《网络规划与设计教程》第5章：流分析

第5章：流分析

内容提要流概念及特性流模式流标识流组合和流优先化流分析指导及实践内容提要流概念及特性流模式流标识流组合和流优先化流分析指导及实践流概念及特性什么是流流（flow）：单一会话期间在网络上传输的应用或协议数据流。也称为通信流或者数据流，是具有共同属性的一组网络通信量，这些共同属性可以是源/目的地址、信息类型、通信方向或者其他端到端信息等。流是源或目的应用/主机之间的端到端的信息。在链路和网络上都可检测到.流方向按照数据流向，流可以分成单向流和双向流。数据源和数据宿数据源和数据宿是为流提供方向属性的实体

数据源产生网络数据数据宿从网络中接收数据流性能每个应用流在容量、延迟和可靠性等方面的性能需求——需求分析获得。流的容量：应用所需的带宽；流的延迟：应用的响应时间；可靠性：主要指可用性指标。需要描述应用的服务质量（QoS）需求特征。流类型单一流和复合流按数据流的复合特性分一般流和关键流按应用流的重要性划分单一流和复合流单一流：一个单独的应用的流，是通信流的一个基本单元。具有不同的流特性Best-effort应用.有特定性能要求的应用复合流共享同一路径、链路或网络的单一流的组合仅对Best-effort应用流才能加以组合。有特定性能要求的应用流只能以单一流的形式存在。用于容量规划.按不同的复合层次，复合流可分为组合流（compositeflow）和骨干流（backboneflow）。单一流和复合流有保证的服务需求的单一流

复合流的例子关键流服务于重要的用户，对应于企业重要应用的流。通常是那些在速率、实时性、交互性等方面具有更高、更严格的性能需求的应用流。对流进行排序时，关键流和带有服务质量保证要求的单一流通常需要优先考虑。在很多时候，关键流是有保证需求的单一流，即二者通常是一致的。流模式对等模式流模式客户/服务器模式流模式层次化客户／服务器模式流模式分布式计算模式流标识在位置图上确定应用流的分布情况及流方向并加以标注，确定流的性能特性，确定流的汇聚点。流标识通常基于应用地图、应用需求描述、应用流模式、应用性能等。流标识的常用方法包括：标识一个特定的应用流开发流模板结合源和宿特性映射流选择前N个应用流进行标识如何标识应用流？示例：数据迁移应用根据需求分析，对于每个应用的单个会话，发生3个流：

1、从用户设备分段传输数据容量：100Kb／s；延迟：未知；可靠性：l00％

2、在服务器之间迁移数据容量：500Kb／s；延迟：未知；可靠性：100％

3、将数据迁移到远程存储位置容量：10Mbps；延迟：未知；可靠性:100％应用1应用2绘制应用地图用户设备到第三方存储服务器之间的流视频设备到存储服务器之间的流在地图中映射应用1的流应用流的映射可以是：设备之间楼宇之间用户设备到存储服务器之间的流用户设备到存储服务器之间的流用户设备到存储服务器之间的流服务器之间的流在图中标识流性能细化流标识引入了流汇聚点开发流模板

使用模板标记应用流：同一组应用会应用到一个用户组或者整个用户集合上；不同的流具有相同的性能需求应用到具有相同性能特性的多个流上的一个模板结合源和宿特性映射流在应用2地图中映射带有数据源和数据宿的应用流简化标识应用流将应用1和应用2简化标识在同一地图中选择前N个应用流加以标识选择前N个应用，在地图上标识应用流；TopN代表了网络中最重要的需求；确定原则：“前N个”应用是网络性能的驱动者，满足了这些应用的需求，很可能也就满足了该网络中所有应用的需求。流组合和流优先化流组合流优先化流描述流组合概念

流组合方式对应于应用的性能分类方法,将应用流分为:“尽力而为”流:容量(capacity)“可预测”流:容量、延迟和RMA“有保证”流：容量、延迟和RMA流组合是指将出现在网络路径中的不同部分（对应于位置图上不同层次汇聚点处）的所有应用流按这三种类型加以组合形成不同类型的通信流。不同类型流组合后应体现不同的性能需求.流组合计算方法流组合计算方法又称为流描述算法(FlowspecAlgorithm)，是以某种方式组合性能需求以描述一个流或一组流的优化复合性能的一种机制。

组合流计算应用以下规则：

“尽力而为”流组合：仅组合“容量”

“可预测”流：使用所有可能的性能需求参数，包括容量、延迟和RMA。为每一特性组合性能需求，以最大化可预测通信流的整体性能。

“有保证”流：单独列出每个流，并独立考虑单一流的性能需求。

一部分流描述的流组合计算所有“尽力而为”类型的流的容量被简单地相加：CBE结果:得到网络的基本容量需求

.两部分流描述的流组合计算所有“尽力而为”流的容量量加在一起：Cp所有“可预测”流的容量量加在一起：CBE取所有可预测单一流延迟需求中最小延迟（最高性能的延迟）作为复合流的可预测延迟:Dp=DMIN；可预测复合流的RMA的计算方法是取所有RMA需求中最大的RMA（最高性能的RMA）作为复合流的可预测RMA:Rp=RMAX。结果:得到网络的基本容量需求，最小延迟和最大可靠性需求。多部分流描述的流组合计算计算“尽量而为”流组合和“可预测”流组合；列出每个“有保证”的流的需求：capacity,reliabilityanddelay.Ri，Ci

，Di开发一支持“有保证”的流的需求的服务规划。流优先化流优先化是指确定通信流的优先级。其目的是确定哪个流应获得最大的资源以及哪个流应首先获得资源，以便网络设计能更好地代表用户、应用和设备的需求。根据其重要性对流分级。一些常用的优先化准则包括：业务目标以及流对业务的影响；政治目标；流的一个或者多个性能(容量、延长、RMA等性能的一个子集)；应用流的安全需求；与应用流相关的用户、应用或设备的数量。流优先化方法：使用多个参数进行优先化，也可以采用多个层次进行优先化。常见的方法是根据流所支持的用户数量来开始优先化，然后再添加其它参数，如性能需求。流优先化的例子（1）流ID性能需求用户数量预算（美元）优先级可靠性容量延迟CF2N/A100Kb/s100ms2100$274K1CF199.95%500Kb/s100ms1750$228K2F1N/A1.2Mbps10ms1200$157K3F299.5%100Kb/sN/A550$72K4F399.5%15Kb/s100ms100$13K5CF3N/A3Mbps100ms50$6K6网络项目的整个预算为75万美元根据用户的数量对流进行优先化流优先化的例子（2）流ID性能需求用户数量预算（美元）优先级可靠性容量延迟CF199.95%500Kb/s100ms1750$375K1F299.5%100Kb/sN/A550$141K2F399.5%15Kb/s100ms100$141K2F1N/A1.2Mbps10ms1200$31K3CF2N/A100Kb/s100ms2100$31K3CF3N/A3Mbps100ms50$31K3网络项目的整个预算为75万美元根据可靠性对流进行优先化流描述对应用流进行组合后所产生的通信流可以定义三种类型的流描述

(flowspec)流描述类型描述内容性能一部分1．组合“尽力而为”单一流形成“尽力而为”复合流；仅有容量两部分1．组合“尽力而为”流形成“尽力而为”复合流；2．组合“可预测”流形成“可预测”复合流可靠性、容量和延迟多部分1．组合“尽力而为”流形成“尽力而为”复合流；2．组合“可预测”流形成“可预测”复合流3．“有保证”单一流可靠性、容量和延迟流分析指导及实践流分析步骤流分析举例流分析步骤根据流概念及流分析的方法，从实践指导的角度归纳流分析的一般步骤和过程如下：基于需求分析中各类应用需求及性能分析的结果。选择那些对网络设计产生重要影响的应用。确定每个应用流的特性，包括流方向、流性能、流模式等。按应用的流量分布特征，确定流模式，将每一个应用的流归类为终端／主机型，客户机/服务器型，对等型，或分布式计算型等。在必要时需要根据应用特性开发特定的流模式。将应用流映射到基于位置的图上，可根据需求表现不同层面的流，例如楼宇之间的流、设备之间的流等，根据情况引入流汇聚点，并用单一流、组合流、流模板等对图上出现在网络不同位置的通信流加以标识。将流按“尽力而为”、“可预测”和“有保证”三种类型进行分类。使用流计算方法对各种类型的流进行组合计算。将组合后的通信流按优先级进行排序。编写流描述，其中包括网络容量规划和服务规划两部分内容。流分析举例假定有一校园网络建设项目，该网络需要支持计算和存储管理，计算和存储设备已经存在