Medición del rendimiento de ancho de banda y CPU entre dos equipos computacionales

M. Ñauñay, L. Tipantuña, G. Villares Facultad de Ingeniería en Sistemas e Informática, Escuela Politécnica del Ejercito, Sangolquí, Ecuador{mg_naunay, chalitipcor, vgv}@hotmail.com

RESUMEN: Una de las grandes problemáticas que sufren los equipos computacionales en la actualidad, es la lentitud en los procesos o en la transferencia de datos de computador a computador, por lo cual es de gran importancia conocer el rendimiento del CPU en un equipo computacional o en su defecto el rendimiento de ancho de banda en transferencias de datos o conexiones a la red. Ante esta problemática, el presente artículo propone la implementación de dos Scripts que permiten medir el rendimiento de ancho de banda entre dos equipos computacionales y el rendimiento del CPU, mediante la utilización de software especifico: Iperf (mide el ancho de banda) y bechmark - super_pi (mide el rendimiento del CPU), la ventaja de estos Scripts es la utilización de estas dos herramientas a través de un algoritmo de programación que permite manejar de manera interactiva, la manipulación optima de dichas herramientas. Además su programación permite conocer de forma práctica como se maneja la gestión de procesos dentro de un sistema operativo.

1. INTRODUCCION:

Una de las grandes problemáticas que sufren los equipos computacionales en la actualidad, es la lentitud en los procesos o en la transferencia de datos de computador a computador, por lo cual es de gran importancia conocer el rendimiento del CPU en un equipo computacional o en su defecto el rendimiento de ancho de banda en transferencias de datos o conexiones a la red. El rendimiento es un factor que permite medir o cuantificar la velocidad de tiempo que transcurre hasta obtener el resultado de una tarea o proceso (rendimiento = Tiempo de CPU ocupado por los programas/tiempo total transcurrido). En una computadora, su rendimiento no depende sólo del microprocesador como suele pensarse, sino de la suma de sus componentes como la memoria, el bus, los diversos dispositivos, etc. y su software (V. Domínguez, J. Villarino), en este articulo se enfatiza el rendimiento de ancho de banda y el CPU por lo cual es de gran importancia conocer que es el ancho de banda y como se mide su rendimiento. El ancho de banda es el método de transmisión que hace relación a la capacidad del medio para transmitir información, puede referirse a la capacidad de ancho de banda o ancho de banda disponible en bit/s, lo cual típicamente significa el rango neto de bits o la máxima salida de una huella de comunicación lógico o físico en un sistema de comunicación digital. La razón de este uso es que de acuerdo a la Ley de Hartley, el rango máximo de transferencia de datos de un enlace físico de comunicación es proporcional a su ancho de banda (procesamiento de señal) en hertz, la cual es a veces llamada "ancho de banda análogo". Frente a este escenario, como contribución, el presente artículo se basa en la definición e implementación de dos Scripts que permitan manejar de forma practica e interactiva el manejo de rendimiento de ancho de banda y de CPU, basado en la utilización de software especifico: Iperf (mide el ancho de banda) y bechmark - super_pi (mide el rendimiento del CPU). Para llevarlo a cabo, se propone la implementación de un algoritmo de programación que permita manejar de forma interactiva al Iperf y bechmark de modo de obtener el resultado deseado. En particular, nuestra meta consiste en comprobar que a través de un Script se pueden manejar procesos y verificar el rendimiento de un equipo computacional. El

resto del artículo ha sido organizado como sigue: La sección 2 describe las características del software utilizado (Iperf y el bechmark - super_pi) y los pasos para su instalación. La sección 3 detalla el diseño e implementación del Script (algoritmo de programación) que nos permite verificar el rendimiento. En la sección 4 se muestran los resultados experimentales, y finalmente, en la sección 5, se presentan las conclusiones sobre los resultados obtenidos.

