Análisis de Rendimiento de Redes<br />Carlos Armas<br />Roundtrip Networks <br />Hervey Allen<br />NSRC<br />Preparado con...
Contenido<br />Planificación de la gestión del rendimiento<br />Métricas<br />Red<br />Sistemas<br />Servicios<br />Ejempl...
Planificación<br />Propósito<br />Establecerestadoestable (línea base)<br />Diagnóstico de fallas, <br />Anticiparcrecimie...
Métricas<br /><ul><li>Rendimiento de red
Capacidad del canal:
nominal y efectiva
Utilización del canal
Retardo y “parpadeo” (jitter)
Pérdida de paquetes y errores
Rendimiento de sistemas
Disponibilidad
Memoria, utilización y carga de CPU
Utilización de dispositivos de entrada/salida
Rendimiento de servicios
Disponibilidad
Tiempo de acceso y carga</li></li></ul><li>Métricas de rendimiento de red máscomunes<br /><ul><li>Relativas al tráfico:
Bits porsegundo
Paquetesporsegundo
Paquetesunicast vs. paquetesno-unicast
Errores
Paquetesdescartados
Flujoporsegundo
Tiempo de ida y vuelta (RTT)
Dispersión del retardo (parpadeo o “jitter”)</li></li></ul><li>Capacidad Nominal del Canal <br /><ul><li>Máximacantidad de...
Ejemplo: bits porsegundo, paquetesporminuto
Depende de:</li></ul>Ancho de banda del mediofísico<br />Cable<br />Ondaselectromagnéticas<br />Fibraóptica<br />Líneas de...
Capacidadefectiva del canal<br />Fracción de la capacidad nominal <br />CapacidadEfectiva = N x CapacidadNominal<br />(Sie...
Utilización del canal<br />Fracción de la capacidad nominal de un canal queestásiendorealmenteutilizada<br />Planificación...
95-Percentile<br />Percentile: Valormáximo de ciertoporciento de unamuestra<br />95-percentile de uso del canal:<br /><ul>...
En el 95% de lasmuestras, el valorobservadoesigual o menorqueestevalor.
El 5% de lasmuestrasrestantes se descartan, suponiendoanomalias de uso.
Importancia en lasredes de datos
Medidadelautilizaciónsostenidadel canal
Muchos ISPs la utilizancomomedidaparafacturación  de servicios</li></li></ul><li>Facturación  95-Percentile<br /><ul><li>P...
Tanfrecuentecomocada 5 minutos
Al final del mes, el 5% de los valoresmás altos se descarta
El más alto de los valoresrestantes (N) es el usomedido a 95-percentile
Puede ser valor de entrada o salida  (se mide en ambasdirecciones)
Se factura al cliente:  N x Costoporunidad
(ejemplo: 40 Mbit/s x $30.00 Mbits = $120.00 al mes)</li></ul>5% se descarta<br />El valor más alto despues de descartar  ...
bps vs. pps => tamaño del paquete<br />
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Analisis de rendimiento de red

  1. 1. Análisis de Rendimiento de Redes<br />Carlos Armas<br />Roundtrip Networks <br />Hervey Allen<br />NSRC<br />Preparado con materiales de: <br />Carlos Vicente<br />Servicios de Red/Universidad de Oregon<br />
  2. 2. Contenido<br />Planificación de la gestión del rendimiento<br />Métricas<br />Red<br />Sistemas<br />Servicios<br />Ejemplos de mediciones<br />
  3. 3. Planificación<br />Propósito<br />Establecerestadoestable (línea base)<br />Diagnóstico de fallas, <br />Anticiparcrecimiento de demanda<br />A quiénvadirigida la información?<br />Gerencia, <br />NOC y personal técnico, <br />Clientes<br />Alcance<br />Impacto en los dispositivos (medidos y de medición)<br />Balance entre cantidad de información y tiempo de recolección<br />
  4. 4. Métricas<br /><ul><li>Rendimiento de red
  5. 5. Capacidad del canal:
  6. 6. nominal y efectiva
  7. 7. Utilización del canal
  8. 8. Retardo y “parpadeo” (jitter)
  9. 9. Pérdida de paquetes y errores
  10. 10. Rendimiento de sistemas
  11. 11. Disponibilidad
  12. 12. Memoria, utilización y carga de CPU
  13. 13. Utilización de dispositivos de entrada/salida
  14. 14. Rendimiento de servicios
  15. 15. Disponibilidad
  16. 16. Tiempo de acceso y carga</li></li></ul><li>Métricas de rendimiento de red máscomunes<br /><ul><li>Relativas al tráfico:
  17. 17. Bits porsegundo
  18. 18. Paquetesporsegundo
  19. 19. Paquetesunicast vs. paquetesno-unicast
  20. 20. Errores
  21. 21. Paquetesdescartados
  22. 22. Flujoporsegundo
  23. 23. Tiempo de ida y vuelta (RTT)
  24. 24. Dispersión del retardo (parpadeo o “jitter”)</li></li></ul><li>Capacidad Nominal del Canal <br /><ul><li>Máximacantidad de datostransmitidosporunidad de tiempo
  25. 25. Ejemplo: bits porsegundo, paquetesporminuto
  26. 26. Depende de:</li></ul>Ancho de banda del mediofísico<br />Cable<br />Ondaselectromagnéticas<br />Fibraóptica<br />Líneas de cobre<br />Capacidad de procesamiento de elementostransmisores<br />Eficiencia de los algoritmos de acceso al medio<br />Mecanismos de codificación de canal <br />Mecanismos de compresión de datos<br />
