автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.11, диссертация на тему:Исследование принципов и разработка программных средств управления узлами микропроцессорных сетей

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК ИН^ТУГфРрБЛЕМ УПРАВЛЕНИЯ

. НИКИФОРОВ Сергея Васильевич

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРИНЦИПОВ И РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНЫХ СРЕДСТВ /ПРАВЛЕНИЯ УЗЛАМИ МИКРОПРОЦЕССОРНЫХ СЕТЕЙ

Специальность 05.13.11 - Математическое и программное обеспечение вычислительных машин, комплексов, систем я сетей

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

МОСКВа - 1995

Работа выполнена в институте проблем управления

Научный руководитель: доктор технических наук,

профессор В. А. Хохикашвкли

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор Э.А. Трахтенгерц

кандидат технических наук И.К. Гуревич

Ведущая организация: Главный вычислительный центр

Гражданской авиации

защита состоится

_ 1995 г. в час, на заседании диссертационного совета Д002.68.01 Института проблем управления по адресу: И7806, г.Москва, Профсоюзная, 65.

с диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института проблем управления

Автореферат разослан "_//_" О Ч_ 1995 г.

ученый секретарь Диссертационного совета к.т.н.

/Е.В. Юркеви*

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблема■ современные сети ЭВМ все в большей степени нуждаются в средствах управления их параметрами я Функционированием. Как показывает мировой опыт разработки, построения и эксплуатации сетей, только децентрализованное управление распределенными ресурсами не позволяет полностью обеспечить оптимальное Функционирование и эффективное развитие сетей. Необходимо создание средств централизованной поддержки управления: Особенно велика потребность в таких средствах, когда речь идет о сложных разветвленных сетях, характеризующихся большим количеством узлов и терминалов, достаточно удаленных друг от друга. Сюда относятся, например, зональные сети, узлы которых строятся на необслуживаемых микроэвм с разнообразной периферией.

Исторически сложилось так, что первоначально проектируется и реализуется программное обеспечение узлов сети без учета дальнейших задач измерения и управления параметрами и ресурсами. Это программное обеспечение вводится в эксплуатацию на объектах. В дальнейшем по мере роста потребностей в ресурсах сети и видоизменения информационных потоков возникает задача повышения эффективности функционирования программного обеспечения. Поэтому здесь в ухе действующей сети приходится инсталлировать программные средства управления сетевыми параметрами а ресурсами.

Средства управления сетью позволяют следить за протеканием вычислительных процессов и использованием ресурсов ЭВМ в внешних устройств, входящих в узлы сети, фиксировать отклонения от нормы, разрабатывать математические модели процессов п вносить корректива в работу сети. Все это в итоге повышает производительность н надежность работы всех компонент сетей.

распределенная автоматизированная система управления процессами продажи билетов я бронирования мест на воздушных линиях "Сирена-2" охватывает большую территорию п принадлежит к типу Автоматизированных систем массового обслуживания (АСИО) с распределенными данными. В системе имеется множество подсистем с идентичными структурами данных, расположенных в различных территориальных районах. Большинство запросов пользователей, поступающих в некоторый район, требуют данные и- этого района. Информация из других районов может быть получена через сеть связи, сеть связи объединяет все подсистемы с распределенными данными в единую систему, представляющую собой сеть ЭВН.

Территориально распределенная система такого масштаба обычно имеет многоуровневую структуру, включавшую магистральную, региональные, зональные н локальные сети передачи данных. Зональная сеть, являющаяся основным предметом рассмотрения настоящей работы, обеспечивает доступ пользователей некоторой зоны (территориального района) к центрам обработки, хранения и распределения информации, объединенным магистральной сетью, а также взаимодействие с пользователями других зон. выполнение требований к сети ЭВМ зависит от характеристик по времени, доставки, производительности, надежности, экономичности зональной сети передачи данных. Перечисленные характеристики определяются технической, функциональной и программной структурами узлов зональной сети. Требования по экономичности и надежности зональной сети определяют построение ее узлов коммутации на базе микроэвм по принципу необслугиваемости, что означает отсутствие в узле пульта оператора и обслуживающего персонала микроэвм. такие узлы устанавливаются обычно в отдаленных пунктах, где отсутствует возмокность обслуживания ЭВМ. Управление перечисленными структурами, а также исследование характеристик необслуживаемых микропроцессорных узлов коммутации в условиях ограниченных ресурсов ЭВМ и устройств внешней связи является весьма актуальной задачей, которая ранее не изучалась.