2. CARACTERISTICAS E INSTALACION DEL IPERF Y BECHMARK

2.1 IPERFIperf es una herramienta de prueba de uso de red que puede crear flujos de datos tanto TCP como UDP y medir el rendimiento de una red. Iperf permite al usuario ajustar diversos parámetros que pueden ser utilizados para las pruebas de una red, o alternativamente para optimizar la información o el ajuste de red. La arquitectura de Iperf tiene una funcionalidad de cliente y servidor, y puede medir el rendimiento entre los dos extremos, ya sea de forma unidireccional o bidireccional. Al tratarse de una herramienta cliente-servidor (esquema 2.1), tendremos que ejecutar Iperf en dos máquinas. Una hará de Servidor y otra de Cliente.

Esquema 2.1

Para instalar el Iperf basta con ejecutar el siguiente comando “apt-get install iperf” como se muestra el esquema 2.1.2

Esquema 2.1.2

2.1.2 CONFIGURACION BASICA DEL IPERFDe forma predeterminada, el cliente Iperf se conecta al servidor Iperf a través del puerto TCP 5001 y el ancho de banda que muestra Iperf es el ancho de banda desde el cliente al servidor.

2.1.2.1 Del lado del Cliente

2.1.2.2 Del lado del Servidor

2.2 BECHMARK – SUPER_PIPara conocer el rendimiento del CPU se usa los bechmark que son programas específicos que calculan el rendimiento del computador usando iteraciones. Para la prueba del rendimiento del CPU se usa “super_pi “que es un paquete de bechmark desarrollado para usarse en Linux el cual de lo descarga en el siguiente link http://www.box.net/shared/8u81fkw4ko. Este programa no necesita ser instalado, más bien se lo descomprime con el siguiente comando “tar xzvf super_pi.tar.gz” como se muestra en el esquema 2.2

Esquema 2.1.2

Cabe anotar que estando en el directorio que se descomprime el paquete, es necesario copiarse en ese mismo directorio el script “rendimiento.sh”. que nos permite verificar cual es el rendimiento del CPU.

3. DISEÑO E IMLEMENTACION DE LOS SCRIPTSEn esta sección se describen los Scripts y los algoritmos de programación utilizados que permiten realizar de una manera interactiva, la manipulación de la herramienta Iperf y bechmark - super_pi; el primer script permite medir el ancho de banda y la taza de transferencia entre un PC cliente (MIKEL) y el PC servidor (VIRTUOSO) esquema 3.1, el segundo Script permite medir el rendimiento del CPU.

Esquema 3.1

3.1 SCRIPT RENDIMIENTO DE ANCHO DE BANDA3.1.1 SCRIPT PRINCIPAL

#!/bin/sh # Autor: M.Ñauñay,G.Villares,L.Tipantuña # Fecha: 25/11/2009 # Tema: Medidor del ancho de banda entre 2 PC; Utilizando Iperf. aux=1; while [ $aux -ne 0 ]; do clear; #Menu de Opciones echo ========= MEDIDOR DE ANCHO DE BANDA ==============echo "1. SERVIDOR" echo "2. CLIENTE" echo "0. SALIR" echo -n "OPCION: " read op; case $op in

0) aux=$op;; 1) sh server ;; 2) sh client ;; *) echo "Orden no encontrada!!! " ;;

esac done

3.1.2 SCRIPT CLIENTE

#!/bin/sh # Autor: M.Ñauñay,G.Villares,L.Tipantuña # Fecha: 25/11/2009 # Establece como cliente Iperf. clear; echo "CLIENTE" #Ingreso de la direccion IP de Servidor Iperf. echo -n "Server IP: " read ip; #ingreso del tiempo de duracion del test echo -n "Tiempo de duracion (en segundos):" read time; #ingreso del tiempo de duracion de intervalo hasta llegar al tiempo de duracion #estipulado en "time". echo -n "Tiempo del intervalo (en segundos): " read intervalo; #Ejecucion del iperf como CLIENTE con los parametros ingresados. iperf -c $ip -t $time -i $intervalo; echo -n "PRESIONE CUALQUIR TECLA PARA SALIR" read x;

