автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.05, диссертация на тему:Анализ и реализация распределенных мультимедиа приложений в высокоскоростных вычислительных средах

Аг

> ^ шзииБиъь <иъри<пь-5п№зцъ иао-изьъ

«V, ичио-ьиъизььъъпрт^ьчизььчичзпшзизииъ

"1РПР1.ЫГЪЬРЬ ЬЪиБЬБПЬЗ

РСи^р]! ¡щшЦшОрт] пьач.681.324

<шртр^и0п11 Ьшфф Рш2[ш1шд йпцифйЩии ^ршпш^шй (ийц^рйЬр]! ЬЬшшцпшпи!!] Ь |фшцп[1й1ш1|1 ршрйршрищищпрй Ии^фщш^шб

(^шЦицрпн!

Цшийи^ипшрргё Ь. 13.05 <ш21|ш1ш1}шй тЪ^ОЭДш^ Ь 11шрЬ1!шш]11|ш1{шй йЬрпцйЬр]! Ц^ршпт^р д1шии1]шО ИЬтшцптшррШОЬрпи!

БЬ^й^ЦшЦшй (111тпф]шйЦЬр[1 рЬЦйшдпф ц|ипш1]шй ишифбшО Ыщдйшй шшbGш[ununlpJluQ

иьяиио-ьр

ЬРЬЧиЪ-1997

ИНСТИТУТ ПРОБЛЕМ ИНФОРМАТИКИ И АВТОМАТИЗАЦИИ НАЦИОНАЛЬНОЙ АКАДЕМИИ НАУК РЕСПУБЛИКИ АРМЕНИЯ

На правах рукописи

УДК 681.324

Арутюнов Иосиф Анализ и реализация распределенных мультимедиа приложений в высокоскоростных вычислительных средах

//

СпециальностьлЕ?1^в5-» Применение вычислительной техники и математических методов в научных исследованиях

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Ереван-1997

Работа выполнена н Ишптиуги Проблем Информатики и Автомат.мции ПЛИ 1'Л

Научный руководитель академик НЛП 1'Л,

доктор технических наук, профессор

Г. Г. Хачатрян

Официальные оппоненты академик НЛП РА,

доктор технических наук, профессор

С. К. Шукурян кандидат физ.-мат. наук, с.н е В. Г. Саакян

Ведущая организация Ереванский научно-

исследовательский институт средств связи.

Защита состоится "_" _ 1997 г.

и _час. на заседании специализированного совета N

037 "Математичекая кибернетика и информатика": 37ЛО-Н, г. Ереван, ул. П.Севака, 1.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке института.

Автореферат разослан "_ "_ 1997 г.

Ученый секретарь специализированного совета к.э.н, с.II.с.

^Тол^пн

151 (I

Сдано в печать 1. 10. 1997 г. Бум. 00x84. Объем 1 печ. лист. Заказ 53. Тираж 100 экз.

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 HAH 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, Arménie;

• 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.

Содержание работы

Во введении обоснована актуальность решаемой проблемы, дается краткий анализ работ в области реализации распределенных мультимедиа приложений и отмечаются основные недостатки предложенных в них методах и архитектур. С учетом этих недостатков формулируется цель работы и основные задачи исследования. Указаны методы исследования, отмечены научная новизна и их практическая ценность. Показана целевая направленноисть и логическая взаимосвязь каждой главы диссертации.

В первой главе диссертационной работы выявлены актуальные проблемы, препятствующие широкому внедрению распределенных мультимедиа приложений в

высокоскоростных вычислительных средах, в частности в АТМ сетях (рис. 1). Выделены задачи сохранения сетевой пропускной способности на ОУ и разработки механизмов управления трафиком для обеспечении гарантий качества обслуживания, как составных частей сквозной методологии управления потоком данных. Представлены методы решения поставленых задач, которые описываются в последующих главах.