В начале 80-х годов автором было разработано и внедрено программное обеспечение первого коммуникационного узла системы "Сирена". Тогда еще не было речи о необслуживаемых узлах на микроэвм. Сети строились на базе миниЗВМ. однако многие специфические задачи управления были проявлены в процессе эксплуатации этих сетей, например, выявилась необходимость удаленного доступа к памяти узловых ЭВМ с точностью до бита.

Болыаинство идей и принципов управления сетяка, сформулированных в те годы, были реализованы в рассматриваемой в настоящей работе системе управления.

цель работы. Целью работы является создание автоматизированной система управления зональными сетями, построенными на базе микропроцессорных необслуживаемых ЭВМ. Для достижения данной цели решались задачи создания концепции построения системы, формирования алгоритма ее работы и реализации программных средств управления. При этом учитывалась специфика сетей такого класса (необслуживаемое? ь, малые объена вычислительных ресурсов, больное многообразие внешних устройств, а тпкге средств их подключения и т.д.).

Осноглпсга методами исследования,

используемыми в работе, являются метода теории проектирования программного обеспечения вычислительных систем и сетей, теории сетей массового обслуживания и экспериментальные методы исследования.

что впервые разработаны, реализованы я практически апробированы принципи построения средств управления для микропроцессорных узлов зональной сети, обладающих свойством пеобслуживаемости. Исследованы задачи измерения и тестирования данного класса сетей. Определены Саговые измеряемые и тестируемые параметры, а такае параметры, подлегздие управляющим воздействиям.

ны в действующа сеть ЭВМ "Сирена-2" и с 1990 года постоянно находятся в эксплуатации в качества основного инструмента контроля и Функционирования тор-.пшально-сатевнх процессоров и каналов передачи даиных. Ранее а зональню: сетях системы "Сирена-2" такие средства отсутствовали. В результата организован контроль за состояние» и степенью использования ресурсов тзршшально-сетевых процессоров и каналов передачи данных. Фиксируется и корректируется отклонения от нормы; собирается и обрабатывается статистика; выявляются и устраняются программные ошибки, а также неполадки оборудования; вводятся новые сетешо возможности.

А-ППообацчя работы, основные полоаения диссертационной работы докладывались на XI школе по автоматизированным системам массового обслуживания (г. Фрунзе, 1980 г.), на Международной конференция "Программное обеспечение ЭВМ" (г.Калинин, 1334 г.), на семинара МДНТП км. Ф.З. Дзержинского "Сетевая обработка информации" {Москза, 1930 г.), па IV Всесоюзном совещании по распределенным вычислительным системам массового обслуживания (г. Душанбе, 1991 г.) и других совещаниях и конференциях.

работ, а такяз получено 2 авторских свидетельства.

Структура и объем работы. Работа состоит из введения, четкрзх глав, заключения а приложения, содержит 135 страниц машинописного текста, 30 рисунков п список литературы из 161 наименования.

Научная новизна работы состоит в тон

кость рзбут. Разработанные средства внедре-

но теме диссертации опубликовано 7 печатных

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы исследования, дана

формулировка целя и задач, а также определена структура диссертационное работы.

В первой главе диссертации приводится обзор существующих методов контроля и измерения в сетях ЭВМ. Рассмотрены принципы построения измерительных и управляющих средств.

Определяются основные цели работ по созданию контрольно-измерительных и управляющих средств яа сетях ЭВМ, среди которых выделяются:

- теоретические, как обеспечивающие более глубокое понимание программного обеспечения и иерархической структуры сети, выявление узких мест в них, а также возможность правильное оценки характеристик используемых сетевых протоколов;

- экономические, как служащие для улучшения характеристик существующего оборудования и конфигурации сетей, достижения их максимальной отдачи;

- собственно управленческие, как позволяющие с большей точностью к уверенностью выполнять планирование на сети, обеспечивающие персонал оперативной информацией, на основе которой принимаются решения;

- побочным эффектом является лучшее понимание организации систем, дополнительное повышение квалификации обслуживающего персонала.

Рассматриваются типы используемых в управлении сетями статистик и генераторов искусственного трафика. К наиболее распространенным типам статистик относятся: накапливаемая или кумулятивная статистика (cumstats) - множество данных, представленных в виде сумм частот, распределения длин или гистограмм, соответствующих множеству событий, произошедших за данный промежуток времени; моментные снимки или моментные статистики - множества состояний ресурсов сети, получаемые с помощью измерительной программы, запускаемой через определенные промежутки времени; отчеты состояний - как средство общения связных процессоров с центром управления сетью, в качестве вспомогательных средств управления сетью используется также трассовая статистика (трассировка сообщений) и генераторы искусственного трафика.

