Э. Таненбаум - Компьютерные сети. (4-е издание) (DJVU) (1130092), страница 173
Текст из файла (страница 173)
При управлении таймерами следует учитывать, что они почти никогда не срабатывают. Они предназначены для обработки нестандартного случая по- Вопросы производительности Б47 Гнездо Указатель на список таймеров дпя Т+ 12 0 1 2 3 4 5 6 Т в 9 10 11 12 13 14 15 Текущее время, Т Указатель на список таймеров для Т+ 3 Указатель на список таймеров для Т+ 10 рис.
6.39. Колесо времени терь ТРОП-модулей, но большинство ТРОП-модулей и их подтверждений прибывают успешно, и поэтолту истечение периода ожидания является редким событием. В программе таймеры обычно реализуются в виде связанного списка таймеров, отсортированного по времени срабатывания..Заглавный элемент списка содержит счетчик, хранящий число минимальных интервалов времени, оставшихся до истечения периода ожидания. В каждом последующем элементе списка содержится счетчик, указывающий, через какой интервал времени относительно предыдущего элемента списка истечет время ожидания данного таймера. Например, если таймеры сработают через 3, 10 и 12 интервалов времени, счетчики списка будут содержать значения 3, 7 и 2 соответственно.
При каждом импульсе сигнала времени часов счетчик головного элемента списка уменьшается на единицу. Котла значение счетчика достигает нуля, обрабатывается связанное с этим таймером событие, а головным элементом списка становится следующий элемент. При такой схеме добавление и удаление таймера является операцией, требующей затрат ресурсов, при этом время выполнения операции пропорционально длине списка. Если максимальное значение таймера ограничено и известно заранее, то может быть применен более эффективный метод.
Здесь можно использовать массив, называющийся колесом времени (рис. 6.39). Каждое гнездо соответствует одному импульсу сигнала времени. Текущее время, показанное на рисунке,— Т=4. Таймеры должны сработать через 3, 10 и 12 импульсов сигнала времени. Если новый таймер должен сработать через 7 тиков, то все, что нужно сделать,— задать значение указателя в гнезде 11 на новый список таймеров. Аналогично, если таймер, установленный на время Т е 10, должен быть отключен, нужно всего лишь обнулить запись в гнезде 14. Обратите внимание на то, что массив на рис. 6.39 не может поддерживать таймеры за пределами Т-и 15. 648 Глава 6.
Транспортный уровень При каждом импульсе сигнала времени часов указатель текущего времени перемешается по колесу времени вперед (цикличио) на одно гнездо. Если гнездо, на которое он указывает, не нулевое, обрабатываются все таймеры списка, на который указывает гнездо. Многочисленные варианты основной идеи обсуждаются в (Ъ'агйпезе и 1ацс1г, 1989). Протоколы для гигабитных сетей Появление гигабитных сетей приходится на начало 90-х годов. Сначала к ним пытались применить старые протоколы, но при этом сразу же возникло множество проблем. Некоторые из этих проблем, а также методы их решения в протоколах будущих, даже более быстрых, сетей будут обсуждаться в данном разделе. Первая проблема заключается в том, что многие протоколы используют 32-разрядные порядковые номера.
В прежние годы, когда типичная скорость выделенных линий между маршрутизаторами равнялась 56 Кбит/с, хосту, который, бешено вращая глазами, постоянно выдавал бы данные в сеть, потребовалось бы больше недели на то, чтобы у него закончились порядковые номера. С точки зрения разработчиков ТСР, 2" считалось неплохим приближением к бесконечности, поскольку вероятность блуждания пакетов по сети в течение недели практически равна нулю. В Е1йегпег со скоростью 10 Мбит/с критическое время снизилось с одной недели до 57 минут. Это, конечно, гораздо меньше, но даже с таким интервалом еще можно иметь дело. Когда >ке Ег)тегпег выдает в Интернет данные со скоростью 1 Гбит/с, порядковые номера закончатся примерно через 34 с.