  27. 27. Capacidadefectiva del canal<br />Fracción de la capacidad nominal <br />CapacidadEfectiva = N x CapacidadNominal<br />(Siempre N < 1)<br />Afectadopormuchosfactores<br />Cargaadicional de procesamiento en lasvariascapas OSI<br />Limitaciones de procesamiento en dispositivos<br />Memoria, CPU, otros<br />Eficiencia del protocolo de transmisión<br />Control de flujo<br />Enrutamiento<br />
  28. 28. Utilización del canal<br />Fracción de la capacidad nominal de un canal queestásiendorealmenteutilizada<br />Planificación: <br />Quétasa de crecimientotiene la demanda?<br />Cuándocomprarmáscapacidad?<br />Dóndeinvertir en actualizaciones?<br />Resolución de problemas:<br />Detectarpuntos de bajacapacidad (“cuellos de botella”)<br />
  29. 29. 95-Percentile<br />Percentile: Valormáximo de ciertoporciento de unamuestra<br />95-percentile de uso del canal:<br /><ul><li>Se usacomunmentecomomedida de la utilización del canal
  30. 30. En el 95% de lasmuestras, el valorobservadoesigual o menorqueestevalor.
  31. 31. El 5% de lasmuestrasrestantes se descartan, suponiendoanomalias de uso.
  32. 32. Importancia en lasredes de datos
  33. 33. Medidadelautilizaciónsostenidadel canal
  34. 34. Muchos ISPs la utilizancomomedidaparafacturación de servicios</li></li></ul><li>Facturación 95-Percentile<br /><ul><li>Proveedortomamuestras de consumo de ancho de banda
  35. 35. Tanfrecuentecomocada 5 minutos
  36. 36. Al final del mes, el 5% de los valoresmás altos se descarta
  37. 37. El más alto de los valoresrestantes (N) es el usomedido a 95-percentile
  38. 38. Puede ser valor de entrada o salida (se mide en ambasdirecciones)
  39. 39. Se factura al cliente: N x Costoporunidad
  40. 40. (ejemplo: 40 Mbit/s x $30.00 Mbits = $120.00 al mes)</li></ul>5% se descarta<br />El valor más alto despues de descartar el 5% de los valoresmás altos se convierte en la medida de uso de ancho de banda a facturar<br />
  41. 41. bps vs. pps => tamaño del paquete<br />
  42. 42. Retardoextremo-a-extremo<br />El tiempotranscurrido en transmitir un paquete de fuente a destino final<br /><ul><li>producidoporunaaplicación, entregado al sistemaoperativo,
  43. 43. pasado a la tarjeta de red, codificado,
  44. 44. transmitidopor el mediofísico,
  45. 45. recibidopor un equipointermedio (switch, router), analizado,
  46. 46. retransmitido en otromedio...etc., etc.
  47. 47. La mediciónmáscomúnes de ida y vuelta (RTT)
  48. 48. El utilitarioping se usaparamediresta variable</li></li></ul><li>Medición histórica de Retardo<br />
  49. 49. Tipos de Retardo<br /><ul><li>Componentes del retardo extremo a extremo:
  50. 50. Retardo de Procesamiento
  51. 51. Retardo de Colas
  52. 52. Retardo de Transmisión
  53. 53. Retardo de Propagación</li></li></ul><li>Retardo de Procesamiento<br /><ul><li>Tiemporequerido en analizar el encabezado y decidir a dóndeenviar el paquete</li></ul>(ej. decisión de enrutamiento)<br /><ul><li>En un enrutador, depende de
  54. 54. número de entradas en la tabla de rutas,
  55. 55. implementación (estructuras de datos),
  56. 56. recursos del dispositivo
  57. 57. Puedeincluir la verificación de errores</li></li></ul><li>Retardo de Colas<br /><ul><li>Tiempo en que el paquete espera en un búfer hasta ser transmitido
  58. 58. El número de paquetes esperando en cola dependerá de la intensidad y la naturaleza del tráfico
  59. 59. Los algoritmos de colas en los enrutadores intentan adaptar estos retardos a ciertas preferencias, o imponer un uso equitativo</li></li></ul><li>Retardo de Transmisión<br />Tiemporequeridoparapasartodos los bits de un paquete a través del medio de transmisión<br /> d = L/R<br /><ul><li>R= tasa de bits, (o velocidad de transferencia de datos)
  60. 60. L=Longitud del paquete,
  61. 61. d = retardo</li></ul>Para transmitir 1024 bits utilizando Fast Ethernet (100 Mbps):<br />d = 1024/1x10e8 = 10.24 microsegundos<br />
  62. 62. Retardo de Propagación<br />Unavezque el bit de datoentra al mediofísico, el tiempotranscurrido en supropagaciónhasta el final del medio<br />La velocidad de propagación del enlace dependefundamentalmente de la longitud del mediofísico<br />Velocidadcercana a la velocidad de la luz en la mayoría de los casos<br />Dp = d/s<br /> d = distancia, <br /> s = velocidad de propagación<br />
  63. 63. Transmisión vs. Propagación<br /><ul><li>Puede ser confuso al principio</li></ul>Ejemplo:<br /><ul><li>Dos enlaces de 100 Mbps:
  64. 64. Via fibraóptica de 1 Km de longitud
  65. 65. Via satélite, con unadistancia de 30Km entre estación base y satélite
  66. 66. Para dos paquetes del mismotamaño, cuáltiene mayor retardo de transmisión? Y propagación?</li></li></ul><li>Pérdida de paquetes<br /><ul><li>Ocurrenpor el hecho de quelas colas (búfers) no son infinitas
  67. 67. Cuando un paquetellega a una cola y éstaestállena, el paquete se descarta.