Обсуждаются методы мониторинга сетей ЭВМ, основными из которых являются:

- метод стандартного пользователя, состоящий в наблюдении за системными ответами на контрольную рабочую загрузку;

- метод эталонного пользователя, как совокупности программных

средств, взаимодействующих с измеряемым объектом;

- программный метод текущего контроля, осуществляемого с помощью программ-резидентов в узлах сети;

- аппаратный метод текущего контроля, который осуществляется путем размещения аппаратных средств сбора данных вне измеряемых объектов;

- гибридный метод текущего контроля, объединяющий программные н аппаратные мониторы.

Формулируются следующие основные положения концепции системы управления зональной сетью, построенной на базе необслуживаемых микроэвм.

для управления зональными сетями, построенными на необслуживаемых микроэвм, недостаточно только локальных средств, здесь требуется централизация управления и сбора измерительной информация.

- к центральной части системы управления требуется удаленный доступ с мест.

- Система управления должна включать в себя программы-резиденты в узлах сети.

- Система управления сетьа долхна обеспечивать диагностику узлов, каналов связи и внесших устройств.

Определяются измеряемые параметры, на основе которых осуществляется управление.

Во второй главе исследуется вычислительный процесс в терминальных узлах зональной сети системы "Сирена-2", построешшх на необслуживаемых микроэвм.

В зональную сеть иохет входить зональный центр обработки данных (ЦОД), который подключается к сетевому узлу по сопряжении С?.. По этому яе сопряжению (через модем юга непосредственно) иогет подключаться часть терминалов. Другая часть терминалов подключается по параллельному сопряжению сз. Соединение узлов между собой также осуществляется по сопряжениям С2 и Сз.

Вводятся базовые понятия вычислительного процесса в узлах зональной сети, построенных на микропроцессорных неосслушааезгзх ЭВМ. К этим понятиям относятся: задание, сообщение, динамическая буферная память и маршрутизация (адресация в сети). Отмечается, что базовое программное обеспечение терминальных узлов сети (ТУС) строится на принципе диспетчеризации заданий. При этом до ' 95 т. процессорного временя работы узла приходится па работу диспетчера заданий.

-6В зональной сети, построенной на базе ТУС, курсирует два типа сообщений: первичные и транзитные. Первичные сообщения формируются терминалами и некоторыми программными абонентами сети (например, ЦОД), первичные сообщения не передаются между узлами сети, они идут либо от абонента в ближайший узел, либо от узла к непосредстьанио подключенному абоненту.

Транзитные сообщения могут передаваться между узлами пли внутри узла для специальных абонентов. Транзитные сообщения отличаются от первичных наличием сетевого заголовка и в свою очередь подразделяются на информационные, управляющие и служебные. Различие между ними устанавливается в специальном поле сетевого заголовка. Формирование сетевого заголовка осуществляется в таблице состояния сообщений (ТСС), строки которой соответствующие единичным сообщениям - формируются независимо от того, является данное сообщение транзитным или нет. время жизни строки ТСС в узле равно промежутку от момента поступления прерывания по первому байту входящего сообщения до вывода последнего байта того же сообщения внешнему абоненту. Графически процесс прохождения сообщения через узел представлен на рис.1.

Рис.1. Последовательность обработки сообщения в ТУС

При организации сетевых узлов на микроэвм, где объем памяти . ограничен, существенным стгиовится вопрос буферной памяти.

Сястеинна пул долзеи быть достаточен для того, чтобы в узле на возникали блокирован нз-за отсутствия места для размещения поступающих сообщения.

ЭВМ "Электронина-60" имеет 56 Кбайт памяти (7 банков, рас.2). Для обеспечения иеобсяукпваемости узла (возможности запуска при включении питания) два банка памяти долазш быть отвалены под ПЗУ. На рисунке они застрахованы.

вЛНЦН

0

1

2

3

4

5 в

Рас.2. Память ЭВМ "Электроника-60"

Два банка ОЗУ отводятся под перезапись нзиеняеиюс таблиц, списков и структур данных. средства управления сетьо (максимальная конфигурация) требуют не менее 2,5 банков памяти, т.о. 20 Кбайт. Учитывая фрагментацию (рис.2) под буферную память кожет быть отведено не более А Кбайт. Опродолям, безопасен ли такой объем с точка зрения блокировки узла. Для анализа состояния буферной памяти ТУС строится аналитическая модель процесса ее заполнения в терминах теории массового обслуживания.

Входной поток требований полагается пуассоновсквм. Каждое требование обрабатывается драйвером ввода-вывода и комплексом обрабатывающих программ, которые можно считать единой программой, т.е. обслуживающим прибором. Времена обслуживания каждой программой независимы и имеют экспоненциальные плотности распределения. При этом требование может обслуживаться второй программой только если первая завершила работу.

