Técnicas de Medições Antonio A. de A. Rocha Edmundo A. de Souza e Silva Rosa M. M. Leão Universidade Federal do Rio de Janeiro COPPE/Prog. de Engenharia de Sistemas e Computação LAND - Laboratory for modeling, analysis and development of networks and computer systems Antonio Rocha, Tese 2003 1
Motivações Conhecer as características da rede: Melhorar a QoS das aplicações multimídia; Antonio Rocha, Tese 2003 2
Motivações Conhecer as características da rede: Melhorar a QoS das aplicações multimídia; Criar modelos mais precisos; Experimentation/ Measurements results Analysis Models Simulation/ Analytical Modeling results Analysis prototype Antonio Rocha, Tese 2003 3
Motivações Conhecer as características da rede: Melhorar a QoS das aplicações multimídia; Criar modelos mais precisos; Provisionamento de canais;... Antonio Rocha, Tese 2003 4
Metricas estudadas Métricas: Atraso (RTT e OWD) Jitter (Variação do atraso) Vazão Capacidade de Transmissão dos Enlaces Capacidade de Transmissão do Gargalo Largura de Banda Disponível Perda Caminho (Path) Tamanho do Buffer no Gargalo Taxa de Descarte... Nota: Estimar algumas dessas métricas é relativamente simples, no entento, outras requerem algoritmos mais sofisticados. Antonio Rocha, Tese 2003 5
Outras métricas mais complexas "Atraso de ida", em um único sentido One-way delay (OWD); Problemas para estimar esta métrica, sem equipamentos específicos: Falta de sincronização e diferentes taxas de crescimento dos relógios envolvidos; Acesso a méquina remota; Problemas em estimar outras métricas: O RTT é usado no cálculo de algumas métricas, o que aumenta a probabilidade de estimar a métrica de forma errada; Ex. cálculo do tamanho do buffer no gargalo; Antonio Rocha, Tese 2003 6
Técnicas de Medição Antonio Rocha, Tese 2003 7
Técnicas de Medição Duas técnicas existentes: Ativa e Passiva; Diferenças conceituais entre as duas; Ativa: Envio de Sondas entre os "pontos" usados na medição; Passiva: Coleta informações do tráfego passante por um ponto; Antonio Rocha, Tese 2003 8
Medição Passiva Um exemplo de aplicação prático de medição passiva: Provisionamento de canal; Ver slides SBRT 2004; Antonio Rocha, Tese 2003 9
Medição Ativa Consiste no envio de pacotes por um emissor, que atravessam o caminho da rede a ser estudado, e coletado em um receptor; Pacotes chamados de Sondas (Probes); Variações de aplicação da técnica: Métodos de Geração das Sondas; Um sentido (One-way); Dois sentidos (Two One-way); Ida e volta (Round Trip); Modelos de Geração das Sondas; CBR; Markov Modulated; Trace; Pares de Pacotes; Trem de Pacotes; Antonio Rocha, Tese 2003 10
Medição Ativa Medidas de Desempenho e Ferramentas: Atraso de ida-e-volta (RTT): Ping, Bing, Clink, Netest, Pathchar, Pchar, Pipechar Jitter (Variação do atraso): Iperf, Vazão: Pathchar, Pchar Capacidade de Transmissão dos Enlaces: Clink, Pathchar, Pchar Capacidade de Transmissão do Gargalo: {B S}probe, Netest, Nettimer, Pathrate, Pipechar Largura de Banda Disponível: Netest, Pipechar, Treno Perda: Ping, Bing, Iperf, Netest, Owping, Pathchar, Pchar, Pipechar Atraso em um sentido (OWD): Owping (com GPS). Utilização: Cprobe Caminho: Traceroute. Ex.: Bprobe e Sprobe usam pares de pacotes ICMP para estimar a capacidade de transmissão no enlaco do gargalo; Infra-estruturas de medição ativa: Várias máquinas executando medições ativas Ripe; Surveyor; PlanetLAB; NIME; Antonio Rocha, Tese 2003 11
TANGRAM-II TANGRAM-II: Ambiente de modelagem e experimentações de sistemas de computação e comunicação; Propósito educacional e de pesquisa; Composto por vários módulos de diversas finalidades; Com a possibilidade de integração entre elas; Antonio Rocha, Tese 2003 12
TANGRAM-II TANGRAM-II: Ambiente de modelagem e experimentações de sistemas de computação e comunicação; Propósito educacional e de pesquisa; Composto por vários módulos de diversas finalidades; Com a possibilidade de integração entre elas; TANGRAM-II Modelenv: Ambiente de modelagem; Criação de modelos de simulação ou analíticos; Através de uma interface gráfica (TGIF); Os modelos são representados por uma coleção de objetos; Antonio Rocha, Tese 2003 13
