Proxy Cache szerverek hatékonyság vizsgálata

Átírás

1 Proxy Cahe zerverek hatékonyág vizgálata Performane Evaluation of Proxy Cahe Server Bérze Tamá, IFSZ KFT, Debreen Péterfia u. Sztrik Jáno, Debreeni Egyetem, Informatikai Kar. Bevezeté Az internet haználata az elmúlt években rohamoan növekedett. A felhaználók záma a 200-e 7 millióról 2002-re 590 millióra nőtt é beléek zerint 2006-ra eléri a 98 milliót. Figyelembe véve, hogy 996-ban mindözeen 0 millióan haználták az internetet, a növekedé üteme igen jelentő. A felhaználók zámának növekedéével párhuzamoan növekedett az internet forgalma i. Ennek hatáára egyre nagyobb igény mutatkozik a zínvonala é gyor internet elérére é kizolgálára. Az informáió kereée é letöltée közben a válaz a távoli Web zervertől a klien gépéig gyakran igen ok időt vez igénybe. A probléma egyik oka, hogy ugyanabban az időben ugyanazt a fájlt má felhaználó i le akarja tölteni. Ebből adódóan ugyanazon fájlok máolatai mennek kereztül a hálózaton, ez pedig a kizolgálái idő növekedéét eredményezi. Termézete megoldának mutatkozik az informáiók tároláa. Ennek egyik megoldái lehetőége a böngéző zoftverbe való implementálá. Ebben az eetben a tárolt adatokhoz azonban ak egy zemély férhet hozzá. Egy máik lehetőég Proxy Cahe zerver haználata. Jelen dolgozat élja ez utóbbi megoldá hatékonyágának vizgálata figyelembe véve.az idevágó eddigi munkákat, lád [2,,,5]. A felhaználó zemzögéből nézve lényegtelen, hogy az általa kereett fájl fizikailag hol található: egy Proxy Cahe zerveren (PCS) valahol a munkahelyének belő hálózatán vagy a világ túló felén egy távoli Web zerveren. A kereett dokumentum érkezhet a Web zervertől vagy a Proxy Cahe zervertől. Klien oldalról nézve a PCS funkiója ugyanaz mint egy Web zerveré valamint a Web zerver felől nézve a PCS ugyanúgy vielkedik mint egy klien. Feltételezzük, hogy a PCS felől érkező belő igények érkezée λ paraméterű Poion folyamatot követ, valamint a külő igények Λ paraméterű Poion folyamat alapján érkeznek a Web zerverhez.

2 . ábra 2. A modell Jelen ikkben a Boe é Cheng [2] által javaolt analitiku modellt módoítjuk. Az eredeti modellhez képet figyelembe vezük azokat a külő igényeket i melyek nem a PCS irányából érkeznek, hanem bármilyen má felhaználótól i, így ezek jelentően befolyáolhatják a válaz időket. A még realiztikuabb vizgálat érdekében, Boe é Cheng - modelltől eltérően, a Web zerver kapaitáát végenek vezük. Az. Ábra mutatja a módoított modellben egy igény lehetége útját a felhaználótól kiindulva egézen a vizaérkezéig. A jelöléek jelentée megtalálható az. Táblázatban. Proxy Cahe zervert haználva, ha egy fájlt le akarunk tölteni egy távoli Web zerverről előzör meg kell vizgálni, hogy a kereett dokumentum egy példánya megtalálható-e a PCSen (Ennek valózínűégét jelöljük p-vel). Amennyiben megtalálható, egy máolat továbbítódik a felhaználónak, míg amennyiben nem úgy az igény továbbítódik a Web zerverhez. Miután az igényelt fájl megérkezett a PCS-re egy máolat azonnal a felhaználóhoz kerül. A Proxy Cahe zerver hatékonyága a következő tényezőktől függ: a találati arány (a kért dokumentum milyen valózínűéggel található meg a PCS-en) a PCS ebeége a klien oldali ávzéleég a zerver oldali ávzéleég a külő igények intenzitáa a Web zerver karakteriztikája Legyen F a kereett dokumentumok átlago mérete. Az alábbiakban definiáljuk az. Ábrán zereplő változókat. 2

