В. Столлингс - Современные компьютерные сети (2-е издание, 2003) (1114681), страница 87
Текст из файла (страница 87)
Служба 1)ВК не предоставляет такой обратной связи, что увеличивает риск появления отброшенных ячеек, а следовательно, объем графика, который приходится передавать повторно. Поскольку служба АВК является относительно новой и значительно более сложной, чем служба 1)ВК, для ТСР-графика обычно применяется служба () ВК. В этом подразделе мы обсудим, какой производительности можно ожидать при работе протокола ТСР поверх простой службы ()ВК, а затем рассмотрим варианты усовершенствования функциональности коммутатора АТМ, позволяющие увеличить эффективность работы протокола ТСР поверх службы ПВК Производительность простой службы хз Вй Прежде чем перейти к изучению вопросов производительности, мы мозкем сформулировать несколько очевидных выводов о работе протокола ТСР поверх службы 1)ВК.
В любом сетевом окружении протокол ТСР сможет достичь максимальной производительности в том случае, если сегменты не теряются, а следовательно, ' КЕС 1932,!Р Оие~л ТМ:Л НэвееэгЬ Вэаикекк апрель 19эб. не требуются повторные передачи. В сети АТМ мы сможем гарантировать, что ни один сегмент не будет потерян, только если у каждого АТМ-коммутатора имеется достаточно большое буферное пространство, равное сумме приемных окон всех активных ТСР-соединений сети.
Сумма всех приемных окон протокола ТСР определяет суммарное количество байтов, которые могут поступить в сеть в данный момент времени. Если в сети достаточно буферов для размещения этого количества, тогда ни один сегмент не будет потерян. Однако непрактично резервировать такое большое буферное пространство для каждого коммутатора АТМ, особенно учитывая тот факт, что суммарный размер приемных окон динамично меняется. Таким образом, мы можем заключить, что емкость буфера АТМ-коммутаторов является критически важным параметром, влияющим на пропускную способность протокола ТСР. Другие факторы также играют свою роль, но мы начнем изучение этой темы с емкости буфера.
О влиянии размера буфера на производительность протокола ТСР сообщается в статье ~189]. Авторы занимались моделированием сети АТМ с простой конфигурацией и следующими характеристиками." + Скорость передачи данных — 141 Мбит/с. + Сквозная задержка распространения сигнала, не считая задержки коммутации, — 6 мкс. Это соответствует двум ячейкам в канале ТСР (время распространения сигнала в прямом и обратном направлениях равно четырем ячейкам). + Размеры 1Р-пакетов варьируются от 512 до 9180 байт, Пакеты размером 512 байт часто используются в 1Р-сетях. 1500 байт представляет собой максимальный размер для сети ЕгЪегпец а 9180 байт — размер 1Р-пакета по умолчанию в сетях АТМ (КРС 1626). + Размер окна ТСР изменяется в пределах от 8 Кбайт до 64 Кбайт.
+ Размер буфера АТМ-коммутатора для каждого порта вывода варьируется от 256 до 8000 ячеек. Этот диапазон охватывает Гюльшинство коммерческих продуктов. + Преобразование ТСР-соединений в виртуальные каналы АТМ один в один. + У всех ТСР-нсточников есть бесконечные источники данных для передачи.
Таким образом, протокол ТСР загружает сеть настолько, насколько он способен в условиях ограничений борьбы с перегрузкой и заданных размеров окон. В [189) эта конфигурация сравнивается с другой, называемой авторами пакетной ТСР-конфигурацией. Обе конфигурации идентичны друг другу с той разницей, что в ТСР-конфигурации единицей передаваемых данных является 1Р-дейтаграмма, а не АТМ-ячейка. Предполагается использование сети с коммутацией пакетов, способной передавать 1Р-дейтаграммы целиком, без фрагментации. На рис. 12.15, а показаны результаты моделирования для пакетной ТСР-конфигурации. Даже при небольшом размере буфера коммутатора пакетов возможно достижение пропускной способности, близкой к максимальной, При небольшом значении времени КТТ механизмам борьбы с перегрузкой и управления потоком 390 Глава 12.
Управление трафиком в протоколе ТСР 12.3. Производительность протокола ТСР в сетях АТМ 391 с помощью скользягдего окна удается поддерживать очень низкий у„ повто ной передачи сегментов, в результате чего удается добиться относительно вы кой пропускной способности. В 0 О,З 0 100 200 300 400 Размер буфера коммутатора, Кбайт 0,3 0 100 200 ЗОО 400 Размер буфера коммутатора, Кбайт 0.3 0 100 200 300 400 Размер буфера коммутатора, байт е 0,3 0 100 200 300 400 Размер буфера коммутатора, байт На рис. 12.15, б показаны результаты моделирования работы протокола ТСР поверх простой службы 11ВК. В то время как пакетная ТСР-конфигурация 5 0,9 '8 Я 0,8 е 0,7 Я. О,Б $..
Ь ~ 0,7 Й О,Б 2 е е0,5 ф 0,4 '8 Ы 0,8 В Я О,Т В $ е 0,5 Ь 0,9 Я 30,8 В ~ 0.7 с "- О.Б й е 0,5 3 0,4 Рис. 12.15. Производительность работы протокола ТСР поверх 11ВЯ демон онстрирует пропускную способность, превышающую 90% в широком диапазон зоне параметров, при использовании протокола ТСР поверх простой службы 11ВК пропускная способность может падать даже до 34 %. Наблюдаются следующие эффекты: + Вуферы коммутаторов меньших размеров снижают пропускную способность. Обратите внимание на то, что в случае пакетной ТСР-конфигурации этого снижения пропускной способности почти не наблюдается.
