7. Перегрузка (1130537)
Текст из файла
Интернет: перегрузкаКомпьютерные сетипроф. Смелянский Р.Л.Лаборатория Вычислительных комплексовф-т ВМК МГУПлан• Что такое перегрузка и как ею можно управлять• Базовые подходы к управлению перегрузкойo В сетиo Со стороны получателя• Управление перегрузкой в ТСРooooTCP TahoeTCP RenoTCP RTT измерениеУправление производительностью на практикеКомпьютерные сетипроф.Смелянский Р.Л.26.03.20142Примеры перегрузокСтолкновение двух пакетов вмаршрутизатореПотоки превысилипропускную способность каналаСлишком много пользователейиспользуют один и тот же каналв одно и то же времяКомпьютерные сетипроф.Смелянский Р.Л.26.03.20143Что вызывает перегрузку?Компьютерные сетипроф.Смелянский Р.Л.26.03.20144Что вызывает перегрузку?Компьютерные сетипроф.Смелянский Р.Л.26.03.20145Что вызывает перегрузку?Что будет если буферконечен?Компьютерные сетипроф.Смелянский Р.Л.26.03.20146Другой примерКомпьютерные сетипроф.Смелянский Р.Л.26.03.20147Перегрузки неизбежны!(может быть это и хорошо)• Коммутацию пакетов используют потому, что онапозволяет эффективно использовать пропускнуюспособность каналов.
Поэтому буферы вмаршрутизаторах часто загружены.• Если буферы пусты, задержки малы, ноинтенсивность использования сети низкая.• Если буферы постоянно загружены, задержкивозрастают, но интенсивность использования сетивозрастаетКомпьютерные сетипроф.Смелянский Р.Л.26.03.20148Замечания1. Перегрузки неизбежны и возможно желательны2.
Перегрузки возможны в разных случаяхoooКоллизия пакетов в маршрутизатореНекоторые потоки шлют данные с очень большой скоростьюТолпа пользователей объявилась в сети3. Если пакет был сброшен, то его ретрансмиссия можетусугубить перегрузку4. Когда пакет сброшен, то все ресурсы, которые былипотрачены до того чтобы его доставить к месту сброса,потрачены зря5. Необходимо ввести понятие справедливости, чтобы решитькак потоки будут разделять ресурсы перегруженного каналаКомпьютерные сетипроф.Смелянский Р.Л.26.03.20149Справедливость и пропускнаяспособностьКомпьютерные сетипроф.Смелянский Р.Л.26.03.201410Справедливость и пропускнаяспособностьРаспределение ресурсов1.
= 0.25, = 1.75, =0.75 Общая пропускная способность = 2.752. = 0.5, = 1.5, =0.5 Общая пропускная способность = 2.5Случай 2 «справедливее».Как мы можем определить справедливостьКомпьютерные сетипроф.Смелянский Р.Л.26.03.201411Max-min справедливостьОпределение:Распределение max-min справедливо если нельзяувеличить скорость какого-нибудь потока, непонизив скорости другого потокаКомпьютерные сетипроф.Смелянский Р.Л.26.03.201412Max-min справедливое распределениеКомпьютерные сетипроф.Смелянский Р.Л.26.03.201413Max-min справедливое распределение наодном канале• Определение интуитивно верно для одного каналаКомпьютерные сетипроф.Смелянский Р.Л.26.03.201414Цели управления перегрузкой1.
Высокая пропускная способность: каналызагружены, скорость потоков высокая2. max-min справедливость3. Быстрая реакция на изменения состояния сети4. Распределенное управлениеКомпьютерные сетипроф.Смелянский Р.Л.26.03.201415Управление перегрузкой:основные подходыКомпьютерные сетипроф. Смелянский Р.Л.Лаборатория Вычислительных комплексовф-т ВМК МГУПлан• Где надо размещать управление перегрузкой:o Очередь со справедливой дисциплиной (FQ) в каждоммаршрутизатореo В сетиo На каждом хосте• Скользящее окно и AIMDКомпьютерные сетипроф.Смелянский Р.Л.26.03.20142Пример: FQ на каждом маршрутизатореКомпьютерные сетипроф.Смелянский Р.Л.26.03.20143Размещение в сетиКомпьютерные сетипроф.Смелянский Р.Л.26.03.20144Размещение на хостахКомпьютерные сетипроф.Смелянский Р.Л.26.03.20145Управление перегрузками в ТСРВ ТСР управление перегрузкой размещается наконечном хосте• Реакция на события, наблюдаемые на конечном хосте(например, потеря пакета).• Использование скользящего окна, предназначенного дляуправления потоком в ТСР• Постараться оценить сколько пакетов можно безопасноотправить в сеть одновременно.Компьютерные сетипроф.Смелянский Р.Л.26.03.20146Скользящее окноКомпьютерные сетипроф.Смелянский Р.Л.26.03.20147Скользящее окно в ТСРКомпьютерные сетипроф.Смелянский Р.Л.26.03.20148Скользящее окно в ТСРТСР варьирует число пакетов отправляемых в сеть,изменяя размер скользящего окна:размер окна=min{ Объявленное окно, Окно перегрузки }получательотправитель (cwnd)Как определить размер cwnd?Компьютерные сетипроф.Смелянский Р.Л.26.03.20149AIMD(Additive Increase Multiple Decrease)• Если пакет получен успешно:• Если пакет был сброшен:Компьютерные сетипроф.Смелянский Р.Л.←←+1226.03.201410Пила AIMDПакет полученПакет сброшенСброшенуполовиненКомпьютерные сетипроф.Смелянский Р.Л.26.03.201411Заключение1.