На основании допущенных предположений ТУС можно рассматривать в виде двухэтаотгого эрланговского прибора с ограниченной очередью на входе.

-е-

опкшы представла5пшй процесс в виде пояуыаркоБского, при котором азм-знэнкя сосг-ояипа происходят в хомен-т ухода требований. Дая таких кошатов определи алозеннув цепь Маркова: - ость число требований, пмеещяхся в системе в момент ухода очередного обслуженного требования. Перехода еньот место только во пложенных точках и образуют дискретное пространство состояний. Распределение времени мезду переходами равно распределению временя обслуживания б случае, если после обслуживания остается хотя бы одно требование, и равно свертке распределения промежутков времени между поступлениями, когда система остается пустой. Во всяком случае характеристики цепи в этих точках полностью описываются марковским процессом.

Пусть - число требований, остающихся в системе в момент

ухода требования, а ап - число требований, поступивших в

систему в момент обслуживания требования А .

п

Тогда

или

wn+ia Wn"1+en*I > "Р® V0 Wn+1= sn+l , при wn=0

W , , *W -6w +8 ., П+1 П П П+-1

>

где s. - ступенчатая функция:

J _ , 1 при j=i,2,-.. 1 о при j* о

Производящая функция величины wn записывается в виде:

« ,

VB> = I P(wn=j)2J

j.O

далее доказывается, что

NU)

v(z>= LÛT

где N(z) и Ь(г) многочлены соответственно первой и третьей степени.

функция распределения вероятностей имеет вид:

2

P(w *J> = Е а (1/z )J

i = i 1 1

гдв коэФФациегггн а1 иычйсдяьтся при разложении рациональной функции (X - поток, и1 - интенсивность обслуживания заявок 1-й програм-'оа):

И1М»Л(|114иг '

л2~--

2

Если количеств? страниц, динамической памяти равно р, то вероятность того, что система находится за крптаческоЯ отметкой, определяется соотпсасипеи:

V * I

Р =!>(« >К] = 1-1 >Я= 1- 2 £ а.ц-г,)1

Графически зазпспиость вероятности блокировки от загрузки системы я размера буферного пула динамической памяти представлена на рнс.з п 4.

Как видно из графиков, даже при больших значениях р (вследствие уменьшения м2при расширении функций обрабатывающих программ) вероятность блокировки системы составляет всего лшпь порядка о,2*ю~б. таким образом уменьшение янтексявностн обслуживания требований за счет дополнительной их обработки (например, с цельп измерений ала с управляющими целями) яэ приводит к блокировке узла.

еде один интересный бкэод аз рассмотренной аналитической модели состоит в том, что при равных значениях р, вероятность блокировки снижается с выравниванием ивтевсивностей обслуживания и м2 (растут коэффициенты а4 и корна и1, последние, правда, пропорционально степени 1/2). Это говорит о том, что времена работа драйвера а обрабатывавшей программы должны быть сбалансированы.

В сети "сирена-2" принята единая система адресации. Катдай абонент сети - физический пли программный - имеет уникальный адрес. (Этот адрес в сети принято называть технологическим). Технологический адрес состоит из в байт: первые три байта означает код города, четвертый байт - код технологической службы, пятый я вестой - номер пульта в этой службе (обычно в символьном виде).

Рвс.з Зависимость вероятности блокировка от коэффициента загрузки

А

Рис.4 Зависимость вероятности блокировки от размера пула динамической памяти .

Для осуществления такой маршрутизации в ТУС имеются три таблицы: таблица городов (ТГ), таблица служб (ТС) и таблица пультов (ТП). Причем эти таблицы имеют иерархическую структуру: из старшей таблицы имеются ссылки на младшую (но не наоборот).

Заканчивается маршрутизация выдачей сообщения по логическим направлениям, которые сведены в таблицу логических направлений (ТЛН). в последней имеется ссылка на конкретный канал передачи данных, параметры которого заданы в таблице состояния каналов (ТСК).

Таким образом процесс маршрутизации сообщений в зональной сети на базе ТУС можно изобразить следующей схемой:

сообщения ТС* ТП* ТЛН * ТСК } - Дения

Всего программное обеспечение ТУС содержит свыше сотни таблиц и структур данных. Разумеется, система управления сетью должна обеспечивать воздействие на все компоненты программного обеспечения, включая и программный код, если он не расположен в ПЗУ. Что и реализуется средствами доступа к любому элементу памяти до уровня бита. Однако важнейшие структуры, выделенные на схеме, должны быть включены в систему управления на уровне символических имен и охвачены специальными языковыми средствами доступа, которые рассматриваются в гл.4 (см. табл.1).

