[科普中國]-性能測量

性能測量是網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)中的一個重要組成部分，它主要是通過測量網(wǎng)絡(luò)中硬件、軟件和傳輸媒質(zhì)的性能，為網(wǎng)絡(luò)管理提供決策信息，以保證網(wǎng)絡(luò)運行效率和服務(wù)質(zhì)量。在實際中，網(wǎng)絡(luò)運行效率和服務(wù)質(zhì)量有著相互制約的關(guān)系。網(wǎng)絡(luò)運行效率的提高有可能導(dǎo)致服務(wù)質(zhì)量的下降，而為特定用戶保障較高的服務(wù)質(zhì)量將導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)運行效率的下降。因此，性能測量的主要目的就是獲取這兩方面的性能數(shù)據(jù)，從而在提高網(wǎng)絡(luò)運行效率和保障服務(wù)質(zhì)量之間找到一個最佳的平衡點。

簡介隨著互聯(lián)網(wǎng)的不斷擴大和IP應(yīng)用的迅速發(fā)展，網(wǎng)管、計費、業(yè)務(wù)分析、QoS監(jiān)控等多個領(lǐng)域都對網(wǎng)絡(luò)性能測量提出了要求。無論是網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供商還是最終用戶對網(wǎng)絡(luò)性能狀況的關(guān)心程度也都在逐步提高。對于最終用戶來說，其關(guān)注的性能問題主要是網(wǎng)絡(luò)所提供的端到端的服務(wù)質(zhì)量；而網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供商對網(wǎng)絡(luò)性能的關(guān)注則集中在如何分析、定位網(wǎng)絡(luò)的性能瓶頸，如何發(fā)現(xiàn)隱患并在故障發(fā)生前及時解決問題以及如何有效地實施網(wǎng)管并進(jìn)行合理計費。網(wǎng)絡(luò)性能測量平臺是完成網(wǎng)絡(luò)性能測量的基礎(chǔ)設(shè)施，在它所提供的框架中用戶可以方便地部署各類網(wǎng)絡(luò)性能測量工具，完成網(wǎng)絡(luò)性能的測量和評估。性能測量的目標(biāo)是幫助網(wǎng)絡(luò)管理員獲得以下信息：

網(wǎng)絡(luò)中存在數(shù)據(jù)流的分布情況

網(wǎng)絡(luò)的利用率

網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的運行性能

網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠芊駶M足數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枰?/p>

網(wǎng)絡(luò)中有哪些消耗資源較大的用戶和應(yīng)用類型

是否有用戶需要更多的帶寬以保障服務(wù)質(zhì)量

性能測量包括以下三個部分：數(shù)據(jù)采集、性能分析和性能報告。

性能測量的應(yīng)用模型性能分析的基礎(chǔ)是采集性能數(shù)據(jù)，為了獲得性能數(shù)據(jù)，需要采用合適的性能測量模型，應(yīng)用比較多的主要有以下三種模型：集中模型、分層模型和分布式模型。集中模型是傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)的自然產(chǎn)物，應(yīng)用比較廣泛，是占主導(dǎo)地位的應(yīng)用模型；分層模型是為了適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模不斷擴大的狀況，在集中模型的基礎(chǔ)上改進(jìn)的一種應(yīng)用模型；分布式模型是隨著網(wǎng)絡(luò)設(shè)備功能的不斷增強、網(wǎng)管技術(shù)不斷發(fā)展而出現(xiàn)的新型模型。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備大多數(shù)可以通過SNMP和CMIP協(xié)議管理，這兩種協(xié)議均采用客戶 -服務(wù)器結(jié)構(gòu)。因此，多數(shù)網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)的性能測量模塊均采用集中模型。在集中模型中，運行于網(wǎng)絡(luò)管理工作站的一個性能測量應(yīng)用作為客戶端連接到所有內(nèi)駐于被管設(shè)備中的協(xié)議代理，讀取所需的性能數(shù)據(jù)。這種模型簡單實用，可以適用于早期大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)中。但是，集中模型的處理工作大量集中在處于中心位置的網(wǎng)管工作站上，并且在被管設(shè)備和管理者之間存在著大量的數(shù)據(jù)交換，因此具有效率低下、增加網(wǎng)絡(luò)負(fù)載的缺陷。隨著網(wǎng)絡(luò)速率的增長和規(guī)模的擴大，集中模型的固有缺陷問題越來越突出。在這樣的背景下，研究者提出了在集中模型上改進(jìn)的分層模型。在分層模型中，網(wǎng)絡(luò)被分為若干管理域，其性能參數(shù)分別由各自對應(yīng)的域管理者獲取。這些性能參數(shù)在域管理者處進(jìn)行匯總處理后，由域管理者負(fù)責(zé)向中央管理者匯報。這種模型具有以下優(yōu)點：將中央管理者的工作分配一部分到域管理者中，避免了瓶頸的出現(xiàn)；可以對不同的管理域進(jìn)行并行操作，同時獲取多個性能參數(shù)；可以通過增加不同級別的域管理者，適應(yīng)不同規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)，很方便地進(jìn)行擴展升級。雖然分層集中模型在集中模型的基礎(chǔ)上性能有所提高，但本質(zhì)上仍然時集中模型，采用集中模型的性能測量很大程度上要依賴中央管理者的能力。隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的不斷擴大和設(shè)備能力的不斷提高，集中模型已越來越不能適應(yīng)。一方面，中央管理者很難適應(yīng)迅速變化的網(wǎng)絡(luò)狀況，獲取性能數(shù)據(jù)；另一方面，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備自身的管理能力和資源得不到利用，造成浪費。因此，分布式模型受到越來越多的關(guān)注。授權(quán)管理模型就是一種簡單的分布式模型。隨著編程語言的功能增強和廣泛應(yīng)用，在簡單分布式模型的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提出了完全分布式模型。在簡單分布式模型中，管理者可以將完成性能測量功能的代碼以一定的機制動態(tài)分發(fā)到被管設(shè)備中執(zhí)行。被管設(shè)備可以靈活地執(zhí)行這些代碼，并在性能測量功能執(zhí)行完畢后刪除代碼。代碼分發(fā)機制有兩種方式：代碼下載和任務(wù)分發(fā)。在代碼下載方式下，管理者將性能測量代碼直接下載到被管設(shè)備中執(zhí)行。在任務(wù)分發(fā)方式下，管理者將性能測量任務(wù)分發(fā)給被管設(shè)備，被管設(shè)備根據(jù)任務(wù)內(nèi)容在相應(yīng)的代碼服務(wù)器下載執(zhí)行代碼。在完全分布式模型中，運行與被管設(shè)備中的授權(quán)代碼可以停止自身的運行，并將代碼、運行狀態(tài)和執(zhí)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移到其他被管設(shè)備中繼續(xù)執(zhí)行。這種代碼被叫做移動代理。這是一種非常靈活的方式，對于在一個不定的網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)查找特定的性能參數(shù)是非常有用的。與集中式模型相比，采用分布式模型的性能測量具有以下優(yōu)點：