Важнейшим фактором сохранения сетевой пропускной способности в конечных узлах является ускорение процедуры ввода/вывода между приложением и сетевой структурой. Предлагается ориентированная на соединение архитектура и принцип автономности устройств с целью увеличения полосы пропускания сети на уровне приложения и определения инфраструктуры для

Управление трафиком и разработка механизмов, обеспечивающих сквозное качество обслуживания

Рис. 1 Факторы влияющие на обеспечение сквозного качества обслуживания распределенных мультимедиа приложений в ATM сети.

гарантированного качества обслуживания.

Для того, чтобы обеспечить гарантированное обслуживание, ресурсы, такие как полоса пропускания, буферы, и. т. д., должны быть зарезервированы априори так, чтобы гарантированное качество обслуживания не нарушалось из-за перегрузки системы. Алгоритм резервирования ресурсов на стороне мультиплексирующего узла учитывает конверты трафика и конверты обслуживания всех соединений, проходящих через узел, с целью определения количества ресурсов, резервируемого для данного соединения, или необходимости аннулировать соединение в случае отсутствия ресурсов. В предлагаемой модели (рис. 2) автономные устройства являются источниками и приемниками потока данных, который проходит через соединение, называемое виртуальным каналом. Каждый виртуальный канал ассоциируется с

конвертом трафика, описывающим характристики (пиковую и среднюю скорость, длина пакета и период) трафика, и конвертом обслуживания, ассоциированным с каждым

ГЛсШЫЯ Плчягь ГЛДВНЛЯ ПлЧЯГЬ

— Пуп» ДЛИМЫХ R < ИПРЧ«'

Рис. 2 Разделение потоков управления и данных

каналом, определяющим требования обслуживания, такие как максимальную допустимую задержку, разброс задержки и.т.д.

Чтобы обеспечить гарантированное обслуживание, ресурсы, такие как полоса пропускания, буферы, и. т. д., должны быть зарезервированы априори так, чтобы гарантированное качество обслуживания не нарушалось из-за перегрузки системы. Алгоритм резервирования ресурсов на стороне мультиплексирующего узла учитывает конверты трафика и конверты обслуживания всех соединений, проходящих через узел, с целью определения количества ресурсов, резервируемого для данного соединения, или необходимости аннулировать соединение в случае отсутствия ресурсов. Кроме конвертов трафика и обслуживания резервирование ресурсов зависит также от схемы мультиплексации на узле переключения. Отсюда, для того, чтобы разработать эффективную архитектуру качества обслуживания (Quality of Service QoS), необходимо понять взаимодействие между характеристиками трафика и требованиями обслуживания для различных виртуальных каналов, а также механизм мультиплексирования, используемый в узлах переключения.

Алгоритм резервирования ресурсов в

мультиплексирующем узле должен проанализировать конверты трафика, ассоциированные с каждым соединением для гарантии определенного качества обслуживания. Так как количество соединений, проходящих через узел, может превысить сотни и даже тысячи, важно, чтобы конверт трафика имел максимально простую структуру. К сожалению, трафик, сгенерированный многими мультимедиа приложениями, очень разнообразен, трудно моделируется и описывается. Для решения данной проблемы, трафик, сгенерированный источником, передается через формирователи трафика, которые видоизменяют форму трафика таким образом, чтобы можно было бы облегчить анализ.

Во второй главе описывается ориентированная на соединение автономная архитектура ввода/вывода как решение проблемы критичности функции ввода/вывода операционных систем современного поколения, что позволит сохранить сетевую пропускную способность в конечных узлах.

Устройства, способные производить операции ввода/вывода без вмешательства операционной системы (ОС) назовем автономными устройствами. Наряду с автономными устройствами как источниками и потребителями потоков данных предлагается архитектура ввода/вывода, ориентированная на соединение как средство преодоления узких мест ввода/вывода в ОС. Основными принципами, определяющими предлагаемый подход являются:

• возможность устройств действовать автономно и взаимодействовать друг с другом без контроля ОС или приложения;

• разработка ориентированной на соединение архитектуры для ввода/вывода между автономными устройствами.

