Э. Таненбаум - Компьютерные сети. (4-е издание) (DJVU) (1130092), страница 174
Текст из файла (страница 174)
Низкая, но постоянная скорость доставки часто предпочтительнее высокой, но непостоянной. 650 Глава 6. Транспортный уровень 1000 с 1ОО с чят 10 с е 1с сь с 100 мс $ 10 мс й 1 мс 1Оз 1Ок 1Ов 1Ов 1От 1Ов 1Оз 1О'с 1Он 1О'з Скорость передачи (бит/с) Рис. 6.40. Время передачи и подтверждения файле размером 1 Мбит по линии длиной 4000 км Перейдем теперь к рассмотрению методов решения всего этого набора проблем. Сначала будет сделано несколько общих замечаний, затем мы рассмотрим механизмы протоколов, формат пакетов и программное обеспечение протоколов. Главный принцип, который каждый разработчик гигабитных сетей должен выучить наизусть, звучит так: Проектируя, стремись увеличить скорость, а не оптимизировать пропускную способность. При разработке старых протоколов обычно ставилась задача минимизировать количество битов, переданных в линию, часто за счет использования полей малого размера и упаковывания нескольких полей вместе в один байт или слово.
Б настоящее время экономить пропускную способность смысла иет: ее более чем достаточно. Проблема заключается в обработке протоколами пакетов, поэтому при разработке новых протоколов минимизировать нужно именно время обработки. Разработчики 1Рч6, к счастью, хорошо понимают это. Конечно, заманчивы попытки ускорить работу сетей, создав быстрые сетевые интерфейсы на аппаратном уровне. Сложность такого подхода состоит в том, что если только протокол не является чрезвычайно простым, аппаратный интерфейс представляет собой дополнительную плату с отдельным процессором и своей программой. Чтобы сетевой сопроцессор не был столь же дорогим, он, как и централь.
ный процессор, часто представляет собой более медленную микросхему. В результате такого подхода быстрый центральный процессор ждет, пока медленный сопроцессор выполнит свою работу. Было бы неверным полагать, что у центрального процессора на время ожидания обязательно найдется другая работа Более того, для обшения двух процессоров общего назначения потребуются тшательно продуманные протоколы, обеспечиваю!цие их корректную синхронизацию. Как правило, наилучший метод заключается в создании простых протоколов, чтобы всю работу мог выполнять центральный процессор. Вопросы производительности 651 Рассмотрим теперь вопрос обратной связи в высокоскоростных протоколах.
Из-за относительно длинного цикла задержки желателен отказ от обратной связи; на оповегдение отправителя уходит слишком много времени. Один пример обратной связи — управление скоростью передачи с помощью протокола скользящего окна. Чтобы избежать долгих задержек, связанных с передачей получателем информации о состоянии окна отправителю, лучше использовать протокол, основанный на скорости.
В таком протоколе отправитель может посылать не быстрее, чем с некоторой скоростью, с которой получатель заранее согласился. Второй пример обратной связи — алгоритм затяжного пуска, разработанный Джекобсоном. Этот алгоритм проводит многочисленные пробы, пытаясь определить пропускную способность сети. В высокоскоростных сетях на проведение пяти-шести проб для определения ответной реакции сети тратится огромное количество сетевых ресурсов.
Более эффективная схема состоит в резервировании ресурсов отправителем, получателем и сетью в момент установки соединения. Кроме того, заблаговременное резервирование ресурсов позволяет несколько снизить эффект неравномерности доставки (джиттер). Короче говоря, повышение скоростей передачи в сетях неумолимо заставляет разработчиков выбирать ориентированную на соединение (или близкую к этому) схему работы сети. Крайне важен в гигабитных сетях формат пакета.
В заголовке должно быть как можно меньше полей — это позволит снизить время его обработки. Сами поля должны быть достаточно большими, чтобы нести в себе как можно больше полезной (служебной) информации. Кроме того, они не должны пересекать границы слов, тогда их будет проще обработать. В данном контексте под ядостаточно большимь подразумевается такой размер, который исключает возникновение проблем зацикливания порядковых номеров при нахождении в сети старых пакетов, учитывает отсутствие у получателя возможности объявить реально доступный размер окна из-за слишком малого служебного поля размера окна, и т. д.
Кроме того, контрольные суммы заголовка и данных следует считать раздельно, Причин здесь две. Во-первых, чтобы предоставить возможность считать контрольную сумму только заголовка, без данных, что значительно быстрее, Во-вторых, чтобы иметь возможность убедиться в правильности заголовка, прежде чем начать копировать данные в пространство пользователя.