3 λ = p * λ; () ( p) λ2 = * λ; (2) λ = +Λ () λ2 ; Az egyene vonal ( λ ) reprezentálja azt az eetet, mikor a kereett dokumentum egy példánya megtalálható a PCS-en. λ 2 jelöli azon igények útját (zaggatott vonallal rajzolva), melyek nem találhatóak a Proxy zerveren, így ezen igények továbbítódnak a távoli Web zerverhez. λ reprezentálja a Web zerverhez érkező öze igény érkezéi intenzitáát. A Web zerverhez érkező igényeknek előzör fel kell állítaniuk egy TCP kapolatot. Legyen I ezen egyzeri iniializálához zükége idő. A várakozó igények tároláára zolgáló puffer kapaitáát jelöljük K-val. Annak a valózínűége, hogy a beérkező igényt a zerver elutaítja legyen P b. A Web zerver hatékonyágát a következő három jellemzővel írhatjuk le, lád [2], []: A zerver kimenő pufferének kapaitáa B, a tatiku zerver idő Y valamint a dinamiku zerver arány. Az M/M//K orbanállái modell alapján meghatározható a P b blokkolái valózínűég, vagyi annak a taionáriu valózínűége, hogy egy érkező igény a rendzerben K igényt talál, lád [], ahol = ( ) K ρ ρ P b ρ K + () ρ ( + B ) λ F Y =. (5) B Így a Web zerverhez érkező igények Poion folyamatot alkotnak ( P ) λ = (6) b λ intenzitáal. Az előzőekhez haonlóan a Proxy Cahe zerver karakteriztikáját a B, Y, paraméterhármaal határozhatjuk meg. Ha a felhaználó által kért fájl mérete nagyobb, mint a zerver kimenő puffere, akkor egy vizaatolái iklu kezdődik, mely addig tart, míg az igény kizolgáláa be nem fejeződik. Legyen B q = min, F annak a valózínűége, hogy a zerver az igényt előre ki tudja zolgálni é nem következik be vizaatolái iklu. Felhaználva az egyenúlyi egyenleteket kapjuk:

4 ' λ = qλ (7) ' ahol λ a Web zerver kizolgáló egyégéhez érkező igények intenzitáa figyelembe véve az eetleg bekövetkező vizaatolát. Jelölje T valamint T a válaz időt PCS haználata eetén, illetve annak hiányában. Boe é Cheng [2] gondolatmentét követve meghatározhatjuk a T valamint T értékeit, nevezeteen: F T = + p + B + λ λ I B F Y + (8) F F + ( p ) B λ B λ λ5 I B q B F Y + F Y + valamint, T = + F F B ( ) ( P b )( λ +Λ) + + λ +Λ I B q FY + (9) A fenti formulákhoz az alábbi magyarázatot fűzzük. A T válaz idő három rézből tevődik öze: Az elő annak az időtartama, míg eldől, hogy a Proxy zerver tartalmazza-e az igényelt fájlt. Ez a orbanállá elméletből jól imert M/M/ folyamat várakozái idejéből adódik, ahol λ az érkezéi intenzitá valamint a kizolgálái idő. A képlet máodik tagja annak a I válaz ideje, amikor az igény megtalálható a PCS-en, ahol a Proxy zerver kizolgálái ideje B F, valamint az utazái idő míg a dokumentum kereztül jut a klien B F* Y + hálózatán ( a klien ávzéleége).

5 A képlet harmadik tagja reprezentálja annak az igénynek a válaz idejét, mely nem található meg a PCS-en. Ez további három rézre bontható. Az elő az egyzeri TCP iniializálához zükége idő, a máodik a Web zervernél töltött idő, ahol a zerver kizolgáló egyégéhez ' λ érkező igények érkezéi intenzitáa λ =. q A harmadik tag harmadik réze, a PCS-hez vizaérkező igények klien felé való továbbítáának az időtartamát reprezentálja. PCS nélkül a modellünk a fentebb tárgyalt eetnek a leegyzerűített változata.. umeriku eredmények A numeriku zámítáokhoz a Boe é Cheng [2] ikkben közölt paraméter értékeket haználtuk: I = I = 0.00 máodper, B = B = 2000 byte, Y = Y = máodper, = = 250 Mbyte/, = 5 Kbit/ é = 28 Kbit/. Az ábrákon a telje válaz időt a belő igények érkezéi intenzitáának függvényében ábrázoltuk. Az öze tárgyalt grafikonon zaggatott vonal jelenti a telje válaz időt PCS létezéekor, míg a ima vonal a PCS nélküli válaz időt mutatja. p= 0., F = 5000, Λ= 00, K = 00 p= 0., F = 5000, Λ= 50, K = ábra. ábra A 2. é. Ábra eetén a PCS találati valózínűége 0., a kereett dokumentum mérete 5000 byte míg a Web zerver kapaitáa 00 igény volt. Mint látható, amennyiben a külő érkezéi intenzitá 00 igény/máodper (2. Ábra) úgy a PCS beiktatáa nagyobb válaz időket eredményez. Azonban ha megnöveljük a külő érkezéi intenzitát 50 igény/máodperre (. Ábra) érdekeebb válaz időket kapunk: Ki belő érkezéi intenzitá eetén ( λ < 70 ) a Proxy zerver haználata nagyobb válaz időket eredményez. Vizont ha a belő igények érkezéi intenzitáa nagyobb mint 70 igény/máodper a PCS hazna egyértelművé válik. 5

