Proxy Cache Szerverek hatékonyságának vizsgálata The Performance of the Proxy Cache Server

Átírás

1 Proxy Cahe Szerverek hatékonyágának vizgálata The Performane of the Proxy Cahe Server Bérze Tamá, IFSZ KFT, Debreen Péterfia u. Sztrik Jáno, Debreeni Egyetem, Informatikai Kar. Bevezeté apjainkban az egyik leginkább közkedvelt informáiózerzéi lehetőég az internet haználata. Az internet gyor é egyzerű lehetőéget biztoít több ezer webzerver adatainak a megimeréére, letöltéére. Az internet haználata az elmúlt években rohamoan növekedett. A felhaználók záma a 200-e 7 millióról 2002-re 590 millióra növekedett. Beléek zerint 2006-ra az internetet haználók záma eléri a 98 milliót. Figyelembe véve, hogy 996-ban mindözeen 0 millió - an haználták az internetet, a növekedé üteme igen jelentékeny. 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 kereé é letölté 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 tulajdonképpen 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 előadá élja ez utóbbi megoldá hatékonyágának vizgálata. A felhaználó zemzögéből nézve lényegtelen, hogy az általa kereett fájl fizikailag hol található: egy Proxy Cahe Serveren (PCS) valahol a munkahelyének belő hálózatán vagy a világ túló felén egy távoli Web zerveren. A kereett dokumentum érkezhet a távoli Web zervertől vagy a Proxy Cahe Szervertől (PCS). Klien oldalról nézve a PCS funkiója ugyanaz mintegy Web zervernek valamint a Web zerver felől nézve ugyanolyan, mint egy klien. Feltételezzük, hogy az igények érkezéi intenzitáa λ paraméterű Poion folyamat valamint a külő igények érkezéi intenzitáa zintén Poion folyamat Λ paraméterrel.

2 Client network bandwidth 2 2 ' (-P b )λ 2 PCS Server network bandwidth ( q) ' 3 *P b 2 Iniliation ' λ 3 3 Web erver. ábra 2. A modell Jelen előadában a Boe é Cheng által kézített analitiku modellt egézítjük ki. Feltételezzük, hogy a távoli Web zerverhez má felhaználóktól i érkeznek kéréek, így jelen modellben figyelembe vezük ezen a külő igényeket i, valamint a még realiztikuabb vizgálat érdekében feltételezzük, hogy a Web zerver vége kapaitáú. Proxy Cah zervert haználva, ha egy fájlt le akarunk tölteni egy távoli Web zerverről előzör meg kell vizgálni, hogy a kereett fájl egy példánya megtalálható-e a PCS-en (Ennek valózínűégét jelöljük p-vel). Amennyiben a kereett dokumentum megtalálható a PCS-en, egy máolat továbbítódik a felhaználónak. Amennyiben a PCS-en nem található meg, az igény továbbítódik a távoli Web zerverhez. Miután az igényelt fájl megérkezett a PCS-re egy máolat azonnal a felhaználóhoz kerül. A Proxy Cahe Server 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 Az.-e ábra mutatja egy igény lehetége útját a felhaználótól kiindulva egézen a vizaérkezéig. Legyen F a kereett dokumentumok átlago mérete. Az alábbiakban definiáljuk az ábrán zereplő változókat. λ = p * λ; () ( ) λ2 = p * λ; (2) 2

3 λ = +Λ (3) 3 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 zervernek. λ jelöli a Web zerverhez érkező öze igény érkezéi intenzitáát. A Web zerverhez 3 érkező igényeknek előzör fel kell állítaniuk egy TCP kapolatot. Legyen I ezen egyzeri iniializálához zükége idő. A várakozó igények tároláára zolgáló puffer kapaitáa legyen K. Legyen P b annak a valózínűége, hogy a beérkező igényt a zerver elutaítja. A Web zerver hatékonyágát a következő három jellemzővel írhatjuk le []: A zerver kimenő pufferének kapaitáa B, a tatiku zerveridő Y valamint a dinamiku zerver arány. Az M/M//K orbanállái modell alapján meghatározható a valózínűég: P b ahol ( ρ ) * ρ K P b = P( =K) = ρ K + () P b ( B ) λ F Y + 3 = (5) B így látható, hogy a Web zerver pufferéhez érkező igények intenzitáa Poion folyamat ( ) λ = Pb * λ3 (6) intenzitáal. Az előzőekhez haonlóan a Proxy Cahe Szerver 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 (6) annak a valózínűége, hogy a zerver az igényt előre ki tudja zolgálni é nem következik be vizaatolái iklu. Jelöljük λ -vel a Web zerver kizolgáló egyégéhez érkező ' igények intenzitáát figyelembe véve az igények eetlege vizaatoláát. Felhaználva az egyenúlyi egyenleteket kapjuk: λ = (7) ' q * λ A fenti eredményeket felhaználva kapjuk egy igény válazidejét. Jelölje válazidőt PCS haználata eetén, illetve PCS hiányában: T valamint T a 3