Контрольную сумму данных лучше проверять во время копирования данных в пространство пользователя, но если заголовок неверен, то может оказаться, что будет производиться копирование не того процесса. Во избежание ненужного копирования необходимо считать контрольные суммы отдельно. Максимальный размер поля данных должен быть достаточно большим, чтобы обеспечить возможность эффективной работы сети даже при наличии больших задержек. Кроме того, чем больше размер поля данных, тем меньшую долю в общем потоке данных составляют заголовки.
Еще одно полезное свойство протокола — возможность посылать нормальное количество данных вместе с запросом соединения. При этом можно сэкономить время одного запроса и ответа. Наконец, следует сказать несколько слов о программном обеспечении протокола Следует сконцентрировать внимание на успешном варианте работы. Мно- 652 Глава б.
Транспортный уровень гие старые протоколы были рассчитаны иа работу в условиях плохих линий связи и особое внимание уделяли обработке ошибок (например, при потере пакета), Чтобы сделать протокол быстрее, разработчик должен, в первую очередь, постараться минимизировать время обработки в нормальном случае. Минимизация времени обработки в случае ошибок иа линии должна быть иа втором месте.
Второй аспект, касающийся программного обеспечения, состоит в минимизации времени копирования. Как уже было сказано ранее, копирование данных часто оказывается основным источником накладных расходов. В идеале, аппаратура должна отображать каждый приходящий пакет в память в виде непрерывного блока данных. Затем программа должна скопировать этот пакет в буфер пользователя за одну операцию блочного копирования. В зависимости от принципа работы кэша может быть желателен отказ от циклической организации копирования, Другими словами, чтобы скопировать 1024 слова, возможно, самым быстрым способом будет использование 1024 инструкций нОуГ подряд (или 1024 пар инструкций чтения и записи). Процедура копирования является столь критичной, что ее следует очень аккуратно писать вручную иа ассемблере, если только иет возможности заставить компилятор произвести самый оптимальный код.
Резюме Транспортный уровень — зто ключ к пониманию многоуровневых протоколов. Ои предоставляет различные услуги, наиболее важной из которых является сквозной, надежный, ориентированный иа соединение поток байтов от отправителя к получателю. Доступ к нему предоставляется при помощи сервисных примитивов, позволяющих устанавливать, использовать и разрывать соединения. Транспортные протоколы должны обладать способностью управлять соединением в ненадежных сетях. Установка соединения осложняется возможностью существования дубликатов пакетов, которые могут появляться в самый неподходящий момент.
Для борьбы с этими дубликатами при установке соединения применяется алгоритм «тройиого рукопо>катия». Разрыв соелииеиия проще установки и, тем ие менее, далеко ие тривиален из-за наличия проблемы двух армий, Лаже если сетевой уровень абсолютно надежен, у транспортного уровня полно работы.
Ои должен обрабатывать все служебные примитивы, управлять соединениями и таймерами, а также предоставлять и использовать кредиты Основными транспортными протоколами Иптериета являются ТСР и Б1)Р. П1)Р— зто протокол без установления соединения, который работает с 1Р-пакетами и занимается обеспечением мультиплексирования и демультиплексироваиия нескольких процессов с использованием единого 1Р-адреса. 1)1)Р может использоваться при клиент-серверных взаимодействиях, например, при удаленном вызове процедур. Кроме того, иа его основе можно создавать протоколы реального времени, такие как ВТР. Наиболее распространенным протоколом Интернета является ТСР.
Ои обеспечивает надежную двухстороннюю потоковую байтовую передачу. Ои использует Вопросы 663 20-байтный заголовок для всех сегментов. Сегменты могут фрагментироваться маршрутизаторами Интернета, поэтому хосты должны уметь восстанавливать исходные сегменты из отдельных фрагментов.
Оптимизации производительности протокола ТСР было уделено много внимания. Для этого в нем применяются алгоритмы Нагла (Хай1е), Кларка (С1аг)г), Джекобсона ()асоЬзоп), Кариа (Кагп) и др. Беспроводные линии связи приводят к усложнению протокола ТСР. Транзакционный ТСР— это расширение традиционного протокола ТСР, предназначенное для поддержки клиент-серверного взаимодействия с использованием упрощенной процедуры обмена пакетами. Производительность сети обычно в основном определяется протоколом и накладными расходами по обработке ТРОП-модулей, причем с увеличением скорости передачи данных эта ситуация ухудшается. При разработке протоколов следует стараться минимизировать количество ТРП()-модулей, количество переключений контекста и время копирования ТРЕН)-модулей. В гигабитных сетях требуются простые протоколы. Вопросы 1.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