Выбор: в сети или на хосте?2. В ТСР управление перегрузкой располагается нахосте• Реакция на события, наблюдаемые на конечном хосте(например, потеря пакета).• Использование скользящего окна, предназначенного дляуправления потоком в ТСР• Постараться оценить сколько пакетов можно безопасноотправить в сеть одновременно.• Изменять размер окна в соответствии с алгоритмом AIMDКомпьютерные сетипроф.Смелянский Р.Л.26.03.201412Управление перегрузкой:AIMD с одним потокомКомпьютерные сетипроф.
Смелянский Р.Л.Лаборатория Вычислительных комплексовф-т ВМК МГУAIMD(Additive Increase Multiple Decrease)Пакет полученПакет сброшенСброшенуполовиненКомпьютерные сетипроф.Смелянский Р.Л.26.03.20142Примерhttp://guido.appenzeller.net/anims/Компьютерные сетипроф.Смелянский Р.Л.26.03.20143Примеры динамики одиночного потокаКомпьютерные сетипроф.Смелянский Р.Л.26.03.20144Скорость отправки для одиночногопотокаКомпьютерные сетипроф.Смелянский Р.Л.26.03.20145Скорость отправки для одиночногопотокаКомпьютерные сетипроф.Смелянский Р.Л.26.03.20146Насколько большим должен быть буфер?Компьютерные сетипроф.Смелянский Р.Л.26.03.20147Комментарии для одиночного потока1.
Окно увеличивают, сокращают в соответствии сAIMD2. … пробировать как много байт канал еще можетвместить3. Пилообразное поведение – нормальная формадинамики4. Скорость отправки постоянная5. …. Если у нас есть достаточно буферногопространства (RTTxC)Компьютерные сетипроф.Смелянский Р.Л.26.03.20148Управление перегрузкой:AIMD с несколькимипотокамиКомпьютерные сетипроф.
Смелянский Р.Л.Лаборатория Вычислительных комплексовф-т ВМК МГУБуфер маршрутизатораLink rate > CКомпьютерные сетипроф.Смелянский Р.Л.Link rate = C26.03.20142Один поток vs много потоковКомпьютерные сетипроф.Смелянский Р.Л.26.03.20143Интуитивная геометрическаяинтерпретацияДоля теряемыхпакетовгдеПропускнаяспособностьКомпьютерные сетипроф.Смелянский Р.Л.26.03.20144Интерпретация уравнения скоростиКомпьютерные сетипроф.Смелянский Р.Л.26.03.20145Комментарии для нескольких потоков1.
Окно увеличивают/сокращают в соответствии сAIMD2. … пробировать как много байт канал еще можетвместить3. В «узком месте» будут скапливаться пакетыразных потоков4. Скорость отправки меняется в зависимости отразмера окна5. AIMD очень чувствителен к частоте потерипакетов6.