Это уже никуда не годится, поскольку максимальное время жизни пакета в Интернете равно 120 с. Внезапно оказалось, что 2" совершенно не подходит в качестве значения, приближенного к бесконечности, поскольку стало очевидно, что отправителю, посылающему достаточно много пакетов, придется повторять их порядковые номера в то время, как старые пакеты все еще будут блуждать по сети. В ВРС 1323 предлагается метод борьбы с этой ситуацией. Проблема состоит в том, что многие разработчики протоколов просто предполагали, что время цикла пространства порядковых номеров значительно превосходит максимальное время жизни пакетов. Соответственно, в этих протоколах даже не рассматривалась сама возможность того, что старые пакеты еще могут находиться где-то в сети, когда порядковые номера опишут полный круг. В гига- битных сетях это предположение оказалось неверным. Вторая проблема возникла, когда выяснилось, что скорости передачи данных увеличиваются значительно быстрее, чем скорости обработки данных.
(Обрашение к разработчикам компьютеров; идите и побейте разработчиков средств связи! Мы рассчитываем на вас.) В 70-е годы объединенная сеть АВРАХЕТ работала на скорости 56 Кбит/с и состояла из компьютеров с производительностью около 1 М1РБ (1 млн инструкций в секунду).
Использовались пакеты размером 1008 бит — таким образом, сеть АКРАХЕТ могла доставлять около 56 пакетов в секунду. Поскольку время передачи пакета составляло около 18 мс, хост мог затратить 18 000 инструкций на обработку одного пакета. Конечно, это полностью загрузило бы центральный процессор, однако можно было снизить это число до Вопросы производительности 649 0000 инструкций при половинной занятости процессора, предоставляя ему возможность выполнять всю необходимую работу. Сравните эти цифры с цифрами для современных компьютеров, имеющих производительность 1000 М1Р8 и обменивающихся 1500-байтными пакетами по гигабитной линии.
Пакеты могут прибывать с частотой свыше 80 000 пакетов в секунду, поэтому, если мы хотим зарезервировать половину мощности процессора для приложений, обработка пакета должна быть завершена за 6,25 мкс. За это время компьютер с производительностью 1000 млн инструкций в секунду может выполнить 6250 инструкпий — лишь треть того, что было доступно хостам сети АКРАХЕТ.
Более того, современные К15С-инструкции выполняют меныце действий, чем старые С15С-инструкции, так что проблема, на самом деле, оказывается еше тяжелее. Отсюда можно сделать следующий вывод: у протокола осталось меньше времени на обработку пакетов, поэтому протоколы должны стать п роше.
Третья проблема состоит в том, что протокол с возвратом на п плохо работает в линиях с большим значением произведения пропускной способности на задержку. Рассмотрим, к примеру, линию длиной 4000 км, работаюшую со скоростью 1 Гбит/с. Время прохождения сигнала в оба конца равно 40 мс. За ато время отправитель успевает передать 5 Мбайт.
Если обнаруживается ошибка, потребуется 40 мс, чтобы оповестить об этом отправителя. При использовании протокола с возвратом на л отправителю потребуется повторять передачу не только поврежденного пакета, но также и до 5 Мбайт пакетов, переданных после поврежденного. Очевидно, что этот протокол использует ресурсы очень неэффективно. Суть четвертой проблемы состоит в том, что гигабитные линии принципиально отличаются от мегабитных — в длинных гигабитных линиях главным ограничивающим фактором является не пропускная способность, а задержка.
На рис. 6АО изображена зависимость времени, требуюшегося для передачи файла размером 1 Мбит по линии длиной в 4000 км, от скорости передачи. На скоростях до 1 Мбит/с время передачи, в основном, зависит от скорости передачи данных. При скорости 1 Гбит/с задержка в 40 мс значительно превосходит 1 мс (время, требующееся для передачи битов по оптоволоконному кабелю). Дальнейшее увеличение скорости вообще не оказывает почти никакого действия на время передачи файла. Изображенная на рис.
6АО зависимость демонстрирует ограничения сетевых протоколов. Она показывает, что протоколы с ожиданием подтверждений, такие как удаленный вызов процедуры (КРС, Кешоге Ргосесцге Са11), имеют врожденное ограничение на производительность. Это ограничение связано со скоростью света Никакие технологические прорывы в области оптики здесь не помогут (хотя могли бы помочь новые законы физики). Пятая проблема, которую стоит упомянуть, связана не с протоколами или технологиями, а с появлением новых гигабитных мультимедийных приложений, для которых постоянство времени передачи пакета так же важно, как и само среднее значение задержки.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
