ethernet. Pakety přiřazené požadavku nebo výsledná odpověď lze popsat jako jeden datový tok. Kombinovaná užitečná zátěž všech paketů datového toku představuje zprávy přenášené na aplikační vrstvě.

Obrázek 2 ukazuje jednoduchou operaci sestávající ze dvou sekvencí požadavků a odpovědí. Ilustruje základní toky paketů v síti, kde je každá zpráva rozdělena do tří datových paketů. Druhý diagram je aplikačně orientovaný pohled, který ukazuje výměnu informací.

Stanovení Doby zpracování

Pro analýzu výkonu aplikace a provozního výkonu zvlášť, je nutné prozkoumat faktory, které ovlivňují přenos provozního požadavku a výslednou odezvu. Rozdíl spočívá v době zpracování klientů a serverů a zpožděních na přenosovém médiu. Pokud je vývojový diagram rozšířen, celkové zpoždění je rozděleno do následujících čtyř kategorií:

• Čas přenosu zprávy od klienta při odesílání,

• Zpoždění vzniklá zpracováním na serveru,

• Čas přenosu zprávy od serveru při odesílání odpovědi,

• Zpoždění vziklá zpracováním na klientovi.  

Expertní měření a supervize projektů

Kromě instruktáže k měření přímo v terénu na vaší síti, jsme schopni a připraveni vaši síť změřit a zpracovat výsledky dle platných norem a pravidel. To může být vhodné zejména u prvních nebo důležitých projektů, kde každá chyba a nekvalita může mít fatální následky. Expertní měření provádíme nejen jako referenční, přejímková/akceptační měření, ale zejména v případě sporů, reklamací, či jiných pochybnostech o kvalitě. Než získáte vlastní dostatečné zkušenosti, jsme připraveni vám poradit, dohlédnout na kvalitu dodávek a dodavatelů nejen sítě, jejích bloků a prvků, ale také služeb montáže a oprav. Při svých expertních činnostech se opíráme o metrologické zázemí a zkušenosti naší kalibrační laboratoře s mezinárodní akreditací dle normy ISO/IEC 17025.

Metrologická a technická podpora

Při kontrole a rozhodování o kvalitě služby nebo sítě je důležité vědět, co měřím, proč to měřím a s jakou přesností to měřím. Nestačí jenom znát teoretické základy, výklad technických norem a osvojit si praktickou stránku měření. Je nutné znát dobře měřicí metodu, parametry svých měřidel a určit si chybu měření, korektně označovanou jako nejistotu měření. K těmto podmínkám patří i platná kalibrace měřidel a metrologická návaznost měřené veličiny a měřených přenosových parametrů. Je nutné mít měřidlo v dobrém technickém stavu, aktuální firmware a kvalitní HW+SW doplňky a příslušenství. O to se starají naši servisní technici a pracovníci kalibrační laboratoře.