В третьей главе рассматриваются вопросы взаимодействия программных и аппаратных средств внешних связей необслуживаемых микропроцессорных узлов зональной сети с точки зрения включения их в систему централизованного контроля и управления, ставится задача введения в программную среду, расчитанную на обработку интерфейсов, реализующих аппаратный Handshaking (сопряжение C3), диспетчерских средств ввода-вывода, независимых от структуры прерываний внешних устройств.

Работа с последовательными стыками в условиях необслуживаемого узла ТУС по прерываниям не обеспечивает подключения достаточного числа ^терминалов. Кроме работы по прерываниям возможно сканирование готовностей от внешних устройств. Но простое сканирование также не даст достаточного увеличения возможностей узла.

действительно, при большом количестве внешних устройств цикл сканирования может быть столь длительным, что возникшая готовность может замениться новой за время, пока процессор сканирует все предыдущие интерфейсы.

Но главная причина отказа от простого сканировании заключается в том, что ТУС первоначально был ориентирован на обслуживание стиха СЗ по прерываниям, в салу этого процессорное время, выделяемое на сканирование последовательных интерфейсов, завкснт от работа устройств СЗ. При Солыаой моментальной нагрузке по■ этому стыку имеется большая вероятность потери байта по последовательному стыку, что равносильно потере сообззяяя с невозможности стабильного обслуживания устройства. (Потеря байта б сообщенет mosot вызвать дополнительную реакцию обрабатывающего центра - реплику тила "Ошибка формата" - к ьелкнейное возрастание нагрузки узла за счет повторений ввода сообщений).

Гарантировать обслуживание устройств последовательного сопряжекяя могла бы задержка передачи информационных ба£тов на врет, необходимое для осаобоздения центрального процессора ТУС. Такая возможность есть.

В терминалах, подключенных по последовательному сопряжений (С2 е ИРПС), предусмотрена обработка команд хок (свободно) и xoff (занято), эти команда могут иметь разный Формат, как правило, Еэстизайтовый и однобайтовый. Код команда xon - 218 (сдан байт), код команды xoff - 23g. Сами терминалы таккз форизруат пюстпбайтовые последовательности xon п xoff и реагируют на получение как этих последовательностей, так и однобайтовых команд.

При получении команды xoff терминал приостанавливает передачу байтов в центральную ЭВМ на неограниченное время. При получении команды хоы терминал продолжает передачу, если у наго ость, что передавать. Указанные команды проходят независимо от того, подключен терминал к узлу непосредственно или через модем.

Приводятся алгоритм и временная диаграмма обслуживания произвольного количества терминалов, подключаемых по последовательному сопряжению (рис.5).

ЭВМ -> хок Ожидание Ожидание

2Att xoff &ti

1 Ввод 1 Ввод

Ряс.5 Временная диаграмма обслуживания

Вывод данных

-> Терминал

Предлонен протокол ззаимодействия узлов зональной сета с йнтеллехтуалышми внешними устройствами.

Согласно этому протоколу ЭВМ-инициатор передачи данных (безразлично, абонентская или связевая) выставляет запрос enq (ENQuiгу character - СИМВОЛ Запроса). КОД ЭТОГО запроса Обд (стандарт ascii). В ответ ЭВМ, для которой предназначена информация, должна выставить запрос аск (ACKnowledge character -символ подтверждения, код 0б8). Если по истечение некоторого тайм-аута Atw подтверждения связи нет, то принимающая ЭВМ считается неготовой и процедура Handshaking повторяется (ДО 3 раз). Время ожидания At вычисляется по формуле:

. w

At = 2* — + к , w v '

где v - скорость канала связи в бодах.

Слагаемое 2*8/v характеризует прохождение байта и ответа (в два конца). Константа к характеризует время на завершение ЭВМ-получателем своей самой длинной операции при закрытых прерываниях. Этот параметр задается в специальной таблице с именем ТУПОМ и также служит объектом управления.

В четвертой главе рассматривается реализация средств управления зональной сетью передачи данных. Такие сети являются подсетями системы "Сирена-2" и характеризуются довольно значительным удалением узлов и терминалов друг от друга, ограниченными ресурсами узловых вычислителей, а также отсутствием специальных средств доступа программиста-оператора (консолей я программаторов ПЗУ).

В условиях ТУС к средствам управления сетью предъявляются следующие требования:

- обеспечение доступа к любой области памяти и к любому регистру узла;

- организация этого в форме, привычной как технологу сети, так. и специалисту по обслуживанию технического и программого обеспечения сети;

- защита программ и данных от несанкционированного доступа;

- возможность оперативной реакции на существенные изменения в сети;

- запуск тестов;

- доступ к измерительным данным в любой точке сети;

- реконфигурация сетевой топологии и маршрутов.