TANGRAM-II TANGRAM-II: Ambiente de modelagem e experimentações de sistemas de computação e comunicação; Propósito educacional e de pesquisa; Composto por vários módulos de diversas finalidades; Com a possibilidade de integração entre elas; TANGRAM-II Modelenv: Ambiente de modelagem; Criação de modelos de simulação ou analíticos; Através de uma interface gráfica (TGIF); Os modelos são representados por uma coleção de objetos; Antonio Rocha, Tese 2003 14
TANGRAM-II TANGRAM-II: Ambiente de modelagem e experimentações de sistemas de computação e comunicação; Propósito educacional e de pesquisa; Composto por vários módulos de diversas finalidades; Com a possibilidade de integração entre elas; TANGRAM-II Modelenv: Ambiente de modelagem; Criação de modelos de simulação ou analíticos; Através de uma interface gráfica (TGIF); Os modelos são representados por uma coleção de objetos; TANGRAM-II Traffic Engineeting (Traffic Generator): Módulo de medição ativa - Gerador de Tráfego: IP ou ATM nativo; Possibilita ao usuário a utilização de diferentes modelos de geração das sondas (CBR, Markov Modulated, Trace); Diversas Métricas disponíveis; Antonio Rocha, Tese 2003 15
TANGRAM-II Traffic Generator Interfaces Antonio Rocha, Tese 2003 16
TANGRAM-II Traffic Generator Estrutura da Ferramenta, com as métricas disponíveis; TANGRAM-II Traffic Generator SET-1 One-way Measures SET-2 Two One-way Measures SET-3 Round Trip Measures Probes Generation Direction CBR Markov Trace CBR Packet CBR Markov Trace Packet Pair Pair Probes Generation Model * Jitter * Loss * Consecutive Loss * Success * Throughput * Loss * Consecutive Loss * Success * Throughput * Loss * Consecutive Loss * Success * Throughput * 1-way Delay * Jitter * Loss * Consecutive Loss * Success * Throughput * 1-way Delay * Bottleneck Capacity * Buffer Size * RTT * Jitter * Loss * Consecutive Loss * Success * Throughput * RTT * Loss * Consecutive Loss * Success * Throughput * RTT * Loss * Consecutive Loss * Success * Throughput * RTT * Bottleneck Capacity * Buffer Size Antonio Rocha, Tese 2003 17
TANGRAM-II Traffic Generator Algumas métricas simples de serem estimadas; Jitter, Perda, Sucesso, Vazão; Antonio Rocha, Tese 2003 18
TANGRAM-II Traffic Generator Algumas métricas simples de serem estimadas; Jitter, Perda, Sucesso, Vazão; jitter (ms) tempo (ms) Antonio Rocha, Tese 2003 19
TANGRAM-II Traffic Generator Algumas métricas simples de serem estimadas; Jitter, Perda, Sucesso, Vazão; Distribuição do jitter P[jitter] < x jitter (ms) Antonio Rocha, Tese 2003 20
TANGRAM-II Traffic Generator Algumas métricas simples de serem estimadas; Jitter, Perda, Sucesso, Vazão; 0.08 0.07 PMF - Consecutive Success "Video_success_pdf.trace" P[success] 0.06 0.05 0.04 0.03 0.02 0.01 0 0 100 200 300 400 500 600 700 Num of Packet Lost Antonio Rocha, Tese 2003 21
TANGRAM-II Traffic Generator Algumas métricas simples de serem estimadas; Jitter, Perda, Sucesso, Vazão; 1 PMF - Consecutive Loss "Video_loss_pdf.trace" 0.1 P[loss] 0.01 0.001 0.0001 0 5 10 15 20 25 Num of Packet Lost Antonio Rocha, Tese 2003 22
TANGRAM-II Traffic Generator Algumas métricas simples de serem estimadas; Jitter, Perda, Sucesso, Vazão; Outras, requerem algoritmos mais sofisticados; p.ex. OWD, Capacidade de Contenção...; Diversos algoritmos (propostos por alunos do LAND e outras técnicas (estados da arte0 existentes na literatura são implementados no Tangram-II Traffic Generator; Antonio Rocha, Tese 2003 23
Cálculo do atraso em um sentido Ver Slide SBRC 2004 Antonio Rocha, Tese 2003 24
Criação de Modelos com os Resultados Antonio Rocha, Tese 2003 25
Criação de modelos com os resultados Modelos do TANGRAM-II Modelenv Definido por um conjunto de objetos que interagem entre si; Antonio Rocha, Tese 2003 26
Criação de modelos com os resultados Objeto "Canal" Lógico: name=channel_1 Representa o atraso e perda sofrido por pacotes na rede; State_vars= N_Pcts=0 Channel[0:10] = Aux_Channel[0:10] = Gerador de Objetos "Canal": Usar os parâmetros estimados em medições reais, para representar o atraso e a perda dos pacotes neste objeto; Exemplo de modelo criado: Antonio Rocha, Tese 2003 27
Estimando a Capacidade de Transmissão do Enlace no Gargalo Slides WPerformance2004 Antonio Rocha, Tese 2003 28