4 T F = + p* + B λ λ + I B F * Y + F + ( p )* B λ B λ3 λ5 I B q B F * Y + F * Y + F (8) valamint, T = + F F B ( ) ( Pb )* ( λ ) + + (9) +Λ λ +Λ I B q F* Y + A T válazidő 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 I kizolgálái idő. A képlet máodik tagja annak a válazideje, amikor az igény megtalálható a B F PCS-en, ahol a Proxy zerver kizolgálái ideje, valamint az utazái B F* Y + idő míg az igényelt fájl kereztüljut a klien hálózatán ( a klien ávzéleége). A képlet harmadik tagja reprezentálja annak az igénynek a válazidejét, mely nem található meg a PCS-en. Ez további három rézre bontható. Az elő az egyzeri TCP iniializálához zükége idő, a máodik a kizolgálóegyégnél töltött idő, ahol a Web zerver kizolgáló ' λ egyégéhez érkező igények érkezéi intenzitáa λ =, mely már tartalmazza a q vizaatolái iklu intenzitáát. A harmadik tag harmadik réze a fentiekhez haonlóan, a PCS-hez vizaérkező igények klien felé való továbbítáának az időtartamát tartalmazza. Proxy zerver nélkül a modellünk a fentebb tárgyalt modellnek a leegyzerűített változata.

5 3. umeriku eredmények A numeriku zámítáokhoz a Boe é Cheng [], [3] által haznált paraméterértékeket haználjuk: I = I = 0.00 máodper, B = B = 2000 byte, Y = Y = máodper, = = 250 Mbyte/, = 5 Kbit/ é = 28 Kbit/. Az öze tárgyalt grafikonon zaggatott vonallal ábrázoltuk a telje válazidőt PCS létezéekor, míg a ima vonal a PCS nélküli válazidőt mutatja. p = 0., F = 5000, Λ = 00, K = 00 p = 0., F = 5000, Λ = 50, K = 00 Kép 2. Kép3 Mind a két fenti grafikon eetében a találati valózínűég 0., az igényelt fájlok mérete 5000 byte, a Web zerver kapaitáa K=00. Mint látható, amennyiben a külő érkezéi intenzitá 00 igény/máodper úgy a PCS beiktatáa nagyobb válazidőket eredményez. Vizont ha megnöveljük a külő érkezéi intenzitát 50-re úgy λ = 70 igény/ fölött a PCS hazna egyértelművé válik. p = 0.25, F = 5000, Λ = 00, K = 00 p = 0.25, F = 5000, Λ = 50, K = 00 Kép. Kép5. 5

6 A következő két grafikonon (Kép., Kép 5.) minden paramétert változatlanul hagytunk, kivéve a találati valózínűéget, melyet mindkét eetben 0.25-re emeltünk. Mint ahogyan látható, mot már a kiebb külő érkezéi intenzitá eetén i egy minimáli hazna van, ha PCS-t haználunk, nagyobb külő érkezéi intenzitá eetén pedig a PCS előnye nyilvánvaló. Mint ahogyan a numeriku eredményekből látzik annak eldöntée, hogy megéri-e egy Proxy Cahe Szervert üzemeltetni nagyban függ az Internetet haználók zokáaitól. Amennyiben a Proxyt haználók nagyobb valózínűéggel akarnak ugyanazon dokumentumokat letölteni, vagy olyan oldalak iránt érdeklődnek melyek igen leterheltek a PCS haználata zámottevő javulát eredményezhet a válazidők tekintetében. λ Λ F P B B 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: [] Boe, I., Cheng, H.K., Performane model of a firm proxy ahe erver. Deiion Support Sytem and Eletroni Commere., 29 (2000), [2] CaheFlow In., 999. CaheFlow White Paper. Avaiable from htp://aheflow.om/tehnology/ [3] Menae, D.A., Almeida, V.A.F., Capaity Planning for Web Performane: Metri, Model, and Method. Prentie Hall., (998) [] L.P. Slothouber, A model of Web erver performane. 5th International World Wide Web Conferene, Pari, Frane., (996) [5] C. Aggarwal, J.L. Wolf, P.S. Yu, Cahing on the World Wide Web, IEEE Tranation on Knowledge and Data Engineering (999) 6