В ограниченных условиях ТУС реализация средств управления

ыожет сыть достигнута следующим образом. В программной системе реализуется так называемый механизм объявления программного абонента сети. Это означает, что в одном из узлов (а, возможно, и в нескольких) заводится абонент, имеющий шестибайтовый технологический адрес, например, УПРСЕТ. Этот адрес должен быть занесен во все соответствующие таблицы данного и других узлов (таблицы ТГ, ТГ, ТС, ТП). Этот программный абонент служит центральной частью системы управления - администратором сета. В других узлах, включенных в систему управления, должны располагаться програмкы-резиденты, выполняввде обработку команд администратора сета. '

система управления сетью состоит из центральной части (УПРСЕТ) и программных модулей, резидентно размещаемых в узлах коммутации сети. УПРСЕТ выполняет координацию работа системы управления в целом, обеспечивает взаимодействие различных функциональных служб. Программы-резидента системы управления в узлах реализуют сбор локальной и глобальной информации о состоянии се?и, отработку команд управления к обмен данными с центральной частью УПРСЕТ.

функционально система управления сетью включает в себя следующие службы управления:

- администратор сети;

- измерение и отображение оперативной обстановки на сети;

- контроль и диагностика каналов и узлов;

- реконфигурация сетевой топологии и маршрутов.

Служба администратора сети объединяет персонал и программные средства, заключенные в основном в центральном модула УПРСЕТ. Эта служба обеспечивает принятие решений в процессе управления сетью и координацию взаимодействия всех служб управления. Служба администратора осуществляет: контроль состояния отдельных пользователей s диалог с ними; реагирование на нештатные ситуация в сети такие, ках сбои каналов и узлов, перегрузки, блокировки и т.п.; регулирование параметров протоколов передачи; запуск программ измерений, сбора статистики, тестирования и т.п..

Программа-администратор выполняет :

- координацию работы служб управления сетью;

- обмен командами, запросами и данными с программами-резидентами в других узлах, абонентами сети а администраторами узлов;

- выдачу сигналов "тревоги" (»1»гв) - сообщений, поступающих из соответствующих служб в исключительных ситуациях, возникающих

в динамике работы сети; - диспетчеризацию и хранение информации от всех служб сети.

Служба измерения и отображения текущего состояния сети выполняет сбор статистических данных о функционировании компонент сети и использовании ее основных ресурсов. Собираемые данные о динамике работы сети накапливаются в микробазе измерений в центральном модуле УЛРСЕТ и доступны по запросам другим службам управления.

Служба контроля и диагностики каналов и узлов сети реализует профилактический контроль их состояния, а. также целенаправленное тестирование и диагностику неисправностей по требованию администратора сети. Результаты диагностики накапливаются в микробазе с последующей статистической обработкой.

Служба реконфигурации обеспечивает реализацию указаний администратора сети по изменению топологии при введении (или зыседеннн) з структуру сети новых узлов или каналов связи. Изменения маршрутов в сети с фиксированной топологией выполняются также по требованию администратора сети на основе перебора альтернативных вариантов.

" Выделяется три уровня доступа к ресурсам зональной сети.

Первый уровень - только чтение. В этом случае оператор получает информацию о состоянии узла сети (или области памяти, отражающей работу всей сети или ее Фрагмента) на момент обращения.

Второй уровень - чтение и запись параметров, существенно не влияющих на работу сети. Сюда же входит запуск вспомогательных средств: измерительных программ, диагностических тестов.

В первых двух уровнях не требуется защитных мер.

Третий уровень - запись данных, которые могут повлиять на работу сети. Здесь требуются особые защитные средства, ограничивающие доступ пользователей с технологических пультов.

Язык управления сетью не является алгоритмическим языком в строгом смысле слова. Семантика языка базируется на функциональных возможностях средств управления сетью. Можно выделить три относительно независимых уровня языка, приблизительно соответствующих уровням доступа к ресурсам сети.

Перечень команд языка управления зональной сетью, построенной на базе микроэвм, приводится в табл.1.

Таблица i

Команда языка управления сетью

Код команды+операнд функция

«УПРСЕТ «УПР^ Установление виртуального соединения с программой-администратором сети Установление виртуального соединения с резидентом 1-го узла

Уровень 1

Адрес (,колич-во)/ Адрес {В,Б)[,к-вО]/ Адрес С[,к-воI/ ♦Имя таблицы!.строка]/ «Имя таблицы! 'параметра][,код параметра] Чтение п слов Чтение п байт Чтение п символов чтение строки таблицы ТТ, ТГ, ТС, ТП, ТЛН, ТСК, ТУПО{Т,М> Чтение строки таблицы по ключу

Уровень 2

«ти[ .параметры] ети .параметры] еик[.параметры] Тестирование канала связи между узлами I и а Тестирование узла I Измерения: к*0 Интенсивность входши; потоков к«х статистика недоставленных сообщений к«=2 Длина входящих сообщений к»з коэффициента готовности каналов к=4 Коэффициенты загрузкк каналов к=5 Транзитные потоки к»б Загрузка процессор^' узла к=7 использование памяти узла к=8 . коэффкцкоита готовности цод

Продолхение табл.1

Команда+операнд Функция

• Уровень 3

Адрес/Значение Адрес{Б,В}/Значение Адрес С/Значение Запись слова восьмеричного Запись байта Запись символа

Для защиты от ошибок служат три группы программно-организационных средств.