После установления соединения (рис.3) между источником и приемником, где приложение и ОС участвуют только определением контекста в устройствах и инициализацией состояий, передача данных проходит автономно, прозрачно для ядра и приложения.

Во многих аспектах ориентированная на соединение архитектура ввода/вывода схожа с сетевой архитектурой ATM. В некотором смысле, это отображение

Источник Трафика

Формирователь

Переключатель

Приемник

Рис. 3 Модель сети

ориентированного на соединение сетевого ввода/вывода на другие формы ввода/вывода внутри конечного узла.

Одним из главных преимуществ ориентированной на соединение архотектуры является то, что она позволяет разделить управление и поток данных. Так как данные и управляющая информация не могут быть разделены в существующей архитектуре, поток данных и поток управляющей информации проходит через приложение, ограничивая полосу пропускания. В архитектуре ориентированной на соединение эта проблема может быть решена путем разделения соединений управляющей информации и потока данных.

В данной главе приводится описание системных компонент предложенной архитектуры. Кроме того, в приложении 3 проведена экспериментальная оценка предложенной архитектуры.

В третьей главе представлен мультиплексирующий механизм циклического планирования с переносом СОШ*. Стержнем архитектуры качества обслуживания, обеспечивающий детерминированные гарантии

производительности, является тактика мультиплексирования, используемая в узлах переключения. Способ, которым производится мультиплексирование, имеет большое влияние на сквозную производительность системы.

Главным достоинством СОЯИ является простота реализации. СОИЯ. сравним с циклическими и основанными на фреймах механизмами. Однако, в СОИН отсутствуют

недостатки, присущие этим механизмам. Также в отличие от фреймовых механизмов, таких как Stop-and-Go (SG) и Hierarchical Round Robin (HRR), дисциплина CORR способна использовать мультиплексирующие достоинства ATM.

CORR (рис. 4) состоит из трех асинхронных событий -инициализация-Initialize, вход в OHepegb-Enqueue и обработка-Dispatch. Планировщик использует различные очереди для каждого соединения. Для каждого соединения Q nt хранит количество ждущих ячеек, а ^ - количество назначенных слотов, причем г, может быть и отрицательным значением. CORR делит каждый цикл назначения на два подцикла -первичный цикл, и вторичный цикл.

Событие Initialize, выполняется, когда допускается новое соединение. Если соединение является допустимым, оно просто добавляет соединение в список соединений {С}. Список соединений отсортирован в порядке убывания R, -LrJ, что является дробной частью Rr

Событие Enqueue активизируется по прибытию пакета. Оно помещает пакет в соответствующую очередь соединения и обновляет количество ячеек соединения.

Событие Dispatch выполняется в начале периода занятости. Все г,-ые устанавливаются в 0 и инициируется новый цикл. Циклы продолжаются до периода занятости. В начале каждого цикла текущее число неназначенных слотов t устанавливается Т и инициируется первичным цикл. В первичном цикле dispatcher проходит по списку соединений и для каждого соединения Q обновляет значения rt на г, + J^. Если число ячеек в очереди соединения nt меньше, чем значение г,, rj устанавливается в л,. Это делается для того, чтобы соединение не могло накапливать кредиты. Минимум от t и LrJ ячеек отправляются из очереди соединения С,. После отправки переменные соответственно

переустанавливаются. Вторичный цикл стартует со слотов, оставшихся от предшествующего первичного цикла. Снова, dispatcher проходит через список соединений. Пока есть слоты, соединение считается годным для отправки, если 1) оно имеет пакеты в очереди и 2) его г( больше чем 0. Если нет годных соединений или если t достигло 0, цикл оканчивается. Отметим, что длина первичного и вторичного циклов может быть различной в различных циклах назначения.