減少網(wǎng)絡(luò)管理者處理工作，避免管理瓶頸；

減少管理者和被管設(shè)備間的數(shù)據(jù)流量，降低網(wǎng)絡(luò)負(fù)載；

可以適應(yīng)大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)；

可以直接在被管設(shè)備上查找特定的性能數(shù)據(jù)，提高速度和效率；

可靠性更高。但是，獲得好處的同時是增加了處理的復(fù)雜性，因此，必須在這兩者之間進(jìn)行權(quán)衡1。

方法主動測量與被動測量

主動測量就是通過向網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器或應(yīng)用發(fā)送測試流量，以獲取與這些對象相關(guān)的性能指標(biāo)。其主要優(yōu)點是不依賴于被測對象的測量能力，且對硬件要求不高;但另一方面，這種測量方式會給網(wǎng)絡(luò)增加額外的通信流量，在一定程度上也可能影響測量的結(jié)果。

被動測量是通過監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)通信狀況(例如服務(wù)器的性能、資源使用，用戶端的業(yè)務(wù)性能，以及網(wǎng)絡(luò)傳輸狀態(tài)等)進(jìn)行的，不會影響網(wǎng)絡(luò)的正常運行，但它必須依賴測量鏈路上的通信流量或被測節(jié)點的負(fù)載情況，且對硬件性能的要求高。因此，在很多情況下，網(wǎng)絡(luò)性能測量是采用主、被動混合的測量方式，即主動測量和被動測量都是結(jié)合著進(jìn)行的。

單點測量與多點測量

從測量點的數(shù)量來分，網(wǎng)絡(luò)性能測量可分為單點測量和多點測量。單點非合作測量具有相當(dāng)強的網(wǎng)絡(luò)探測能力，在研究初期，許多工作都采用單點測量。但由于單點測量能力有限，搜集的信息不全面，分布式多點測量應(yīng)運而生，尤其是多點主動測量，利用多個探測點得到的數(shù)據(jù)，能夠綜合出大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)和單點所得不到的交叉路由信息。

網(wǎng)絡(luò)層測量與應(yīng)用層測量

應(yīng)用層測量可以使我們對整個應(yīng)用的性能有一個清楚的認(rèn)識，也能提供客戶機和服務(wù)器之間、網(wǎng)絡(luò)鏈路之間的性能參數(shù)，但它很難從低層測量數(shù)據(jù)中綜合分析得到測量結(jié)果。

應(yīng)用層測量常用于對不同提供商提供的業(yè)務(wù)進(jìn)行性能比較，對于基于網(wǎng)絡(luò)平臺的各種業(yè)務(wù)，其應(yīng)用層性能的測量正變得越來越重要。隨著通信過濾技術(shù)的使用日益廣泛，對Internet服務(wù)提供者(ISP)提供的骨干網(wǎng)一般采用網(wǎng)絡(luò)層測量，以評估其提供的網(wǎng)絡(luò)鏈路或路由器、服務(wù)器等網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的性能。

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

何星 - 副教授 - 上海交通大學(xué)