1

Técnicas de Medições

Antonio A. de A. Rocha

Edmundo A. de Souza e Silva Rosa M. M. Leão

Universidade Federal do Rio de JaneiroCOPPE/Prog. de Engenharia de Sistemas e Computação

LAND - Laboratory for modeling, analysis and developmentof networks and computer systems

Antonio Rocha, Tese ’2003

2

MotivaçõesConhecer as características da rede:

Melhorar a QoS das aplicações multimídia;

Antonio Rocha, Tese ’2003

3

MotivaçõesConhecer as características da rede:

Melhorar a QoS das aplicações multimídia;Criar modelos mais precisos;

Antonio Rocha, Tese ’2003

AnalysisSimulation/Analytical Modeling

results ModelsExperimentation/Measurements

Analysisresults

prototype

4

MotivaçõesConhecer as características da rede:

Melhorar a QoS das aplicações multimídia;Criar modelos mais precisos;

Antonio Rocha, Tese ’2003

Provisionamento de canais;...

5

Metricas estudadas

Métricas:Atraso (RTT e OWD)Jitter (Variação do atraso)VazãoCapacidade de Transmissão dos EnlacesCapacidade de Transmissão do GargaloLargura de Banda DisponívelPerda

Nota: Estimar algumas dessas métricas é relativamente simples,no entento, outras requerem algoritmos mais sofisticados.

Tamanho do Buffer no GargaloTaxa de Descarte

Caminho (Path)

...

Antonio Rocha, Tese ’2003

6

Outras métricas mais complexas

"Atraso de ida", em um único sentido

Problemas para estimar esta métrica,sem equipamentos específicos:

Falta de sincronização e diferentes taxas de crescimento dos relógios envolvidos;

Ex. cálculo do tamanho do buffer no gargalo;

One-way delay (OWD);

Problemas em estimar outras métricas:O RTT é usado no cálculo de algumas métricas, o que aumentaa probabilidade de estimar a métrica de forma errada;

Antonio Rocha, Tese ’2003

Acesso a méquina remota;

Antonio Rocha, Tese ’2003 7

Técnicas de Medição

Antonio Rocha, Tese ’2003 8

Técnicas de Medição

Duas técnicas existentes:

Passiva:Coleta informações do tráfego passante por um ponto;

Ativa e Passiva;

Ativa:Envio de Sondas entre os "pontos" usados na medição;

Diferenças conceituais entre as duas;

Antonio Rocha, Tese ’2003 9

Medição Passiva

Um exemplo de aplicação prático de medição passiva:Provisionamento de canal;Ver slides SBRT 2004;

Antonio Rocha, Tese ’2003 10

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;

Modelos de Geração das Sondas;

Um sentido (One-way);

Dois sentidos (Two One-way);

Ida e volta (Round Trip);

CBR;

Markov Modulated;

Trace;

Pares de Pacotes;Trem de Pacotes;

Antonio Rocha, Tese ’2003 11

Medição Ativa

Medidas de Desempenho e Ferramentas:

Infra-estruturas de medição ativa:Várias máquinas executando medições ativas

Ripe;

Surveyor;

PlanetLAB;

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, PipecharAtraso em um sentido (OWD): Owping (com GPS).

Utilização: Cprobe

Caminho: Traceroute.

NIME;

Ex.: Bprobe e Sprobe usam pares de pacotes ICMP para estimara capacidade de transmissão no enlaco do gargalo;

Antonio Rocha, Tese ’2003 12

TANGRAM-II

TANGRAM-II:Ambiente de modelagem e experimentações de sistemas de computaçãoe comunicação;Propósito educacional e de pesquisa;Composto por vários módulos de diversas finalidades;Com a possibilidade de integração entre elas;

Antonio Rocha, Tese ’2003 13

TANGRAM-II

TANGRAM-II:Ambiente de modelagem e experimentações de sistemas de computaçãoe comunicação;Propósito educacional e de pesquisa;Composto por vários módulos de diversas finalidades;

TANGRAM-II Modelenv:Ambiente de modelagem;Criação de modelos de simulação ou analíticos;Através de uma interface gráfica (TGIF);

Com a possibilidade de integração entre elas;

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 computaçãoe comunicação;Propósito educacional e de pesquisa;Composto por vários módulos de diversas finalidades;

TANGRAM-II Modelenv:Ambiente de modelagem;Criação de modelos de simulação ou analíticos;Através de uma interface gráfica (TGIF);