В диссертации получены аналитические оценки

Constants

Г: Длина цикла R¡: Слоты назначенные для С, Variables

{С}: Список соединений t: Осталось слотов в текущем цикле л,: Количество слотов в С,

rt: Текущее количество слотов, назначенных С, Events

Initialize (Q) /"Выполняется в момент установления соединения*/ add С, к {С}; /'{С} отсортирован в порядке

убывания Rt - l_K,J */ л, <-0; Tj 0; Enqueue () /'Выполняется в момент прихода ячейки */

Л, = 77j + 1

add ячейку в очередь соединения

Di'spaichO/'Выполняется в начале периода занятости */ V С,:: г, <- 0;

while не закончился период занятости do t Г;

1. Первичный цикл:

for всех Q € {С} do /' От начала до конца '/ Tj min(ni( гj + flj); Xj <- min(i, LrJ); t t- x,; r, <-r, -Xji n, n, -x,; dispatch ^ ячеек из очереди Q; end for 1. Вторичный цикл:

for всех Cj e {С} do /* От начала до конца */ ^ min(i, LrJ); t <r- t- Xji Tj Tj -x^ n, n, -x,; dispatch Xj ячеек из очереди Q end for

_end while_ __==_^_ _

Рис. 4 Циклическое планирование с переносом

алгоритма CORR, представлена функция отправки, ассоциированая с соединением, характеризуемая следующей теоремой:

Теорема: Предположим, что соединение попадает в

период занятости в момент времени 0. Пусть (ОД последний момент времени, в который 1-ая ячейка, начиная с начала периода занятости, покидает систс-у Тогда «ОД может быть выражено как

/ + 1 + 3

¿(0 =

я

Т,1 = 0,1,...-,

где Я это - скорость, ассоциированная с соединением, Т максимальная длина назначенного цикла, и 6 = тахк{кЯ -

1_кД.]}, к =1,2..... Доказательство теоремы приводится в

диссертации.

В четвертой главе характеризуется конверт трафика, определенного составными формирователями, наиболее точно соответствующим трафику мультимедиа приложений. Рассмотрены составные формирователи убывающей группы, скользящего и дискретного окна.

Трафик, сгенерированный при помощи регулятора убывающая группа, состоит до Ь ячеек, следующих друг за другом с минимальным расстоянием Л Ячейка допускается в сеть/систему, если счетчик f положительный, и при этом счетчик уменьшается на единицу. Время отправления ¡-ой ячейки из составного формирователя с убывающей группой ЬВ = к=1,..,п, где { - счетчик, достигающий

максимального значения Ь, обозначенное а(г), может быть выражено, как /1+1

а(') = X (' -Ьк+ 1) /* [и ( 1 -Вк )-и ( I - Вк_,) ], | = 0, 1, к= 1

где и(х) это единичная ступенчатая функция, определенная как:

Щх)

0 х < 0,

1 х> 0.

Форма конверта трафика п-компонентного формирователя с составным скользящим окном МУ/= (и^, тк) к= 1 ,..,п, где т - число ячеек, отправленых во временном окне фиксированного размера длиной ъг, характеризуется временем отправки ¡-ой ячейки из формирователя, что выражается следующей формулой:

а(1)

-Я

* = Г

/ / ГПк -

-1Пк_ -1Пк -1. Шк

ГШ - I .

- Г

Щк )

V», I = 0, 1,..,о

Время отправки а(1)-ой ячейки, 1 = 0, 1.....°о из п-

компонентного составного формирователя с дискретным окном JW = (\ук, тк) к=\,..,п, где т - число ячеек, отправленых во временном окне фиксированного размера длиной таг, определяется как:

*=1

I

т

\

+ 1

(

I

т -1

I / Шк - >

_Шк ./«1-1. т к У

+1 р^[н*,0<1<//ь т

Мк ,П1\< / < °°

а(() =

Приведенные конверты трафика использованы для моделирования входного трафика при анализе задержки дисциплины планирования ССЖИ при длине цикла назначения Т.