6 p= 0.25, F = 5000, Λ = 00, K = 00 p= 0.25, F = 5000, Λ = 50, K = 00. ábra 5. ábra A következő két ábrán (. Ábra, 5. Ábra) minden paramétert változatlanul hagytunk, kivéve a találati valózínűéget, melyet mindkét grafikon eetében 0.25-re emeltünk. Özehaonlítva a 2. é. Ábrákat láthatjuk, hogy a találati valózínűéget növelve ki külő érkezéi intenzitá eetén i minimáli előny mutatkozik PCS haználata eetén. Az 5. Ábrát megvizgálva láthatjuk, hogy nagyobb külő intenzitát é nagyobb találati valózínűéget haználva ( Λ = 50, p=0.25) a PCS jelenléte minden eetben kiebb válazidőt eredményez. Mint ahogyan a numeriku eredményekből látzik annak eldöntée, hogy megéri-e egy Proxy Cahe zervert üzemeltetni nagyban függ az Internetet haználók zokáaitól. Amennyiben a Proxy zervert haználók nagy valózínűéggel akarják ugyanazokat a dokumentumokat letölteni, vagy olyan oldalak iránt érdeklődnek melyek igen leterheltek a PCS haználata zámottevő javulát eredményezhet a válaz idők tekintetében.. Özefoglaló A Boe é Cheng [2] ikkben tárgyalt orbanállái modellt úgy módoítottuk, hogy figyelembe vettük a Web zerverhez érkező azon igényeket i, melyek nem a vizgált Proxy Cahe zerver felől érkeznek, valamint a Web zerver realiztikuabb vizgálata érdekében feltételeztük, hogy a zerver vége kapaitáú. A Proxy Cahe zerver hatékonyágának vizgálatához való paraméterek felhaználáával [2], [] kizámoltuk a válaz időt arra az eetre mikor haználtunk PCS-t illetve arra mikor nem. A numeriku eredmények alapján látzik, hogy annak eldöntée, hogy egy ég vagy intézmény zámára érdeme-e Proxy Cahe zervert üzemeltetni nagyban függ az internetezéi zokáoktól: milyen terheltégű oldalakat látogatnak, milyen gyakoriággal térnek viza ugyanarra a Webhelyre, tb. Általánoágban elmondhatjuk, hogy az érkezéi intenzitát növelve a válaz idők i nőni fognak függetlenül attól, hogy telepítettünk-e PCS-t vagy nem. Abban az eetben, ha a PCS találati valózínűége kii valamint a látogatott Web zerver ki terheltégű egyértelműen látzik, hogy PCS-t haználva nagyobb válaz időket kapunk. (2. Ábra). Még abban az eetben em egyértelmű a PCS haználatának előnye, ha a külő érkezéi intenzitát 50%-al 6

7 növeltük. Ebben az eetben ha a ég felől érkező igények intenzitáa nagyobb mint 70 igény/máodper, PCS-t haználva kiebb válaz időket kapunk. (. Ábra). Ha nagyobb a találati valózínűég valamit a külő igények érkezéi intenzitáa legalább 50 a Proxy Cahe zerver haználatának előnye egyértelmű. A numeriku eredményeket vizgálva láthatjuk, hogy a külő igények figyelembe vétele nagyban befolyáolja a kapott válaz időket. Ezen igények növeléével a Web zerver terheltége nő ezáltal a PCS haználatának előnye jobban megmutatkozik, főleg akkor amikor a találati valózínűég legalább λ Λ F P B B Jelüléek: A klientől érkező igények intenzitáa A külő igények érkezéi intenzitáa Az igényelt fájl mérete A PCS találati valózínűége A PCS kimenő puffere A Web zerver kimenő puffere I A PCS en való kereéi idő Y I Y A zerver tatiku ideje a PCS - eetén A PCS dinamiku zerver ideje Egyzeri kapolat iniializálái idő A Web zerver tatiku ideje A Web zerver dinamiku zerver ideje A klien ávzéleége A zerver ávzéleége. Táblázat Felhaznált irodalom: [] Bolh, G., Greiner, S., de Meer H., Trivedi K.S., Queueing etwork and Markov Chain, John Wiley and Son, ew York, 998 [2] Boe, I., Cheng, H.K., Performane model of a firm proxy ahe erver. Deiion Support Sytem and Eletroni Commere., 29 (2000), [] CaheFlow In., CaheFlow White Paper. available from htp://aheflow.om/tehnology/, 999 [] Menae, D.A., Almeida, V.A.F., Capaity Planning for Web Performane: Metri, Model, and Method. Prentie Hall., 998 [5] Slothouber, L.P. A model of Web erver performane. 5th International World Wide Web Conferene, Pari, Frane., 996 7