Com a possibilidade de integração entre elas;

Os modelos são representados por uma coleção de objetos;

Antonio Rocha, Tese ’2003 15

TANGRAM-II

TANGRAM-II:Ambiente de modelagem e experimentações de sistemas de computaçãoe comunicação;Propósito educacional e de pesquisa;Composto por vários módulos de diversas finalidades;

TANGRAM-II Modelenv:Ambiente de modelagem;Criação de modelos de simulação ou analíticos;Através de uma interface gráfica (TGIF);

Com a possibilidade de integração entre elas;

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 geraçãodas sondas (CBR, Markov Modulated, Trace);Diversas Métricas disponíveis;

Antonio Rocha, Tese ’2003 16

TANGRAM-II Traffic Generator

Interfaces

Antonio Rocha, Tese ’2003 17

TANGRAM-II Traffic GeneratorEstrutura da Ferramenta, com as métricas disponíveis;

TANGRAM-IITraffic Generator

SET-1One-way Measures

SET-2Two One-way Measures

SET-3Round Trip Measures

CBR Markov Trace CBR PacketPair

CBR Markov Trace PacketPair

Probes GenerationDirection

Probes GenerationModel

* 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

* Jitter* Loss* Consecutive Loss* Success* Throughput

* Loss* Consecutive Loss* Success* Throughput

* Loss* Consecutive Loss* Success* Throughput

Antonio Rocha, Tese ’2003 18

TANGRAM-II Traffic GeneratorAlgumas métricas simples de serem estimadas;

Jitter, Perda, Sucesso, Vazão;

Antonio Rocha, Tese ’2003 19

TANGRAM-II Traffic GeneratorAlgumas métricas simples de serem estimadas;

Jitter, Perda, Sucesso, Vazão;

tempo (ms)

jitte

r (m

s)

Antonio Rocha, Tese ’2003 20

TANGRAM-II Traffic GeneratorAlgumas métricas simples de serem estimadas;

Jitter, Perda, Sucesso, Vazão;

jitter (ms)

P[jit

ter]

< x

Distribuição do jitter

Antonio Rocha, Tese ’2003 21

TANGRAM-II Traffic GeneratorAlgumas métricas simples de serem estimadas;

Jitter, Perda, Sucesso, Vazão;

0

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

0.06

0.07

0.08

0 100 200 300 400 500 600 700

PMF - Consecutive SuccessP

[suc

cess

]

Num of Packet Lost

"Video_success_pdf.trace"

Antonio Rocha, Tese ’2003 22

TANGRAM-II Traffic GeneratorAlgumas métricas simples de serem estimadas;

Jitter, Perda, Sucesso, Vazão;

0.0001

0.001

0.01

0.1

1

0 5 10 15 20 25

"Video_loss_pdf.trace"

Num of Packet Lost

P[lo

ss]

PMF - Consecutive Loss

Antonio Rocha, Tese ’2003 23

TANGRAM-II Traffic GeneratorAlgumas métricas simples de serem estimadas;

Outras, requerem algoritmos mais sofisticados;

p.ex. OWD, Capacidade de Contenção...;Diversos algoritmos (propostos por alunos do LAND e outrastécnicas (estados da arte0 existentes na literatura são implementadosno Tangram-II Traffic Generator;

Jitter, Perda, Sucesso, Vazão;

Antonio Rocha, Tese ’2003 24

Cálculo do atraso em um sentidoVer Slide SBRC 2004

Antonio Rocha, Tese ’2003 25

Criação de Modeloscom os Resultados

Antonio Rocha, Tese ’2003 26

Criação de modelos com os resultadosModelos do TANGRAM-II Modelenv

Definido por um conjunto de objetos que interagem entre si;

Antonio Rocha, Tese ’2003 27

Criação de modelos com os resultados

State_vars=N_Pcts=0Channel[0:10] = Aux_Channel[0:10] =

name=Channel_1

Gerador de Objetos "Canal":Usar os parâmetros estimados em medições reais,para representar o atraso e a perda dos pacotes neste objeto;

Objeto "Canal" Lógico:

Representa o atraso e perda sofridopor pacotes na rede;

Exemplo de modelo criado:

Antonio Rocha, Tese ’2003 28

Estimando a Capacidadede Transmissão do Enlaceno Gargalo

Slides WPerformance2004