+ Использование ТСР-сегментов большего размера также снижает пропускную способность. Также были получены и другие результаты, не показанные на этих графиках: + Использование приемных окон ТСР болыпего размера снижает пропускную способность. + При росте перегрузки, вызванной увеличением количества ТСР-соединений (а следовательно, большим числом виртуальных каналов), пропускная способность снижается. Ключ к пониманию различий между пакетной и ячеечной конфигурациями с точки зрения производительности прост. Когда из-за перегрузки приходится отбрасывать отдельную ячейку, все остальные ячейки той же самой 1Р-дейтаграммы становятся непригодными.
Тем не менее сеть АТМ продолжает пересылать эти бесполезные ячейки получателю. Таким образом, наблюдается следующее: + Использование буферов меньшего размера увеличивает вероятность отбрасывания ячеек, а следовательно, растрачивания впустую ресурсов в связи с передачей бесполезных ячеек. + Увеличение размера сегментов приводит к увеличению количества бесполезных ячеек, передаваемых по сети АТМ в случае потери однои ячеики. Кроме того, увеличение размера сегментов увеличивает агрессивность алгори ма увеличения ТСР-окна, который на этапе предотвращения перегрузки увеличивает размер окна на один сегмент за каждьгй интервал прохождения сигнала в оба конца. Эти езультаты подтверждаются другими исследованиями, в которых испольр'' зозались другие сетевые конфигурации.
Например, в [202] сообшается об исследовании, включающем спутниковые линии связи с очень большими значениями КТТ. Используя протокол ТСР поверх простой службы 11ВК, авторы сумели достичь коэффициента использования всего лишь 73 %. В [153] и [56] сообщается о том, что при больших размерах сегментов определенные комбинации размеров буфе ов и нема и передачи могут привести к катастрофическому падению проров р , В [223] вместо пускной способности вплоть до нескольких процентов от нормы.,223, в моделирования ситуации с максимальной нагрузкой используется модель самоподобного графика. Авторы статьи утверждают, что пропускная способность про п отокола ТСР в большой степени зависит от размера буфера АТМ-коммутаторов.
1 ] о ов В 1791 сообтцастся о сходных результатах, а также демонстрируется, что увеличение перегрузки по-разному влияет на разные ТСР-соединения, что приводит к несправедливому распределению ресурсов. 392 Глава 12. Управление графиком в протоколе ТСР ! 2.3. Производительность протокола ТСР в сетях АТМ 393 Частичное и раннее отбрасывание пакетов Результаты всех этих исследований привели к тому, что многие производится, коммутаторов увеличили размеры буферов АТМ-коммутаторов. На некоторых производителей также оказали влияние сделанные в [189] предложешщ о дву методах усовершенствования поведения алгоРитмов при отбрасывании пакетов Обе стратегии нацелены на снижение количества повторных передач бесполезных ячеек.
Метод мастичного отбРасыэанпл пакетов (Рагва1 Раскет 1)1эсэгб, РР1)) раб тает следующим образом. Если какая-либо ячейка отбрасывается, то все последуго щие ячейки той же 1Р-дейтаграммы также отбрасываются. Чтобы коммутатор на уровне АТМ мог распознать, какие ячейки пргпгадлежат этой 1Р-дейтаграмме, алгоритм частичного отбрасывания пакетов должен работать на уровне виртуальных каналов.
Когда коммутатор отбрасывает ячейку, передаваемую по некоему виртуальному каналу, он начинает отбрасывать все последующие ячейки этого виртуального канала, пока не встретит ячейку с установленным в единицу битом ЯН! в заголовке. Эта ячейка помечает конец модуля данных протокола АА1. 5, а следовательно, конец 1Р-дейтаграммы. Эта последняя ячейка не отбрасывается, Поскольку протокол АА1. 5 не поддерживает мультиплексирования ячеек от разных протокольных модулей данных, бит типа 51Ш можно с успехом использовать для разграничения 1Р-дейтаграмм. На рис. 12.15, в показан график производительности алгоритма частичного отбрасывания пакетов. Как видно, этот алгоритм обеспечивает производительность лучшую, чем при использовании протокола ТСР поверх АТМ в чистом виде, но не так эффективен, как хотелось бы.
Улучшение является не столь значительным, так как алгоритм частичного отбрасывания пакетов отбрасывает только «хвост» дейтаграммы. В среднем, мы можем ожидать, что отбрасывается только половина поврежденной дейтаграммы. Об аналогичных результатах сообщается в [132] и [79]. Более эффективной схемой является метод раннего отбрасывания пакетов (Еаг! у Рас)гег 1)1эсагд, ЕР1)). В этом случае, когда заполненность буфера коммутатора достигает порогового значения, но прежде чем действительно потребуется отбрасывать ячейки, отбрасывается целая 1Р-дейтаграмма.
Таким образом, когда коммутатор чувствует, что приближается перегрузка и скоро, возможно, понадобится отбрасывать ячейки, он сам отбрасывает все ячейки 1р-дейтаграммы, начиная с первой. Для этой цели коммутатор ищет в виртуальном канале первую входящую ячейку с битом ЯИ), установленным в О, следующую за ячейкой с битом Я)1), установленным в 1.
Эта ячейка помечает начало новой дейтаграммы, и отбрасывание ячеек начинается с этой ячейки. В результате стратегия раннего отбрасывания пакетов эмулирует работу сети с коммутацией пакетов, в которой пакеты отбрасываются целиком. На рис. 12.15, д показан график производительности алгоритма раннего отбрасывания пакетов с пороговым значением, установленным на половину от об|цего Размера буфера. Если не считать буферов очень малых размеров, использование данного алгоритма позволяет достичь высокой эффективности.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