Рассмотрим соединения, сформированные с помощью п-компонентных формирователей проходящих через один мультиплексирующий узел с ССЖИ. планированием.

В случае формирователя со скользящим окном, если соединению назначается интенсивность обслуживания Я, задержка худшего случая для ячейки данного соединения ограничивается сверху:

т+З

[Г-

у<

я

Ъп+3

Я

\r-w-Z.—-

т Я т,.1

где — < — <-.7 = 1,2,...,»- 1.

щ Т \Vj.t

В случае. соединения, сформированного п-компонентным формирователем с дискретным окном, если соединению назначается интенсивнось обслуживания И, тогда

задержка наихудшего случая, для ячеек этого соединения будет ограничено сверху:

Г . л т д

< — <■

ш Т \\п

Б

я

Ъгу+З

ыг\ т ,

т-Л 1 -щ-у \ '--И».

и\ т )

щ 7? щ +1 и? Г и} +1

......,п -1

В случае соединения, сформированного п-компонентным формирователем с убывающей группой, если соединению назначается интенсивнось обслуживания Я, тогда задержка наихудшего случая для ячеек этого соединения будет ограничена сверху:

В; + 1 + 3~

тах —

7?

17? 1

Т - (В/ -Ь] + 1 У], когда -< — <-

Ь т ь +1

7=1,2......п.

Рассмотрим многоузловую систему. Допустим, что имеется п мультиплексирующих узлов между источником и приемником, и в каждом узле гарантируется минимальная доступная интенсивность обслуживания.

Обозначим время поступления 1-ой ячейки в узел к как аА(/). Время обслуживания /-ой ячейки в узле к обозначим как Время отправки для /-ой ячейки из узла к - это ак+1(Ц. Отметим, что а,(г) - это время поступления /-ой ячейки в систему и ап+/(/) - время отправки /-ой ячейки из системы (см рис. 4).

<>„(<') К+/0

0,(1) а2(|)

узел I узел 2

• М

Рис. 4 Последовательное соединение узлов

Агрегативное время обслуживания ячеек от р до д в

узле к У,'' 51(7) обозначим через 5^(р,д). Следующая теорема

выражает время поступления определенной ячейки в специфический узел , причем это обобщенный результат и он

DCOKH(i) <

n + (n - 1) ■

RH

не зависит от частной дисциплины планирования, использованной в мультиплексирующем узле, и конверта трафика, ассоциированного с соединением.

Теорема Для любого узла к и ячейки i имеет место:

Г tei М

а4(/) = maxiai(/)+ max >.5л(/л,/л +1)

. lSyii I

Этот результат использован для определения границ худшего случая сквозной задержки.

Рассмотрим соединение, проходящее через л узлов, каждый из которых реализует дисциплину планирования CORR. Пусть Rw - минимум интенсивности обслуживания, предложенной соединению в критическом узле, и Г -максимальная длина цикла назначения. Тогда задержка худшего случая для i-ой ячейки, принадлежащей соединению ограничивается

2 + & Т+ max{ai(y) + S„(j,i)}~ а:(;)

Полученные результаты для алгоритма CORR сравнены с другими алгоритмами мультиплексирования, такими как SG и Packet-by-Packet Generalized Processor (PGPS). Показано, что CORR является более предпочтительным за счет большей свободы в назначении правильной полосы пропускания, удовлетворяющей ограничениям сквозной задержки.

Проанализирована справедливость распределения дисциплины CORR. Проведено сравнение с другими механизмами планирования: PGPS, Self Clock Fair Queueing (SFQ). Сложность этих механизмов оценивается О(п), где л -длина очереди. Следовательно, для относительно больших значений л и при больших скоростях передачи может быть сложно поддержать приоритетную очередь ячеек. В сравнении с этими схемами CORR гораздо проще с этой точки зрения. Но простота отражается в потери справедливости, хотя и имеет характеристики близкие к данным почти "идеальным" схемам. Но если рассматривать сложность реализации как критерий оценки, выбор несомненно за CORR.

