Opóźnienia ważniejsze niż przepływność
-
- Janusz Chustecki,
- 02.04.2003, godz. 11:22
Okazuje się, że inżynierowie testujący w laboratoriach przełączniki wydają się przywiązywać zbyt wielką wagę do jednego parametru: do przepływności. Dlaczego? Ponieważ przepływność przemawia do wyobraźni i użytkownicy są przekonani, że to właśnie ten parametr decyduje w głównej mierze o tym, czy przełącznik wart jest zainteresowania.
Ostatnie testy przełączników Ethernet 10 Gb/s wykazały, że pod względem przepływności różnią się one od siebie znacznie. Paradoks polega na tym, że im szybsza jest sieć, tym mniejsze znaczenie ma przepływność przełącznika.
Przepływność przełącznika jest oczywiście bardzo ważna, ale tylko w tych sytuacjach, gdy sieć jest mocno obciążona pakietami. Natomiast opóźnienia (opóźnienie – czas potrzebny do przełączenia ramki między portem wejściowym i portem wyjściowym), odgrywają ważną rolę dla każdego typu ruchu pakietów, w każdej sytuacji i w każdej sieci.
Zobacz również:
Urządzenia, których charakterystyczną cechą są duże opóźnienia, zmniejszają szybkość pracy sieci - i to niezależnie od tego, czy sieć jest wykorzystywana w jednym czy w stu procentach. I opóźnienia nie muszą tu wcale wynosić kilkaset milisekund, aby aplikacje zaczęły się buntować.
W przypadku przełączników wyposażonych w interfejsy Ethernet 1 i 10 Gb/s opóźnienia mają najczęściej wartość od kilkudziesięciu do kilkuset milisekund. Do tej pory sądzono, że opóźnienia wynoszące kilkadziesiąt milisekund nie mają większego wpływu na wydajność aplikacji sieciowych.
Niestety, nie jest to prawda. Nawet niewielkie opóźnienia rzędu kilkudziesięciu milisekund mogą się przyczynić do dramatycznego spadku wydajności sieci Ethernet 1 i 10 Gb/s. „Winnym”, jeśli tak można powiedzieć, jest protokół TCP, a konkretnie okienka używane przez ten protokół do ekspediowania pakietów w sieć.
TCP pracuje w taki sposób, że nadajnik wysyła ograniczoną porcję danych po to, aby odbiornik mógł wysłać zwrotną informację potwierdzającą ich odebranie. Okienka zawierają najczęściej wiele pakietów, ale jeśli nadajnik nie odbierze od odbiornika w określonym okresie czasu potwierdzenia, wszystkie pakiety muszą być retransmitowane.
Ponieważ 80 proc. ruchu w sieci Internet jest oparta na protokole TCP, retransmitowanie pakietów może się znacznie przyczynić do spadku wydajności aplikacji uruchamianych w tym środowisku.
A oto przykład. W sieci pracuje przełącznik E1200 (Force10 Networks) i odbiera ramki Ethernet mające długość 1518 bajtów. Wykorzystanie sieci jest w tym momencie umiarkowane, w granicach 10 proc. Przełącznik odbiera wtedy 81 274 ramek na sekundę (jedna ramka jest odbierana co 12 mikrosekund).
W systemach operacyjnych Win 2000 i XP, domyślna wielkość okienka TCP wynosi 16 KB. Oznacza to, że w sieć nie można wyekspediować bez potwierdzenia ich odebrania więcej niż 11 ramek. Dla 11 ramek (licząc po 12 mikrosekund na każdą ramkę), każde opóźnienie większe niż 132 mikrosekund powoduje, że dane są retransmitowane.
Ostatni test przełączników Ethernet 10 Gb/s pokazał, że w przypadku urządzeń firm Avaya i Force10 Networks opóźnienia przy przełączaniu ramek mających długość 1518 bajtów wynoszą ponad 40 mikrosekund. Jedenaście takich opóźnień i mamy już do czynienia z retransmitowaniem pakietów przez protokół TCP.
Firma Force10 przetestowała swój przełącznik E1200 przy użyciu nowego oprogramowania i poinformowała, że opóźnienia zmniejszyły się o 50 proc. (wynoszą teraz 23 mikrosekund). Przy takich opóźnieniach w sieciach Ethernet 10 Gb/s dochodzi dalej do retransmitowania pakietów, ale w sieciach 1 Gb/s protokół TCP już ich nie retransmituje. Ale wielkości okienka zmieniają się dynamicznie; im większe okienko, tym większy wpływ mają małe opóźnienia.
Można określić wpływ okienka TCP na pracę dowolnej sieci. Aby to zrobić, trzeba znać trzy parametry: długość ramek, rozmiar okienka TCP i stopień wykorzystania sieci.
