CC BY
18Информационно-управляющие системы
УДК 621.39
Е. И. Гладышев
Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Россия, Красноярск
МЕТОДЫ РАБОТЫ В УСЛОВИЯХ ПЕРЕГРУЗКИ
Рассматриваются причины перегрузок, методы работы в условиях перегрузки, мониторинг перегрузок и алгоритмы решения проблем leaky bucke, token bucket, RED.
Когда в субсеть поступает слишком много пакетов, ее рабочие характеристики деградируют. Такая ситуация называется перегрузкой. Оптимальность управления сетью в условиях перегрузок определяет эффективность использования сети. Пока субсеть загружена незначительно, число принимаемых и обрабатываемых пакетов равно числу пришедших. При очень больших загрузках пропускная способность канала или сети может стать нулевой.
Идеальная нагрузочная характеристика сети сначала описывается прямой линией, т. е. числа посланных и доставленных пакетов равны или почти равны. При достижении максимума пропускной способности сети число пакетов, доставляемых в единицу времени, становится постоянным, в то время как число посланных пакетов продолжает расти. К сожалению, такого в реальной жизни не происходит. Желательной нагрузочной характеристикой является такая, которая при малых и максимальных загрузках ведет себя как идеальная. Реальная нагрузочная характеристика намного хуже. От потери части пакетов при большой нагрузке коллапса пакеты перестают передаваться полностью [1].
Отчасти это может быть связано с недостатком памяти для входных буферов, по этой причине некоторое увеличение памяти может помочь. Но следует помнить, что еще в 1987 г. Нагле (Nagle) обнаружил, что если маршрутизатор имеет даже беспредельную память, эффект перегрузки может оказаться еще более тяжелым. Это сопряжено со временем, в течение которого пакеты ожидают обработки. Если время ожидания в очереди превышает длительность тайм-аута, то появятся дубликаты пакетов, что понижает эффективность системы. Перегрузка, как правило, включает механизмы, усиливающие ее негативное воздействие. Так, переполнение буфера приводит к потере пакетов, которые позднее должны будут быть переданы повторно. Процессор передающей стороны получает паразитную загрузку.
Начинать надо с решения проблемы выявления перегрузок. Перегрузкой следует считать ситуацию, когда нагрузка в течение некоторого оговоренного времени превышает заданную величину. Параметрами, которые позволяют судить о наличии перегрузки, могут служить:
- процент отбрасываемых пакетов;
- средняя длина очереди (которая влияет на время доставки);
- процент пакетов, пересылаемых повторно;
- среднее время задержки пакета и некоторые другие величины.
Когда перегрузка выявлена, нужно передать необходимую информацию из точки, где она обнаружена, туда, где можно что-то сделать для исправления ситуации.
Можно послать уведомление о перегрузке отправителю, загружая дополнительно и без того перегруженный участок сети. Альтернативой этому может быть применение специального поля в пакете, куда маршрутизатор может записать соответствующий код при перегрузке и послать его соседям. Можно также ввести специальный процессор или маршрутизатор, который рассылает периодически запросы о состоянии элементов сети. При получении оповещения о перегрузке информационный поток может быть послан в обход.
При использовании обратной связи путем посылки сообщения запроса понижения скорости передачи следует тщательно настраивать временные характеристики. В противном случае система либо попадает в незатухающий осциллятивный режим, либо корректирующее понижение потока будет осуществляться слишком поздно. Для корректного выбора режима обратной связи необходимо некоторое усреднение. Но применение слишком больших времен усреднения может породить осцилляцию длины очереди.
Преодоление перегрузки может быть осуществлено понижением нагрузки или добавлением ресурсов приемнику, а также использованием новых алгоритмов работы, таких как: leaky bucket, token bucket, RED [2].
Для систем без обратной связи решение проблемы выравнивания скорости передачи данных может быть решено с помощью алгоритма leaky bucket («дырявое ведро»). Суть этого алгоритма заключается в том, что на пути потока устанавливается буфер, выходной поток которого постоянен и согласован с возможностью приемника. Если буфер переполняется, пакеты теряются.
Там, где потеря пакетов нежелательна, можно применить более гибкий алгоритм.
