Netzwerkauslegung per Programm:

Die Antwortzeit ist keine Zufallsgröße

20.11.1981

Netzwerke haben heute ein deutlich sichtbares Eigenleben entwickelt, das Repertoire der einzusetzenden Komponenten ist umfangreicher, Netzwerkplanungen sind komplexer geworden. Damit müssen die Hilfsmittel zur Leistungsanalyse von Netzwerken und zur Berechnung des Antwortzeitverhaltens auch komfortabler sein als die bisher eingesetzten Techniken, bei denen Erfahrungswerte die wesentliche Rolle spielen.

Eine Nachricht, die von einem Bildschirmgerät abgeschickt wird durchläuft auf ihrem Weg zum verarbeitenden Hostsystem konkurrierend mit anderen Nachrichten verschiedene Komponenten durchaus unterschiedlichen Verhaltens: Einzel-DÜ-Leitungen, Hard- und Software eines Konzentrators, DÜ-Trunk-Verbindungen, Hard- und Software von Knoten- und Vorschaltrechnern. In die Ermittlung der Antwortzeit für eine Nachricht gehen die Charakteristiken all dieser Geräte und ihre Belastungssituationen mit ein. Zwar lassen sich die einzelnen Zeitanteile auch hier erfolgreich mit Hilfe der Warteschlangenformeln manuell ermitteln, jedoch läßt die Vielzahl der Einfluß ausübenden Komponenten die Verwendung eines analytischen Modells, welches die Warteschlangenformeln in Form eines Programmes kombiniert, als zweckmäßig erscheinen.

Der Prozeß der Netzwerkauslegung reduziert sich damit auf die Beschickung dieses Modells mit Parametern. Modifikationen innerhalb des Netzwerkes lassen sich somit sehr schnell nachvollziehen und von ihren Auswirkungen her überblicken.

Bei Sperry Univac wird neben anderen ein Netzwerk-Analyse-Programm NAP erfolgreich eingesetzt.

Wie in 1 dargestellt, werden dem Modell zwei Gruppen von Parametern übergeben: Die erste Gruppe beschreibt die Last oder Workload, die auf ein Netzwerk zukommt; das sind zum Beispiel Ankunftsraten und Längen von Ein- und Ausgabenachrichten, das sind Angabeln über den Lasttyp (Dialog-, Transaktions-, RJE-Betrieb) und eventuelle Nachrichtenprioritäten.

Die zweite Gruppe, die sogenannten Systemparameter, beschreiben das Netzwerk in seinen Hard- und Software-Komponenten. Dazu gehören unter anderem, die Festlegung der Struktur des Netzwerkes, die Anzahl, Art und Geschwindigkeit der Übertragungsstrecken, Kenndaten und Pfadlängen der einzelnen DÜ-Rechner.

Als Ergebniswerte liefert das Modell Aussagen über Bedienungszeiten, Antwortzeiten, Durchsatzwerte, Speichererfordernisse, Auslastungen und Wartezeiten und entsprechende Verteilungen.

Abb. 2 zeigt einen Ausschnitt aus den ermittelten Zeitgrößen, wobei für verschiedene Typen von Terminals in einem Netzwerk mit Direkt- und Konzentrator-Anschluß der Durchschnitts- und der 90-Prozent-Wert (das heißt 90 Prozent aller Zeiten sind kleiner oder gleich dem angegebenen Wert) für die Netzwerklaufzeit und die Antwortzeit (FC-Time = First Character Response Time) angegeben sind.

Wie aufschlußreich die leicht zu ermittelnden Ergebniswerte von NAP sein können, zeigen die Abbildungen 3 und 4.

In Abb. 3 ist ein Netzwerk, bestehend aus 4 Lastquellen (zum Beispiel Cluster Controller) und einem als Front-end arbeitenden DÜ-Rechner dargestellt, die durch 4 einzelne Strecken der Geschwindigkeit 9600 Bps verbunden sind. An jeder Lastquelle wird 1 Transaktion pro Sekunde abgeschickt, mit 500 Zeichen Eingabe und 500 Zeichen Ausgabe. Die vom Modell errechneten Leitungsauslastungen liegen bei je 83,3 Prozent, die Antwortzeiten im Mittel bei 2,94 Sekunden und der 95-Prozent-Wert bei 6,08 Sekunden.

Führt man nun (so das örtlich möglich ist) die Gesamtheit der 4 einzelnen Lastquellen (4 Transaktionen pro Sekunde) über eine aus 4 Leitungen bestehende Trunkverbindung so ist dieser Trunk zwar auch zu 83,3 Prozent belastet, der Mittelwert der Antwortzeiten ist aber mehr als halbiert, nämlich 1,45 Sekunden und der 95 Prozent-Wert liegt bei 2,36 Sekunden.

Bei den Netzwerken spiegelt sich deutlich ein der Entwicklung der Zentralrechner vergleichbarer Prozeß wider, wie Abb. 5 zeigt.

Wurden ursprünglich die Leitungen mit Circuit-Switching-Technik betrieben wie die Basis-Hardware der Zentralrechner im Monoprogramming, so brachte die Einführung des Packet Switching einen ähnlichen Schritt wie das Multiprogramming bei den Rechnern.

Ganz entsprechend läuft die Entwicklung der Netzwerke in Algorithmen, Werkzeugen und Methoden weiter. Was für Zentralrechner selbstverständlich ist, nämlich die Auslegung mit analytischen Modellen, sollte auch für heutige Netzwerke übliche Praxis werden.

*Hans-Joachim Adler ist Produkt-Manager bei Sperry Univac, Sulzbach, und Referent bei der GES mbH, Allensbach.