AIMD ущемляет потоки с большим RTTКомпьютерные сетипроф.Смелянский Р.Л.26.03.20146Управление перегрузкой:TCP TahoeКомпьютерные сетипроф. Смелянский Р.Л.Лаборатория Вычислительных комплексовф-т ВМК МГУПроблемаМоскваКомпьютерные сетипроф.Смелянский Р.Л.Новосибирск26.03.20142ПроблемаМоскваНовосибирскУправление перегрузкой: поддержка скорости передачи данныхтак, чтобы не перегружать сеть (число посланных, но не подтвержденныхпакетов) и не терять производительностьКомпьютерные сетипроф.Смелянский Р.Л.26.03.20143ТСР история•••••1974 - 3-х кратное рукопожатие1978 - ТСР разделяют на ТСР и IP1986 - Интернет страдает от перегрузок1987 - Ван Якобсон предлагает TCP Tahoe1990 – Добавляются режимы быстроговосстановления и быстрой повторной передачи(Reno)Компьютерные сетипроф.Смелянский Р.Л.26.03.20144Три основных вопроса• Когда следует посылать новые данные?• Когда следует посылать данные повторно?• Когда надо отправлять подтверждения?Компьютерные сетипроф.Смелянский Р.Л.26.03.20145ТСР Pre-Tahoe• Получатель устанавливает размер окна управленияпотоком (размер скользящего окна)• Отправитель шлет пакеты, число которыхполностью соответствует этому размеру• На каждый пакет устанавливается таймер• Проблема: что будет если размер окна превышаетпропускную способность сети?Компьютерные сетипроф.Смелянский Р.Л.26.03.20146Последовательные номера пакетов(КБ)ТСР образца 1986Время отправкиРисунок из статья ван Якобсона и КарелаКомпьютерные сетипроф.Смелянский Р.Л.26.03.20147Три усовершенствования ТСР• Окно перегрузки (CWND)• Оценка Time_out• Self-clockingКомпьютерные сетипроф.Смелянский Р.Л.26.03.20148Окно перегрузки (TCP Tahoe)• В оконечной точке устанавливается FCWND (FlowControl WND)• Оценивают размер CWND• Окно отправителя = min (FCWND,CWND)• Разделение фазы управления перегрузкой на двеo Медленный стартаo Предотвращение перегрузки - стабилизацияКомпьютерные сетипроф.Смелянский Р.Л.26.03.20149Медленный старт• Медленный стартo CWND = MSSo Увеличиваем окно на MSS• Экспоненциальноувеличиваем перегрузкиокно, прощупываявозможность сети• «медленный» посравнению с изначальнымалгоритмомКомпьютерные сетипроф.Смелянский Р.Л.26.03.201410Предотвращение перегрузки• Медленный стартo Увеличиваем CWND на MSS на каждое подтверждениеo Экспоненциальный рост• Предотвращение перегрузкиo Увеличиваем окно перегрузки только на 2 /CWND при каждомподтвержденииo За каждый RTT увеличиваем окно на MSSo Линейный ростКомпьютерные сетипроф.Смелянский Р.Л.26.03.201411Стратегия Tahoe• Стратегия:o Используя медленный старт, быстро нащупать доступную пропускнуюспособность сетиo Приблизившись к насыщению, перейти в режим предотвращенияперегрузки, очень осторожно пробируя возможность роста• Три сигнала:o Рост числа уведомлений – передача данных идет хорошоo Повторные уведомления – где-то произошла задержка/потеря данныхo Time_out – что-то работает не так как надоКомпьютерные сетипроф.Смелянский Р.Л.26.03.201412Диаграмма состояний TCP TahoeКомпьютерные сетипроф.Смелянский Р.Л.26.03.201413Динамика ТСР Tahoetime_outразмер окнадубликат acktime_outssthresh (порог)времяКомпьютерные сетипроф.Смелянский Р.Л.26.03.201414Пример работы TCP TahoereceiversenderTimeКомпьютерные сетипроф.Смелянский Р.Л.26.03.201415Оценка time_out• RTT измерение критично для оценки time_outo Если слишком коротко – впустую тратим ресурсы сети на повторныепередачи, «ломаем» медленный стартo Если слишком длинный – зря тратим ресурсы на ожидание• Трудности –o RTT меняется очень динамичноo RTT сильно зависит от загрузки (load) сетиКомпьютерные сетипроф.Смелянский Р.Л.26.03.201416Pre Tahoe time_out• r – начальная оценка RTT из соображений здравогосмысла• m – измерение RTT для последнегоподтвержденного пакета• Вычисляем взвешенное среднее – r=αr + (1-α)m• Time_out= βr, где β = 2• В чем проблема?Компьютерные сетипроф.Смелянский Р.Л.26.03.201417TCP Tahoe tome_out• r – начальная оценка RTT из соображений здравого•••••••смыслаm – измерение RTT для последнего подтвержденногопакетаВычисляем взвешенное среднее – g=αg + (1-α)m, где α~0.25Ошибка – e=m-r, где m измерение для последнего аск.Вычисляем r=r + geИзмеряем вариацию – v = v + g(|e| - v)time_out = r + βv, где β=4.экспоненциально увеличиваем time_out в случаеперегрузкиКомпьютерные сетипроф.Смелянский Р.Л.26.03.201418Оценки RTTКомпьютерные сетипроф.Смелянский Р.Л.26.03.201419СамонастройкаКомпьютерные сетипроф.Смелянский Р.Л.26.03.201420Принципы самонастройки• Отправлять данные только после того, какпредыдущие покинули сеть• Посылать данные только при полученииуведомления• Отправлять уведомления как можно быстрее – этоважно!Прочесть «Congestion Avoidance and Control» vanJacobson and KarelsКомпьютерные сетипроф.Смелянский Р.Л.26.03.201421Управление перегрузкой:TCP Reno, TCP New RenoКомпьютерные сетипроф.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