Алгоритм token bucket (маркерное ведро) предполагает наличие в буферном устройстве (или программе) некоторого количества маркеров. При поступлении на вход буфера пакетов маркеры используются для их транспортировки на выход. Дальнейшая передача данных на выход зависит от генерации новых маркеров. Поступающие извне пакеты тем временем
Решетневскце чтения
накапливаются в буфере. Таким образом, полной гарантии отсутствия потерь мы не имеем и здесь.
Одним из возможных подходов при решении проблемы перегрузки является алгоритм RED (Random Early Detection). RED позволяет маршрутизатору отбрасывать пакеты, даже когда в очереди еще имеется место.
Алгоритм RED использует взвешенное значение длины очереди в качестве фактора, определяющего вероятность отбрасывания пакета. По мере роста средней длины очереди растет вероятность отбрасывания пакетов. Если средняя длина очереди меньше определенного порога, вероятность отбрасывания пакета равна нулю. Небольшие кластеры пакетов могут успешно пройти через фильтр RED. Более крупные кластеры могут понести потери.
Практически все описанные алгоритмы предотвращения или преодоления перегрузки предполагают, что отправителю неизвестна степень заполнения буферов по пути и он ищет оптимум методом проб и ошибок. Отсюда следует вывод: нужно стремиться к вариантам, где отправитель получает полную информацию о степени заполнения буферов и о темпе их заполнения вдоль всего маршрута транспортировки.
Библиографические ссылки
1. Преображенский Ю. П., Львович И. Я. Информационные технологии : учеб. пособие. Воронеж : Воронеж. ин-т высоких технологий, 2002.
2. Избачков Ю. С., Петров В. Н. Информационные системы : учебник для вузов. 2-е изд. СПб. : Питер, 2005.
E. I. Gladyshev
Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev, Russia, Krasnoyarsk
METHODS OF WORK UNDER OVERLOAD CONDITIONS
Congestion causes, work methods under overload conditions, congestion monitoring and problem-solving algorithms leaky bucke, token bucket, RED are considered.
© DiagtimeB E. H., 2012
УДК 629.05
М. Ю. Горожеев
МАТИ - Российский государственный технологический университет имени К. Э. Циолковского, Россия, Москва
РАЗРАБОТКА ДИАГНОСТИЧЕСКОЙ ИНЕРЦИАЛЬНОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ
Рассматривается возможность использования инерциальных систем не только в навигационных комплексах, но и в устройствах, используемых в народном хозяйстве. Описывается принцип действия разработанного прибора и его функциональная схема.
В различных отраслях промышленности получили большое распространение подъемно-транспортные машины, которые служат для перемещения грузов и людей. Подъемно-транспортные устройства относятся к главным средствам механизации в промышленности, строительстве, на транспорте в горном деле и других областях хозяйства.
Наиболее широко данные устройства в виде лифтов применяются для перемещения людей и грузов в многоэтажных жилых, общественных и административных зданиях, высотных сооружениях, шахтах, на станциях метрополитенов. Лифты представляют собой сложные механо-электрические системы, к важнейшим эксплуатационным показателям которых относятся надежность и безопасность их работы.
В связи с этим как для скоростных, так и для обычных лифтовых подъемников в соответствии с их эксплуатационным регламентом, периодически необходимо контролировать такие параметры, как ускоре-
ния, действующие на кабину, скорость ее движения, виброускорения пола кабины, амплитуду и частоту вибрации кабины в продольном и поперечном направлениях.
Практически используемыми в мировой практике системами диагностики параметров подъемников на данный момент являются измеритель кинематических параметров механизмов (ЦПКБ по лифтам), измеритель кинематических параметров лифтов (ИПМЭ НИИ Украины), LiftPC Mobile Diagnosis (Henning GmbH & Co, Германия), Vibration measuring system VMS-200E/ES (Thomas Instruments, Inc., США), система измерительная лифтовая EVA-625 (Physical Measurement Technologies, Inc., США).
Основным недостатком систем ИКПМ и ИКПЛ-М3 является контактный метод измерения, связанный с большой трудоемкостью проводимых испытаний, потребностью целого ряда приспособлений, неоднозначностью показателей измерений в свете использо-
