rapport/rapport.tex

   1 \documentclass[a4paper, 12pt]{article}
   2 \usepackage[swedish]{babel}
   3 \usepackage[utf8]{inputenc}
   4 \usepackage{verbatim}
   5 \usepackage{graphicx}
   6 \usepackage{fancyhdr}
   7
   8 % vars
   9 \def\dokumentTyp{Laborationsrapport}
  10
  11 \def\preTitle{Laboration 2}
  12 \def\title{Kommunikationsringar}
  13
  14 \def\namn{Anton Johansson, Victor Zamanian}
  15 \def\username{dit06ajn, dit06vzy}
  16 \def\mail{dit06ajn@cs.umu.se, dit06vzy@cs.umu.se}
  17
  18 \def\handledareEtt{Thomas Johansson (thomasj@cs.umu.se)}
  19 \def\inst{Datavetenskap}
  20 \def\kurs{Datakommunikation och Internet, HT-07}
  21
  22 \def\pathToCode{/home/dit06/dit06vzy/edu/doi/lab2/}
  23 \def\pathToApi{http://www.cs.umu.se/$\sim$dit06ajn/doi/}
  24
  25 \begin{document}
  26 \begin{titlepage}
  27   \thispagestyle{empty}
  28   \begin{small}
  29     \begin{tabular}{@{}p{\textwidth}@{}}
  30       UMEÅ UNIVERSITET \hfill \today \\
  31       Institutionen för \inst \\
  32       \dokumentTyp \\
  33     \end{tabular}
  34   \end{small}
  35   \vspace{10mm}
  36   \begin{center}
  37     \LARGE{\preTitle} \\
  38     \huge{\textbf{\kurs}} \\
  39     \vspace{10mm}
  40     \LARGE{\title} \\
  41     \vspace{15mm}
  42     \begin{large}
  43       \begin{tabular}{rl}
  44         \textbf{Namn} & \namn \\
  45         \textbf{Användarnamn} & \username \\
  46         \textbf{E-mail} & \mail \\
  47         \textbf{Sökväg} & \texttt{\pathToCode} \\
  48       \end{tabular}
  49     \end{large}
  50     \vfill
  51     \large{\textbf{Handledare}}\\
  52     \mbox{\large{\handledareEtt}}
  53   \end{center}
  54 \end{titlepage}
  55
  56 \pagestyle{fancy}
  57 \rhead{\today}
  58 \lhead{\footnotesize{\namn}}
  59 \chead{}
  60 \lfoot{}
  61 \cfoot{}
  62 \rfoot{}
  63
  64 \tableofcontents
  65 % No indrag
  66 \setlength{\parindent}{0pt} % but some space
  67 \setlength{\parskip}{10pt}
  68 \newpage
  69
  70 % start pagenumbering
  71 \rfoot{\thepage}
  72 \pagenumbering{arabic}
  73 % VAD SOM SKA TAS UPP
  74 % # Diskussioner kring din lösning, finns utrymme för optimering?
  75 % # Utförliga och välkommenterade testkörningar
  76
  77 \section{Problembeskrivning}
  78 Uppgiften gick ut på att skapa TCP- respektive UDP-noder som ska
  79 ansluta till varandra i en ring. Noderna ska vara självstående och får
  80 inte ha mer information om ringen än anslutningen till nästa nod. Det
  81 ska automatiskt med en decentraliserad algoritm bestämmas en nod som
  82 är ''huvud-nod'' och skickar det första meddelandet. Detta meddelande ska
  83 sedan vandra ett antal varv i ringen medan en nod loggar varvtider.
  84
  85 Problemspecifikationen finns i original på:\\
  86 \verb!http://www.cs.umu.se/kurser/5DV065/HT07/ou2/index.html!\\
  87
  88 \section{Åtkomst}
  89 Katalogen som källkoden till vårt program ligger i är:\\
  90 \pathToCode
  91
  92 \section{Systembeskrivning}
  93 % contructPacket(); Tillverkare ett paket, olika beroende på vilken
  94 % protokolltyp man använder.