1. Логические. Установление центром УПРСЕТ или резидентом УПРС1 виртуального соединения с одним и только одним физическим абонентом сети в каждый момент времени. Это гарантирует от случая, когда более одного человека пытаются одновременно оказывать управляющие воздействия на сеть.

2. Топологические. Центр управления сетью УПРСЕТ. не должён располагаться в узле-концентраторе.

3. Синтаксические. Проверка каждого введенного символа (а не просто пределов).

От ввода запрещенных символов или неправильных форматов предусмотрена защита. Как при чтении, так и при записи в случае их нарушения выдается символ "?". также действует система в случае ошибок на процедурном уровне и на уровне "Только чтение".

Кратко поясним логику работы администратора при выполнении действий по управлению сетью.

При начальном запуске сети автоматически выполняются некоторые процедуры тестирования и инициализируются периодические -измерения, результаты которых накапливаются в микробазе УПРСЕТ с нарастающим итогом. Так что к моменту выполнения управляющих воздействий уже сформирована некоторая топология сети и получены ■ некоторые результаты измерений.

При первоначальном обращении к администратору сети (УПРСЕТ) ■ или к программе-резиденту какого-либо узла в сети образуется виртуальный канал связи с вызывающим терминалом. Это достигается командой:

««УПРСЕТ»

Установленная виртуальная связь поддерживается до конца сеанса управления с одним и только овнщ терминалом, становящимся на это время пультом администратора сети, выход из режима управления достигается набором символа "возврат каретки" <ВК).

Средствами первого уровня языка оператор может просмотреть текущее состояние маршрутных или иных таблиц, а также шшрэбазы данных. Далее, ссяи требуется для уточнения состояния компонент сети и трафика, момо запустить тестовые и • измерительные процедуры. Это делается на процедурном уровне языка. Есл» выяснено, например, что ранее считавшийся неисправны;.! канал ьведеи в строй, можно вносить .изменения 2 маршрутные таблицы узлов. Снимается бит блокировки данного канала и он переводится, например в разряд альтернативного по данному маршруту (таблица ТСК).

В режиме "Только чтеннэ" читается строка таблицы ТСК: «гтск/>

и печатается с восьмеричными адресами.

Далее в. режиме "Чтение и запись" можно открыть нужный байт и внести в него изменения. Адреса можно менять в символьном режиме.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В настоящей работе ставилась задача исследования процессом с разработки программна средств для управления зональными сетями, построенными на базе необслуживаемых ыикропроцассоркых узлоп с рамках действующе* глобальной сети "Сирека-2". Специфика зональных сетей такого класса требует особо осторозяого и экономного обращения с их ресурсами. В рамках работы были исследованы в . практически реализованы некоторые средства и алгоритм управления зональным; сетями на микропроцессорных узлах. Конкретно было сделано:

1. Б результате анализа работ в областа контроля, диагностика, изменений и управления сетями ЭВМ с учетом специфики необслуживаемых микропроцессорных сетевых узлов сформулирована концепция построения системы управления зональной сеть».

2. На основе введенных базовых понятий произведено исследование вычислительного процесса в узлах зонально® сети, которое позволило сформулировать задачи по исследовании и совершенствованию компонент сети а предложить принципы построения системы управления сетью на базе необслуживаемых

микропроцессорных узлов.

3. Приведена аналитическая оценка потребной динамической буферной памяти узлов. На основе описанного в литературе алгоритма динамического подстанова страниц с учетом Фрагментирования оперативной и постоянной памяти в едином адресном пространстве обоснован безопасный с точки зрения блокировки выбор объема буферной памяти узла.

4. рассмотрена адресация информационных потоков в зональной сети, что позволило определить структуру.средств управления и их размещение в необслуживаемых микропроцессорных узлах.

5. Для зональной сети, построенной на базе необслуживаемых микропроцессорных узлов, предложена концепция системы управления, основанная на использовании единой сетевой технологической адресации всех компонент системы: администратора сети и резидентных частей в узлах.