В диссертационной работе даны рекомендации по использованию метода при проектировании вычислительной инфраструктуры для мультимедиа приложений. Указанные

средства используются при проектировании ОУ фирмой Cylink. Разработанные средства могут использоваться при проектировании научно-вычислите -л РЛ. Кроме того

результаты могут быть исп^ . ,ны при проектировании любых ATM сетей с целью устранения узких мест на стыке между ATM и ОУ, использующие другие технологии, такие как Ethernet, Fast Ethernet, GigabitEthernet.

В заключении обобщены основные результаты диссертационной работы.

В Приложении 1 представлены основы ATM сетей. В основу взяты стандарты и рекомендации, разработанные ATM форумом.

В Приложении 2 представлены вопросы производительности для видео-приложений устройств в ATM сетях. Рассмотрены текущие стандарты передачи видео данных и их требования к комуникационной среде.

В Приложении 3 экспериментально

продемонстрировано влияние предложеной архитектуры ввода/вывода на производительность сетевых мультимедиа приложений. На системе видео-конференции, построенной для рабочей станции SUN Sparc 5, оборудованной высокопроизводительным видео CODEC-ом и соединенной с 155 Мб/с ATM, показано, что ориентированная на соединение автономная архитектура ввода/вывода улучшает сквозную пропускную способность по крайней мере в 3 раза по сравнению с той, которая достигается использованием существующей архитектуры.

Приложение 4 содержит список основных сокращений, использованных в работе.

Заключение

В работе получены следующие научные и практические результаты:

1. Предложена ориентированная на соединение автономная архитектура ввода/вывода, позволяющая сохранить сетевую пропускную способность в конечных системах (узлах), реализующих распределенные мультимедиа приложения.

2. Экспериментально продемонстрировано влияние предложенной архитектуры ввода/вывода на производительность распределенных мультимедиа

приложений на примере системы видео-конфереции. Показано, что автономная архитектура ввода/вывода улучшает сквозную производительность по крайней мере в 3 раза по сравнению со существующей архитектурой.

3. Проанализирован механизм управления трафиком как составной части архитектуры сквозного обслуживания.

4. Предложена дисциплина цикличесго планирования с переносом (CÖRR). Представлены его алгоритмическое описание и его реализация в переключателях, исследованы ее основные характеристики.

5. Охарактеризованы конверты трафика, определенного составным формирователем для моделирования входного сетевого трафика.

6. Проведен анализ сквозной производительности системы и оценка конверта трафика качества обслуживания при использования CORR планирования в сочетании со специфичным механизмом формирователя.

7. Совокупность полученных результатов позволяет обеспечить адекватную поддержку операционными системами интенсивных распределенных мультимедиа приложений, а также сетевую поддержку для гарантий качества обслуживания в высокопроизводительных вычислительных сетях.

Перечень публикаций по теме диссертации

Основное содержание диссертации отражено в следующих работах:

[1] Айрапетян А. М., Арутюнов И. Л., Тарханян А. Г. О методе реализации защиты доступа в ATM сетях. Сборник трудов Института проблем информатики и автоматизации HAH РА, 1997.