  95
  96 Varje nod slumpar fram ett unikt nummer. Detta nummer skickas vidare
  97 till anslutande nod i fas ett. När noder tar emot meddelande i denna
  98 fas så jämförs nodens egna nummer med det som kommer i meddelandet. Om
  99 ankomande nummer är större än nodens egna så skickas detta nummer
 100 vidare istället för nodens egna genererade nummer. När en nod får
 101 tillbaka sitt egna nummer så är ringen sluten och denna nod sätts att
 102 vara den ''utvalda''. Efter det inleds fas två.
 103
 104 I fas två, börjar den utvalda noden att skicka ett meddelande, sedan
 105 skickas detta meddelande runt i ringen ett specificerat antal
 106 varv. För varje varv loggar en av noderna medeltiden av alla varv
 107 hitintills och skriver denna data till en fil. När meddelandet har
 108 skickats sina varv runt i ringen så skickas ett annat meddelande
 109 ut. I denna fas avslutas varje instans av noderna i ringen.
 110
 111 Efter en avslutat körning finns resultatet av loggningen att läsa i en
 112 fil \verb!lap-times-tcp.log! eller \verb!lap-times-udp.log! i
 113 katalogen hos den instans som vid start valdes till ''logg-nod''. Log
 114 filerna innehåller en rad för varje varv meddelandet skickats,
 115 nodfilen har följande utseende:
 116 \begin{verbatim}
 117 ...
 118 Average time so far: 309001.600480144 ns, ID = 1921013324
 119 Average time so far: 308998.699739948 ns, ID = 1921013324
 120 Average time so far: 308997.899789979 ns, ID = 1921013324
 121 ...
 122 \end{verbatim}
 123
 124 ID-numret på slutet av varje rad är det nummer som slumpats fram av
 125 den utvalda noden. Genom att testa att det är samma ID efter varje
 126 körning dras slutsatsen att enbart ett meddelande skickas runt i
 127 ringen.
 128
 129 \begin{verbatim}
 130 $ cat lap-times-tcp.log | grep 1921013324$ > greptest
 131 $ diff lap-times-tcp.log greptest
 132 $
 133 \end{verbatim}
 134
 135 Körningen ovan är ett test som visar på att det är samma ID på varje
 136 rad i filen (ID-numret i detta fallet var alltå 1921013324). Första
 137 kommandot hämtar alla rader ur lap-times-tcp.log som avslutas med
 138 1921013324 och lägger dessa i en ny fil "greptest". Andra kommandot visar
 139 skillnaden mellan denna nya fil och den ursprungliga. Eftersom alla
 140 rader innehåller samma ID så är det ingen skillnad mellan filerna, och
 141 outputen från kommandot diff uteblir.
 142
 143 % Metoder:
 144 % sendMessage();
 145 % receiveMessage(); // Tråd
 146 % interpretMessage(); // Tolkar meddelanden och kör kod beroende på
 147 %                        innehåll (switch sats? Typ)
 148 % logLapTimes() // Loggar varvtider till fil och stdout. Körs bara av
 149 %                  utvald nod. Tråd?
 150 \subsection{API}
 151 Full API på implementationen finns på:\\
 152 \pathToApi
 153
 154 \section{Testkörningar}
 155 \subsection{Hjälpmedel}
 156 För att testköra vår implementerade lösning använde vi oss av ''shell
 157 script''. Ett shell script kan användas för att instruera en dator
 158 till att göra många saker bara genom en enda körning av
 159 scriptet. (''Script'': ''manus'' på engelska.)
 160
 161 Vi skapade två olika script för testkörningar av UDPNode respektive
 162 TCPNode. Strukturen är likadan för båda script-typerna (TCP och UDP)
 163 och går ut på att skapa fem stycken noder på en värddator och fem
 164 noder på en annan värddator, där varje nod som skapas på den ena
 165 värddatorn försöker upprätta kontakt med en nod som skapats på den
 166 andra värddatorn. Våra UDP-script ser till exempel ut som följer:
 167
 168 udp.10.cirkel.sh:
 169 \begin{footnotesize}
 170 \verbatiminput{../scripts/udp/udp.10.cirkel.sh}
 171 \end{footnotesize}
 172
 173 udp.10.fyrkant.sh:
 174 \begin{footnotesize}
 175 \verbatiminput{../scripts/udp/udp.10.fyrkant.sh}
 176 \end{footnotesize}
 177
 178 TCP-scripten fungerar alltså på samma sätt: UDPNode ersätts med
 179 TCPNode.
 180
 181 \subsection{Resultat}
 182 De testkörningar som utfördes gick ut på att skapa olika många noder
 183 och sedan jämföra varvtider när antalet noder ökar. Det antal noder
 184 som testades var 6, 10, 20 och 50 noder. Antal varv som ett paket
 185 cirkulerade var i varje fall $10 000$ varv.
 186
 187 Tabell: Varvtider för UDP- och TCP-ringar.
 188
 189 \begin{small}
 190   \begin{tabular}{clll}
 191     \textbf{Antal noder} & \textbf{Varvtider för UDP (ns)} & \textbf{Varvtider för TCP (ns)} \\
 192     \hline
 193     \textbf{6}   & 931270  & 1031404  \\
 194     \textbf{10}  & 1622223 & 1718308  \\
 195     \textbf{20}  & 3335335 & 3548170  \\
 196     \textbf{50}  & 8519825 & 9648063  \\
 197     \textbf{100} & 6646337 & 18122576 \\
 198   \end{tabular}
 199 \end{small}
 200
 201 En 9439245
 202
 203 \section{Diskussion}
 204 För att testa tillförlitligheten hos TCP- och UDP-noderna kördes
 205 noderna utan begränsning på antal varv mellan olika datorer på skolan,
 206 när körningen varit igång 30 min vardera utan att förlora ett enda
 207 paket avbröts körningen manuellt. Slutsats om tillförlitligheten hos
 208 TCP jämfört med UDP går i det här fallet alltså inte att
 209 göra. Generellt sett så borde fler fel dock uppkomma hos en
 210 UDP-implementation eftersom någon felkoll om paketen kommit fram inte
 211 görs av protokollet.
 212
 213 Implementation av noderna är sådan att begreppen Klient och Server går
 214 att använda samtidigt på noderna. När de skickar ett meddelande till
 215 nästa nod i ringen kan man säga att Noden agerar som en Klient. När
 216 noden skickat sitt meddelande går den över i ett annat läge och väntar
 217 på inkommande meddelanden, nu agerar noden mer som en Server.
 218
 219 \section{Problem och reflektioner}
 220 Vi hade egentligen velat använda oss av mer arv och smarta lösningar i
 221 vår implementation för att slippa dublicering av kod i UDPNode.java
 222 och TCPNode.java. En del saker klarade vi av att trycka in i en
 223 gemensam Node.java men vi hade helst velat ha mer funktionalitet där.
 224
 225 \newpage
 226 \appendix
 227 \section{Appendix Källkod}
 228
 229 \subsection{Node.java}
 230 \begin{footnotesize}
 231 \verbatiminput{../Node.java}
 232 \end{footnotesize}
 233 \newpage
 234
 235 \subsection{UDPNode.java}
 236 \begin{footnotesize}
 237 \verbatiminput{../UDPNode.java}
 238 \end{footnotesize}
 239 \newpage
 240
 241 \subsection{TCPNode.java}
 242 \begin{footnotesize}
 243 \verbatiminput{../TCPNode.java}
 244 \end{footnotesize}
 245 \newpage
 246
 247 \subsection{Makefile}
 248 \begin{footnotesize}
 249 \verbatiminput{../Makefile}
 250 \end{footnotesize}
 251 \newpage
 252
 253 \subsection{NodeInterface.java}
 254 \begin{footnotesize}
 255 \verbatiminput{../NodeInterface.java}
 256 \end{footnotesize}
 257 \end{document}