多少带宽才够用(二):现实世界的网络

日期: 2009-02-09 作者:Alexander B. Cannara翻译:曾少宁 来源:TechTarget中国 英文

不幸的是,在其它的现实网络参数中有着更多潜在的影响是上述调整所无法改善的。了解这些问题,既是科学的一部分也是艺术的一部分。其中有两个一样重要和关键的参数影响了在任意路径进行互换的网络吞吐量,即便终端系统是完美的: A.往返延时(往返时间或者TCP语法中的RTT) B.数据传输率限制 由于传输协议(如,TCP)存在错误恢复的限制,因此第一个参数的重要性与日俱增。而随着传输数据的增加,第二个参数也越来越重要。

两者都与传输协议的行为互相作用。虽然往返延时似乎是直观的,但是它与网络路径和协议参数之间的关系却往往被漏掉。因此,我们必须了解哪些网络协议参数可能与网络路径本身的属性相互作用。 C.发送者的传……

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不幸的是,在其它的现实网络参数中有着更多潜在的影响是上述调整所无法改善的。了解这些问题,既是科学的一部分也是艺术的一部分。其中有两个一样重要和关键的参数影响了在任意路径进行互换的网络吞吐量,即便终端系统是完美的:

A.往返延时(往返时间或者TCP语法中的RTT)

B.数据传输率限制

由于传输协议(如,TCP)存在错误恢复的限制,因此第一个参数的重要性与日俱增。而随着传输数据的增加,第二个参数也越来越重要。两者都与传输协议的行为互相作用。虽然往返延时似乎是直观的,但是它与网络路径和协议参数之间的关系却往往被漏掉。因此,我们必须了解哪些网络协议参数可能与网络路径本身的属性相互作用。

C.发送者的传输窗口(未确认数据,第4层及以上)

D.发送者和接收者最大传送单元(或“最大传输单元”——MTU,帧大小)

E.发送者的传输(第4层)超时时间和重传策略

F.接收者的窗口(包缓冲大小)

G.接收者的确认(ACK)策略(第4层及以上)

H.误差检查/纠正

I.路径拥塞通知,如果有(第2层和更高层的)

J.资源负荷

这些是主要的协议栈参数和相关算法,它们允许在现实的、不完善的网络路径和终端性能中实现吞吐量最大化。但是,这并不意味着吞吐量将达到理想的最大化,而只是表示在一个指定的现实路径,协议性能能够调整(第1层和更高层)到对于该协议/路径组合的最佳吞吐量——选择一个不同的协议或路径可能会很好地提高总体吞吐量。这就是网络架构师必须具备经验和知识以更好地设计的原因,同时也是网络管理人员和技术人员必须精通性能测试和计算的原因。

下面这个统计图表示在一条现实网络路径中发送成千上万的实际网络数据包以满足一个用TCP/IP进行简单但大型的文件传输请求:

 带宽

左上角显示传输1.5MB的流量花费了大约35秒时间,因此吞吐量是8 * 1500000 / 35 = 343 KBps,是一个典型的小T1连接速度,如ADSL上传。但是——右下角显示许多中转包延时仅是8毫秒(MSEC),同时左下角显示所有的数据包是1518字节——以太网的传统MTU。这两个事实意味着1518字节有时候可以每8毫秒,或者说满T1(1.5MBps)传送。显然,在限制数据传输率(良好的)和实际吞吐量(不太好的)之间存在着差距。

每个数据包的协议开销是18B + 20B + 20B (Ethernet + IP + TCP),因此传输每个数据包会折损掉1518 - 58 = 1460字节有效负载,而实现的最高的速度为8 * 1460 / .008 = 1.46Mbps:接近于T1,但是与观察到的平均速度35秒有着很大的差距。这是怎么回事呢?我们的突发吞吐量接近于T1,但是我们所维持的平均吞吐量则还不到四分之一。

右边的象限显示了更多关于路径的问题:

  1. 接收节点的确认时间分布很广泛,但是大多数速度都非常快(大约200毫秒)——协议栈基本上都很快
  2. 一些ACK时间非常长(延时ACK>100毫秒)——是什么原因呢?
  3. 经常出现限制速率,但是更多的是,在右下角显示一个相邻包的广泛传播时间,即中转到达时间——为什么?

翻译

曾少宁
曾少宁

TechTarget中国特约技术编辑,某高校计算机科学专业教师和网络实验室负责人,曾任职某网络国际厂商,关注数据中心、开发运维、数据库及软件开发技术。有多本关于思科数据中心和虚拟化技术的译著,如《思科绿色数据中心建设与管理》和《基于IP的能源管理》等。

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