[2] Арутюнов И. Л. Применение дисциплины циклического планирования с переносом в мультиплексирующих узлах ATM сетей. Институт проблем информатики и автоматизации Национальной Академии Наук Распублики Армения.- Ереван, 1997 г., с. 18, 3 рис.- Библиогр.: 10 назв.- Рус.- Деп. в АрмНИИНТИ

[3j I. L. Harutyunov. The study of shaping mechanisms and traffic envelope characteristics to guarantee quality of service for multimedia applications on ATM networks. CSIT -97, Yerevan

Ui5i|iniJiujq|ip

hnufij) -?lupmpjniGni] «Pui2|m|uif) iini|ui|iiilii]|iuj l||ipiuniul|ui(i |uGi]|ip(ilip|i liliuiui(|nuinitlp la |ipui(|npdniilp puipApiiipiuquiqnpft liui;ijnnml|ui(i iI|i$>uii|uijpnuS»

UinbQiiifiJnunLpjnLOD Gilfipijiud t hbuibpnqbG huJ24nqiuljwG i5fi2un|iujp|i dfigngmj ini[)ui[Qbpfi hnuiuGp|i ^Lunwi|Lupt5u]G htudpGnqplinn i5bpnr)n|nqfiujj[i ^¿Lul^iiuiDQ, (lGiD PnLJl mujppbp rjiuubpfi i5niiinfii3br)hiu [jfiptunai^LuD fuGnfipGbpfi oujuifidwi ujiqujhni|nLi3p:

>4bpnhfi2JUJ[ Giqwiniul^ hwiiwp mz^iumaiDpniii ¿Hiiu^bpLqijbi b inidi|b[ bD hbmbijjuJL [uGnhpGbpp:

• Uniimfiiibrifiuj fuGflhpGtiPQ dhwijnpnrt hbuibpnqbG htU24nquj^iuG lifigiuiJujjpfi pnij[ uibqbpfi i|bp[ni6ni.i5[i;

• owjpuifiQ utuppbp (OU) (iQ^iqbu ujiJmnGnd uuuppbp|i Qiu[uiuqdi3LuD fuQnhPD;

• ATM giuGgbpfi i5ni[in[iuj|bl|unq hiuGqmjgGbpnui uiqiuuujpl|i5ujG npixiLjfi Quality of Service (QoS) wujuJhni|i5ujG mqqilujd uiuqjjn4 gfiljlwjfiQ tmwOujiJnpiStuG libfuiuGfiqiiji - Carry Over Round Robin (CORR) i]2tuljnido;

• Pwqujqpjiut dLiuL|bpuj|;<QbpnLl npn24ujd mpai4>hl|h dpujpfi pGnipuiqpfi L|Luqi3nLL5p, fiGip luOhpiudb^ui t dnLppuijfiG uipw;j)filj|i i5nqb|UJiJnpiiiuG htudtup;

• CORR qtiugfiimjiGuijfi 1» pujqujnpjuiL <3Liu4bpuifiiGbp|i hiuiqujqdwG L «lupqujpujgfi» pui2|ui5iuG nbp[nLdnipjniGp:

UinbGrnfununipjuiG duipbCSujmfil|LuL|LLiQ hfitffiG bG L|UiqdnLt] i3ujulujujI|UjG uujiuuujpl|iSwG inbunipjnLGp, hbppbpfi mbunipjnLGp L 2iliugnLgujl|Gbph inbunipjniG[i:

UinbGiu|ununipjiuG tfbp uuiLugi|b[ bG hbuiUjuj[ fiGfiGop|iGiulj uipqjniGpGbpp

• i3ntim(ii3br]|iui IjfipiunujljiJuG fuGqfipGbpfi i3hLuU"Pnq hbmbpnqbG huJ24nqujljujG dpgiuiJujjpfi pmj[ inbqbph fuGqpfi Gnp ¿Lujl^bpiqnLdp;

• dfiiugiiujGp l|nqi3Qnpn2i4ujd ilnipp|i/bi|)|i wiJmnGnii ^uinnLgi|ujgBfi d2wl|nii5[i;

• piuqwqpjwL ¿HiiuL|bpu4fiiGbpni| npn24uj<J uipuj:j>fil|fi pGnipajqpnn3[i;

• uujqpnil gfil|[iujfiG uuwGuii|npiiiuG pGpuigiul|Lupqh (CORR) ii2Lul|nii3p: