Р.Л. Смелянский - Компьютерные сети. Том 2. Сети в ЭВМ (1130083), страница 33
Текст из файла (страница 33)
При обработке ТРР13 ..':; сегментов часть накладных расходов приходится на обработку само-,:; го ТРР1), например заголовка сегмента, а часть — на обработку тела':; ТРР)3, например на подсчет контрольных сумм. Поэтому при ис-:1; пользовании ТРР)3 размером 128 байт накладные расходы в 32 раза,~' выше, чем при использовании ТРР1) размером 4 Кбайт.
На нижних уровнях сети большое влияние имеют прерывания,."' сопровождающие поступление кадра, пакета. В К15С-процессорах ". они «ломают» конвейер, вызывают переключение контекста в опера-.' ционной системе, изменяют содержимое кэш-памяти и т.д. Заметим,',," что алгоритмы Нагла и Кларка для «дурацкого окна» сокращают-:.,; именно число прерываний (см.
подразд. 3.3.6). Правило 3: мииимизируй переключение контекста. Миними-'Г зировать переключения контекста удается с помощью специальных." процедур, позволяющих накапливать пакеты и сообщения в буферах, 2 прежде чем передавать их процессу более высокого уровня. Здесь.'!, большое значение имеет то, как организована работа с сетью в опе-:-:; рационной системе.
Например, может оказаться, что при поступлез":" нии пакета управление от прикладного процесса будет передано;'' ядру операпионной системы, от ядра сетевому менеджеру, от сете:;,,' вого менеджера опять ядру и только потом от ядра процессу-',:,.: получателю. Правило 4: мииимизируй число копирований. Куда больший,-': ушерб производительности, чем переключение контекста, наносит: !!. множественное копирование одного и того же пакета.
Обычно пакет;„: принятый сетевым интерфейсом, сначала буферизуют на сетевой:Ф плате, потом в ядре на сетевом уровне, затем в буфере транспортно-'.,:,". го уровня и лишь только после этого в буфере приложения! Хорошая операционная система буферизует пакет со скоростью: ! один такт на слово. Однако обычно операция буферизации занима-"!,' ст на менее пяти команд на слово. При процессоре, выполняющем,:;, 50 М1Р5 1миллионов команд в секунду), создание трех копий при пяти-'! командах на 32-битовое слово потребует 75 нс на 1 байт.
Таким образом;,",',';, максимальная скорость приема данных будет не более 10' Мбит/с,.:' а учитывая обработку заголовков, прерываний, переключение кон.;.',:: текстов, — не более 50 Мбит)с. Очевидно, что и речи быть не может':: о работе с таким процессором на линии с пропускной способностыо::-.; 1 Гбит)с. Отметим также, что 50 Мбит/с — это скорость приема данных без:::: учета обращений в память, а с учетом таких обращений она будет,";. раза в три меньше, т, е, около 16 Мбитус. Правило 5: увеличение пропускной способности не сократит,.:,".
задержку. Если вам необхолима пропускная способность, вы може:,:;;" те купить ее, например проложив еше один кабель. Однако это нв,;.-;. сократит задержку при передаче. Для этого требуется улучшение про'"::." 140 :„;.;~,,;:,,'Граммного обеспечения стека протоколов, системного программно- ,~;.:;~О обеспечения и сетевых интерфейсов ''=<'-' Правило б: лучше избегать перегрузок, чем восстанавливаться :Ф~',!Рпзосле иих. При перегрузках теряются пакеты, расходуется пропуск';;: ная способность, возникают бесполезные задержки и т.
п. Восстанов- ~,:ление после всего этого требует времени и усилий. Поэтому лучше :.':,':;,'., избегать перегрузок Правило 7: избегайте наступления 1ппе-опй Таймеры неиз";",бежны в сетях. Однако пользоваться ими следует очень аккуратно, и ",;-,"::::минимизировать при этом их 111ше-оцг) наступление, поскольку это '::.'.",";;:~'влечет необходимость выполнения затем специальных действий. ;":";-;.:.Поэтому установка значения таймера требует тшательиых измерений, =,;";!,:-::а уточнять начальное значение надо осторожно и постепенно 3.4.4. Быстрая обработка ТР00-сегментоа Из всего сказанного напрашивается один вывод: основным пре,;.';-,,: пятствием для быстрой работы сети является программное обеспе'",'„;гчеиие стека протоколов.
Рассмотрим некоторые способы ускорения ::~.~;:работы этого программного обеспечения ф';,,г. Затраты иа обработку ТРР1)-сегментов подразделяют на затраты -;.,"ф!;";:,на обработку каждого ТРР13-сегмента и затраты иа обработку каж- "!~~,',"':лого байта. Посмотрим, как можно сократить оба вида этих затрат :,'~~~*;:,;Для ускорения обработки собственно ТРР1)-сегмента можно ис;::,'~«пользовать следующую идею.
Основная доля ТРОВ-сегментов об- '.':~-";:":.рабатывается в режиме ЕагаЫ)а)зев (см. рис. 3.1!), поэтому важно ,'."'::максимально ускорить обработку ТРР13-сегмеита в этом режиме, для ~'-:,':.:,::.чего необходимо уметь быстро отличать этот (назовем его типичным) ,~';,:.'случай от остальных специальных случаев, например от разрыва .; «~-,:;„-соединения Рассмотрим пример. Для простоты предположим, что транспорт"~э.,',,"ньтй агент расположен в ядре операционной системы (рис.
3.15). На '-ь':,',")самом деле эта идея применима и для других случаев, например если ' '!.: транспортный агент является частью прикладного процесса или биб- '3 . -лиотечной функцией. На стороне отправителя прикладной процесс ,-;„", через программное прерывание передает ТРР1)-сегмент транспорт- :;".~;-, ному агенту в ядре. Лгеит с помощью проверок определяет, во-первых, :~~~:-.какой случай имеет место: типичный (отправка ТРР13-сегмента) или :-," апециальньпл 1разрыв соединения); во-вторых, то что отправляется '-, - регулярный ТРР1)-сегмент, а пе спепиальиый; в-третьих, что окно ' *;,' Получателя имеет достаточный размер. Если все зти условия выпол'нены, то можно запускать ускоренный процесс отправки В типичном случае заголовки последовательных ТРР1)-сегментов Почти одинаковые.
Чтобы воспользоваться преимуществом этого факта, транспортный агент сохраняет образец заголовка у себя при ";,:, запуске процедуры быстрой обработки. Обычно зто делают макси- 141 Сеть Рис. 3.15. Схема быстрой обработки Т1)Р!)-сегмента мально быстро на регистровом буфере. Поля ТРО!/-сегмента, которые изменяются, переписываются в буфере.
Затем указатель на ТРГН)-сегмент и указатель на тело данных передаются сетевому агенту на сетевой уровень, где может быть применена та же схема, после чего сетевой агент передает пакет на канальный уровень. Рассмотрим, как эта идея работает в случае использования стека протоколов ТСР(1Р. На рис. 3.16, а показан заголовок ТРР1), где серым тоном выделены поля, которые изменяют свои значения от сегмента к сегменту. Пять слов образца ТР1Н3-сегмента копируют в буфер, вычисляют контрольную сумму, увеличивают порядковый номер.
1Р-процедура, в свою очередь, копирует пять слов образца (рис. 3.16, б) своего заголовка, заполняя соответствуюшими данными поля Ые!тт)йсат!оп и Неас1ег С)тес)сяпп. Теперь рассмотрим, что происходит на стороне получателя. Прежде всего транспортный агент на стороне получателя должен найти запись о соединении для поступившего ТР1Н)-сегмента. Для протокола ТСР эта запись может храниться в хеш-таблице.
Ключом к этой таблице может служить информация о портах отправителя и получателя и их 1Р-адресах. Другой подход к поиску записи о соединении предложил Рис. 3.16. Структуры ТСР-заголовка!а) и!Р-заголовка (б) 142 кларк: использовать последнюю использованную запись [33]. Как ,:.~~,-'.Т[оказала практика, эта эвристика работает хорошо Затем выполняются проверки, чтобы убедиться, что имеет место '!-"'.,-:.",'Типичный случай, т. е. по нет разрыва соединения, нет 13КОЕ[чТ- "~~'-,' флага и т.
и. В состоянии ЕзгаЫ[а]зег[ данные копируются в приложе',,':ние, и при этом вычисляется контрольная сумма. Если контрольная =-,;,сумма правильная, то корректируется запись о соединении, форми-:;:-руется подтверждение о получении и посылается отправителю Описанная в общих чертах схема, имеющая название предвидение заголовка, используется во многих реализациях Ускорение работы сети возможно также за счет оптимизации :,~'.~шравления буферизацией и таймерами. Основная идея ускорения при управлении буферизацией — из,'::",-,'!;:;:бегать излишнего копирования. ::~~!:: Управление таймерами основывается на том, что хотя таймер "-',*:,';;::устанавливается для каждого ТРР]3-сегмента, срабатывает он лишь :;:";"""'Пля немногих из них. Общая схема, оптимизирующая работу с тай.";~".-';-';:;мерами, заключается в следующем.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
