Two analytical models for evaluating performance of gigabit ethernet hosts

Author

Salah, Khalid

Source

The Arabian Journal for Science and Engineering. Section B, Engineering

Issue

Vol. 31, Issue 2B (31 Oct. 2006), pp.245-263, 19 p.

Publisher

King Fahd University of Petroleum and Minerals

Publication Date

2006-10-31

Country of Publication

Saudi Arabia

No. of Pages

19

Main Subjects

Electronic engineering

Topics

Abstract AR

تم في هذا البحث العمل على تطوير نموذجين تحليليين لدراسة تأثير طلبات المقاطعة على أداء نظم تشغيل الأجهزة المتصلة بشبكة جيجابت إثرنت عند استقبالها لسيل البيانات من الشبكة، حيث تؤثر طلبات المقاطعة الناتجة عن استقبال البيانات على الأداء بشكل ملحوظ بخاصة عندما تزداد سرعة ورودها، و يظهر ذلك خصوصا على شكل زيادة في وقت المعالجة و تقليل لإنتاجية النظام، كذلك يؤدي استنفاد طاقة المعالج في الاستجابة لطلبات المقاطعة إلى التأثير على عمل التطبيقات الأخرى خاصة التفاعلية منها.

يقدم هذا البحث نموذجين تحليليين لأداء الأجهزة في تلك الظروف و يقارن بينهما، أول هذين النموذجين يستعمل نماذج ماركوف و نظرية الطوابير، بينما يعتمد الثاني آلية – و هو النموذج الأدق و الأكثر تعقيدا - على نماذج ماركوف، و ينتج النموذجان صيغا رياضية متقاربة في معظم الحالات لعدد من المقاييس المهمة لأداء النظام، منها : إنتاجية النظام، و استقراره، و الوقت الذي تستغرقه المعالجة، و معدل انشغال المعالج بطلبات المقاطعة، و الوقت المتاح للتطبيقات الأخرى..

تمكن هذه النماذج من فهم و توقع آثار الاختيارات التي تتخذ عند تصميم الأنظمة و الشبكات على أداء الأنظمة المدارة بالمقاطعة تحت أحمال مختلفة للشبكة, كما تفتح المجال لتحسين أداء الأنظمة و ذلك بإتباع النصائح و المقترحات الواردة في هذا البحث التي تشمل مرحلتي التصميم و التنفيذ، كذلك يورد البحث نتائج المحاكاة و التجارب التي تدل على صحة و دقة النماذج المقدمة.

Abstract EN

Two analytical models are developed to study the impact of interrupt overhead on operating system performance of network hosts when subjected to Gigabit network traffic.

Under heavy network traffic, the system performance will be negatively affected due to interrupt overhead caused by incoming traffic.

In particular, excessive latency and significant degradation in system throughput can be experienced.

Also, user applications may livelock as the CPU power is mostly consumed by interrupt handling and protocol processing.

In this paper, we present and compare two analytical models that capture host behavior and evaluate its performance.

The first model is based on Markov processes and queueing theory, while the second, which is more accurate but more complex, is a pure Markov process.

For the most part both models give mathematically-equivalent closed-form solutions for a number of important system performance metrics.

These metrics include throughput, latency, stability condition, CPU utilizations of interrupt handling and protocol processing, and CPU availability for user applications.

The analysis yields insight into understanding and predicting the impact of system and network choices on the performance of interrupt-driven systems when subjected to light and heavy network loads.

More importantly, our analytical work can also be valuable in improving host performance.

The paper gives guidelines and recommendations to address design and implementation issues.

Simulation and reported experimental results show that our analytical models are valid and give a good approximation.

American Psychological Association (APA)

Salah, Khalid. 2006. Two analytical models for evaluating performance of gigabit ethernet hosts. The Arabian Journal for Science and Engineering. Section B, Engineering،Vol. 31, no. 2B, pp.245-263.
https://search.emarefa.net/detail/BIM-344509

Modern Language Association (MLA)

Salah, Khalid. Two analytical models for evaluating performance of gigabit ethernet hosts. The Arabian Journal for Science and Engineering. Section B, Engineering Vol. 31, no. 2B (Oct. 2006), pp.245-263.
https://search.emarefa.net/detail/BIM-344509

American Medical Association (AMA)

Salah, Khalid. Two analytical models for evaluating performance of gigabit ethernet hosts. The Arabian Journal for Science and Engineering. Section B, Engineering. 2006. Vol. 31, no. 2B, pp.245-263.
https://search.emarefa.net/detail/BIM-344509

Data Type

Journal Articles

Language

English

Notes

Includes bibliographical references : p. 462-263

Record ID

BIM-344509