  68. 68. La pérdida de paquetes, si ha de ser corregida, se resuelve en capassuperiores (transporte o aplicación)
  69. 69. La corrección de pérdidas, usandoretransmisión, puedecausaraúnmáscongestiónsi no se ejercealgúntipo de control</li></li></ul><li>Jitter<br />
  70. 70. Control de Flujo y Congestión<br /><ul><li>Limitar la tasa de envío porque el receptor no puede procesar los paquetes a la misma velocidad que los recibe
  71. 71. Limitar la tasa de envío del emisor porque existen pérdidas y retardos en el trayecto</li></li></ul><li>Controles en TCP<br /><ul><li>IP implementa un servicio no-orientado a conexión
  72. 72. No existeningúnmecanismo en IP queresuelvalascausas de la pérdida de paquetes
  73. 73. TCP implementa control de flujo y congestión
  74. 74. En los extremos, porque los nodosintermedios en la capa de red no hablan TCP</li></li></ul><li>Flujo vs. Congestión en TCP<br />Flujo: controladopor los tamaños de ventana (RcvWindow) enviadospor el receptor<br />Congestión: controladopor el valor de ventana de congestión (CongWin)<br /><ul><li>Mantenidoindependientementepor el emisor
  75. 75. Varía de acuerdo a la detección de paquetesperdidos
  76. 76. Timeout o la recepción de tres ACKs repetidos
  77. 77. Comportamientos:
  78. 78. Incrementoaditivo / Decrementomultiplicativo (AIMD)
  79. 79. Comienzo lento (Slow Start)
  80. 80. Reacción a eventos de timeout
  81. 81. Ver: RFC 2581, y 2001
  82. 82. “Internetworking with TCP/IP” – Douglas Comer</li></li></ul><li>Diferentes algoritmos de Control de Congestión en TCP<br />
  83. 83. Métricas para sistemas<br />Disponibilidad<br />En sistemas Unix/Linux:<br />Uso del CPU<br />Kernel, System, User, IOwait<br />Uso de la Memoria<br />Real y Virtual<br />Carga (load)<br />
  84. 84. Disponibilidad<br />
  85. 85. Uso del CPU<br />
  86. 86. Memoria<br />
  87. 87. Carga (load)<br />
  88. 88. Métricas de Servicios<br />La clave está en elegir las métricas más importantes para cada servicio<br />Preguntarse:<br />Cómo se percibe la degradación del servicio?<br />Tiempo de espera?<br />Disponibilidad?<br />Cómo justifico mantener el servicio?<br />Quién lo está utilizando?<br />Con qué frecuencia?<br />Valor económico?<br />
  89. 89. Utilización de servidor web<br />
  90. 90. Tiempo de respuesta(servidor web)<br />
  91. 91. Tiempo de Respuesta (servidor DNS)<br />
  92. 92. Métricas de DNS<br />
  93. 93. Métricas de DNS<br />
  94. 94. Métricas de Servidor de Correo<br /><ul><li>Contadores por mailer (local, esmtp, etc.)
  95. 95. Número de mensajes recibidos/enviados
  96. 96. Número de bytes recibidos/enviados
  97. 97. Número de mensajes denegados
  98. 98. Número de mensajes descartados
  99. 99. Muy importate: Número de mensajes en cola</li></li></ul><li>Estadísticas de Sendmail<br />
  100. 100. Métricas de Web Proxy<br />Número de peticionesporsegundo<br />Peticionesservidaslocalmente vs. re-enviadas<br />Diversidad de los destinos web<br />Eficiencia de nuestro proxy<br />Número de elementosalmacenados en memoria vs. disco<br />
  101. 101. Estadísticas de Squid<br />
  102. 102. Estadísticas de DHCP<br />
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