6. Предложен алгоритм сканирующей диспетчеризации терминалов, подключаемых к узлам сети через устройства последовательного обмена, что позволило охватить средствами управления наряду с внешними устройствами, подключаемыми по сопряжению СЗ, внешние устройства, подключаемые по более гибкому стыку С2.

7. Предложен протокол межузловой связи через устройства последовательного обмена в рамках зональной сети ТУС, что обеспечило взаимодействие системы управления с интеллектуальными средствами (ЭВМ ЦОД) и магистральными каналами, подключаемыми по сопряжению С2.

8. Предложена структура центральной части системы управления -администратора сети - в постоянной памяти необслуживаемого микропроцессорного узла.

9. Предложена структура резидентных частей системы управления сетью, размещаемых в ПЗУ необслуживаемых микропроцессорных узлов зональной сети.

ю. Предложена концепция трехуровнего языка управления сетью с защитой от сшибок, что позволяет на практике осуществлять функции по сбору измерительных данных, диагностике и коррекции программно-аппаратных средств зональной сети с использованием оборудования необслуживаемых микропроцессорных узлов.

Разработанные программные средства реализованы и в течение ряда лет используются в нескольких зональных сетях системы "Сирена-2". Они позволяют, существенно . повысить пропускную способность и устойчивость работы программно-аппаратных компонент

сети.

ОПУБЛИКОВАННЫЕ РАБОТЫ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Белокриницкая Л.Б., Вертлиб В.д., Никифоров C.B. и др. "О возможности использования зональной сети передачи данных системы "Сирена-2" в интегрированной АСУ ГА" - Пятая Всесоюзная пкола-семикар по распределенным

автоматизированным системам массового обслуживания, Тезисы докладов,и., Институт проблем управления, 1988, с.22-23

2, Вертлиб В.А., Арахелян с.Г., Белокриницкая л.Б., Никифоров C.B. к др. "Вопросы реализации необслуживаемых узлов терминальной сетк автоматизированных систем массового обслуживания на бгое микро-ЭВМ" - X всесоюзное совещание по проблемам управления, Тезисы докладов, Книга 1, Алма-Ата, 1Я86, С.555-556.

3. Вертлиб В.А., Никифоров С.В. "Диалоговая программа оперативного доступа к памяти узлов терминальной сети" -Сетевая обработка информации, Материалы семинара, И.: МДНТП ИМ. Ф.Э. ДзержИНСКОГО, 1990, С.54-55.

4, Жожикашвилк В.А., вертлиб в.А., Никифоров с.в. "Программное обеспечение узла связи на микро-эвм для терминальной сети системы массового обслуживания" - Материалы международной научно-технической конференции "Программное обеспечение ЭВМ", кн. з, Калинин, 1984, с.65-66.

5. Конюхов С.Н., Никифоров C.B., Савинецкий А.Б., Твердохлебов A.C., Шипунов A.B. "Программное обеспечение узла вычислительной сети, ориентированной на терминалы" - третья школа по автоматизированным системам массового обслуживания, Тезисы докладов, Винница, 1983, с. 81-82.

8. Никифоров C.B. "Диалоговые средства оперативного доступа к памяти узлов терминальной сети" - четвертое всесоюзное совещание по распределенным вычислительным системам массового обслуживания, Тезисы докладов, Душанбе, 1991, с.58-60.

7. Никифоров C.B., Твердохлебов A.c., Еипунов A.B. "Реализация принципов структурного программирования при кодификации стандартных операционных систем сетевых процессоров" Вторая школа по автоматизированным системам массового обслуживания, Тезисы докладов, Фрунзе, 1980, с.ю.

8. A.C. 1536393 СССР, МКИ3 5G06 F13/00. Никифоров C.B. и др."Устройство для сопряжения ЭВМ с линиями связи" - 1990.

9. A.C. 1661777 СССР, МКИ3 G06 F13/00. Никифоров C.B. и др. "Устройство для сопряжения источника и приемника информации" - 1991.

Личный вклад. Все научные результаты, составляющие основное содержание диссертации, были получены автором самостоятельно. В работы, выполненные в соавторстве, внесен, следующий личный вклад: в [1] - предложены протоколы включения в зональную сеть новых абонентов по последовательному сопряжению;

в [2], [4] - предложена концепция включения средств управления сетью в программное обеспечение необслуживаемых микропроцессорных узлов;

в [3] - предложена концепция языка управления узлами зональной сети;

в [5], [7] - предложены и реализованы средства обслуживания очередей заявок, включаемые в качестве стандартных процедур в существующие операционные системы.

3ак.813. Тир. 80.

ИТ806, Москва ГСП-7, Профсоюзная, .65. Институт проблем управления