3.1.3 SCRIPT SERVIDOR

#!/bin/sh # Autor: M.Ñauñay,G.Villares,L.Tipantuña # Fecha: 25/11/2009 # Programa que establece como servidor Iperf. clear; echo "SERVIDOR" iperf -s;

3.1 SCRIPT RENDIMIENTO DEL CPU

3.2.1 SCRIPT CPU

#!/bin/sh# Autor: M.Ñauñay,G.Villares,L.Tipantuña #05/12/2009#Calcula el rendimiento del computador usando la herramienta super_piclear;./super_pi

4. RESULTADOS EXPERIMENTALES DEL SCRIPTEsta sección contiene las ejecuciones de los Scripts desarrollados y una breve síntesis de las imágenes de las corridas de estos. Es importante resaltar que para que el script del rendimiento de ancho de banda funcione perfectamente se necesita tener instalado la herramienta Iperf tanto en el servidor como en el cliente.

4.1 SCRIPT RENDIMIENTO DE ANCHO DE BANDA EN EQUIPOS VIRTUALES4.1.1 Menú de Opciones:

4.1.2 Ejecutando el Servidor (vista del servidor antes de la conexión del cliente)

4.1.3 Ejecutando cliente

4.1.4 Vista del servidor después de la conexión del cliente.

4.2 SCRIPT RENDIMIENTO DE ANCHO DE BANDA EN EQUIPOS REALES4.2.1 Menú de Opciones:

4.2.2 Ejecutando el Servidor (vista del servidor antes de la conexión del cliente)

4.2.3 Ejecutando cliente

4.2.4 Vista del servidor después de la conexión del cliente.

4.3 SCRIPT RENDIMIENTO DEL CPU4.3.1 Ejecutando super_pi for Linux OS.

4.3.2 Resultados obtenidos.

5. CONCLUSIONES

En esta investigación se ha comprobado que el ancho de banda entre dos sistemas computacionales VIRTUALES (647 Mbits/sec) supera con un 687.57% al ancho de banda entre dos sistemas computaciones REALES (94.1 Mbits/sec) ; Esto se debe a que los sistemas virtuales vienen configuradas por defecto con una velocidad de conexión de 1.0 Gbits/sec a diferencia de los sistemas reales que tienen 100 Mbits/sec. En lo que respecta al rendimiento del CPU cabe señalar que el super_pi calcula el redimiendo en función del tiempo final de respuesta después de ejecutarse el mismo, mientras más pequeña sea la sumatoria de los tiempos mejor es el rendimiento del PC. Lo interesante del proyecto estuvo en la manipulación de procesos ya que se pudo manejar y gestionar diversos parámetros que permitieron realizar pruebas de red, y aún en cierto modo el optimizar la información o el ajuste de la red.

En el Esquema 4.2 se muestra los resultados estadísticos del ancho de banda entre dos sistemas computacionales tanto virtuales como reales en un intervalo de 20 segundos.

VirtualReal

Esquema 4.2REFERENCIAS:[1] V. Domínguez y J. Villarino, Sistemas Operativos. Alambra Longman, ISBN 84-205-205- 2420-4[2] Web: Blaise Carrera, Networking-Iperf, URL: http://openmaniak.com/iperf.php[3] Web: jdugan.esnet , iperf TCP and UDP bandwidth performance measuring tool , URL: http://code.google.com/p/iperf/[4] Web: Alfon, "Iperf", URL: http://seguridadyredes.nireblog.com/post/2008/06/18/iperf-midiendo-ancho-de-banda-entre-dos-hosts[5] Web: nicolas.richasse, JPerf 2.0.2, URL: http://code.google.com/p/xjperf/