Введение к работе
Актуальность проблемы. Современный этап развития компьютерных сетей характеризуется массовым переходом от сетей с разделяемой средой (shared media) Ethernet, TokenRing, FDDI к сетевым технологиям с коммутируемым мультиплексированием (switching networks): GigabitEthernet, Frame Relay, ATM (Asynchronous Transfer Mode). При этом основной поток данных в сети качественно и количиственно изменился. Еще недавно основной поток данных в сетях формировали такие приложения как telnet, ftp, eMail, теперь же он формируется мультимедиа приложениями, большую часть которых составляют недавно получившие популярность WWW (WorldWideWeb) приложения, в то время как на telnet приходится уже менее одного процента общего трафика.
Мультимедиа приложения требуют от сети большего
объема ресурсов. В зависимости от типа приложения эти
ресурсы имеют различные характеристики, следовательно и
различные требования к "качеству" обслуживания. Это
требование к "качеству" является принципиально новым и
отличается от так называемых традиционных сетевых
приложений. Таким образом, возникла насущная проблема,
когда вычислительные инфраструктуры (ВИ),
спроектированные и разработанные для традиционной схемы, не могут больше адекватно поддерживать эти новые мультимедиа приложения с их требованиями к качеству. Вышеуказанная проблема является предметом диссертации.
ВИ состоят из двух принципиальных частей: сетевая структура и оконечные устройства (ОУ). Как выше упоминалось, на смену традиционным технологиям приходят высокоскоростные технологии, причем ATM является не только наиболее масштабируемой, но и единственной технологией, которая позволяет передавать информацию различного рода (аудио, видео, текст и.т.д). Кроме того ATM является идеальным инструментом для построения не только локальных, но и глобальных сетей. ATM технология на сегодняшний день является широко опробированной и достаточно стандартизованной, что позволяет проектировать реальные производственные сети, а не только научно-экспериментальные.
Данная работа посвящена ВИ, построенных с использованием ATM технологий.
Целью диссертационной работы является создание
сквозной методологии управления потоком данных через
гетерогенные вычислительные инфраструктуры
направленные на оптимальную поддержку различных классов мультимедиа приложений. Для достижения вышеуказанной цели в работе поставлены и решены следующие задачи:
анализ узких мест в гетерогенной вычислительной инфраструктуре для соединения различных классов мультимедиа приложений;
задача проектирования ОУ как автономного устройства в рамках ориентированной на соединение архитектуры ввода/вывода;
разработка циклического механизма планирования с переносом Carry Over Round Robin (CORR) в мультиплексирующих узлах ATM сетей для поддержки качества обслуживания;
задача составления характеристики конверта трафика, определенного составными формирователеми, необходимый для моделирования входного трафика;
анализ задержки и "справедливости" распределения для предложенной дисциплины обслуживания CORR в сочетании с составным формирователем.
В известной нам литературе отсутствуют методики
проектирования распределенных гетерогенных
вычислительных систем, учитывающих специфику
современных мультимедиа приложений. Тем самым,
отсутстует системный подход к созданию распределенной
вычислительной системы, гарантирующей сквозное качество
обслуживания в соответствии с требованиями конкретного
приложения. Именно с точки зрения конечного пользователя
ОУ в работе исследован и разработан способ реализации
распределенных мультимедиа приложений в
высокопроизводительных вычислительных средах.
Методы исследований. Выполненная работа
характеризуется комплексным подходом к решению поставленных проблем. Математическую основу, на которую опирались исследования, составляют теория массового обслуживания, теория очередей и теория рассписаний.
Научная новизна. В диссертации получены следующие результаты:
разработана новая постановка задачи анализа узких мест
в гетерогенной вычислительной инфраструктуре для
соединения различных классов мультимедиа приложений;
разработка ориентированной на соединение автономной архитектуры ввода/вывода;
рассмотрен механизм управления трафиком для обеспечения гарантий качества обслуживания; охарактеризован конверт трафика, определенного составными формирователями;
разработан алгоритм циклического планирования с переносом (CORR).
Практическая ценность. Проанализированны
производительность механизма управления трафиком и свойства предложенной дисциплины обслуживания CORR. Реализован драйвер с динамической загрузкой для оптимизации автономного ввода/вывода с использованием объектно ориентированного подхода, что облегчает реализацию на других платформах. Экспериментально продемонстрировано влияние предложенной архитектуры ввода/вывода на производительность распределенных мультимедиа приложений. Выработаны рекомендации для использования алгоритма циклического планирования CORR в мультиплексирующих узлах.
На защиту выносятся следующие положения:
ориентированая на соединение архитектура ввода/вывода для ОУ;
задача проектирования ОУ как автономного устройства;
разработка циклического механизма планирования с переносом Carry Over Round Robin (CORR) в мультиплексирующих узлах ATM сетей для поддержки качества обслуживания;
составление характеристики конверта трафика, определенного составными формирователеми, необходимый для моделирования входного трафика.
Апробация работы. Содержание отдельных разделов и диссертации в целом доложены и обсуждены:
на семинарах Института проблем информации и автоматизации НАН РА
на семинарах Ереванского центра информационных технологий;
на семинарах Ереванского научно-исследовательского
института средств связи;
на конференции CSIT-97, Computer Science and Information Technologies, Yerevan, Armenia;
на конференции "Deploying ATM with LAN Emulation", Cisco Seminar, SanFrancisco, January 1997.
Публикации. По результатам выполненных в диссертационной работе исследований опубликовано 3 печатные работы
Объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, изложеных на 139 страницах машинописного текста, содержит 21 рисунков, таблиц, список литературы из 88 наимениваний и 4 приложений.
Похожие диссертации на Анализ и реализация распределенных мультимедиа приложений в высокоскоростных вычислительных средах
