最后一次我断言,WAN-specific应用程序性能问题是完全由驱动的三个因素:延迟,包丢失和带宽。
这一次,我们将讨论三个主要因素影响应用程序的性能,这本身是非常影响延迟和丢包,以及覆盖的主要原因在WAN包丢失和延迟问题。
前两个额外的应用程序的性能与影响因素的性质如何TCP(传输控制协议)工作原理:带宽延迟产品以及TCP拥塞控制。另一个因素,应用“对话”,关注如何TCP的某些高级协议之上,甚至应用程序本身,都写。
相关的:真正影响应用程序的性能在WAN上
我不会尝试在这个短(!)列做一个完整的教程TCP是如何工作的,但为了理解WAN效果,从这三个句子在这里总之很好地:“TCP使用“拥塞窗口”来确定有多少包可以发送一次。拥塞窗口的大小,越大越高吞吐量。TCP慢启动和的拥塞避免算法决定了拥塞窗口的大小。
的带宽延迟产品是指产品(在数据链路的容量比特每秒)及其end-to-end-delay(以秒为单位)。因此,一个以位或字节的数据量,相当于最大网络上的数据量电路在任何给定的时间,即数据传输但未收到。带宽延迟产品,本质上没有实际效果的局域网的性能,是一个著名的限制数据传输速度可以发生在高延迟广泛的区域网络,由于TCP窗口大小。
历史上,TCP窗口大小限制在64 kb(64字节=是512比特)的数据。现代操作系统TCP和实现通常使用TCP窗口缩放选项,使窗口大小的256 kb或更多。这可以大大增加TCP传输跨广域网,只要有最小的包丢失。面对有意义的损失,更大的最大允许动态的数据量没有什么实际影响性能,随着窗口大小(每下列段落)实际上是通常小于带宽延迟产品有限。
一个密切相关的问题是由哪个TCP拥塞控制的方式:“TCP使用网络拥塞避免算法包括的各个方面additive-increase-multiplicative-decrease (AIMD)计划,与其他方案等慢启动为了实现拥塞避免”。特别是,的流量允许“飞行中”探测到丢失的数据包后减少50%。TCP的拥塞控制算法,和AIMD特别是互联网的主要原因不是“倒塌”每个人都使用它的重量,和令人惊讶的是优雅的方法TCP的设计者提出了有效地使用可用带宽,并提供公平的“平均”。For an individual application, however, this means that performance suffers notably with packet loss, and for interactive or real-time applications can frequently have particularly bad performance when packet loss rates exceed ~1%.
这些重大TCP问题影响几乎所有的应用程序,甚至那些不使用TCP本身,但最终受到网络丢包和延迟增加引起的基于TCP的流量争夺相同的带宽。除了这些基于tcp的普遍问题,这一问题“爽直”的特定的应用程序或协议。从本质上讲,爽直指多少多个往返通信——很大程度上如果不是完全序列化——客户机和服务器之间需要执行一个给定的应用程序功能。一个很好的解释这个问题的基于web的应用程序可以找到超过10年前首次出版在这里在这个NetForecast在互联网上论文解释了网络性能。
两个常见的协议是非常健谈微软的CIFS协议文件服务,HTTP,占主导地位的协议用于web应用程序。CIFS XP和早期版本特别健谈和问题通过WAN,和有些人会认为这是最大的快速增长的原因广域网优化在2000年代的业务。SMB 2.0文件服务协议在Windows 7和Windows Server 2008和更高版本在WAN上要好,但一些“爽直”性能问题依然存在,特别是在任何有意义的包丢失。
就像带宽延迟产品问题,”爽直,“不伤害性能在一个局域网,可以在广域网面临严重的后果包丢失和/或高的延迟。对于公共互联网应用程序,包括但不限于网页应用、大量的DNS(域名系统)请求爽直的隐藏表单应用程序。
虽然还有其他,无数的特定于应用程序的因素,不太过分简单化的建议最后,其影响是相当类似于上面所述的“爽直”问题。交互式应用程序,如桌面虚拟化是一个很好的例子。
所以,如果所有网络特殊性能问题最终可以追溯到带宽、延迟和丢包,让我们更深入的看起来有点延迟和丢包的原因IP广域网。
[现在一些敏锐的读者可能想知道“为什么这家伙没有提到抖动吗?我们知道抖动在实时应用程序的性能是一个巨大的问题。”In fact,抖动是一个衡量的可变性随着时间的推移,通过网络数据包的延迟,即延迟的一个组成部分!事实上,也许唯一有意义的异常“app-specific因素通常是爽直”的一种变体规则实时应用,终端用户的直接经验音频和/或视频质量差的包丢失或过度抖动(抖动缓冲区提供缓冲温和的大量的抖动),和偶尔的可怕的性能甚至失去连接当视频关键帧丢失或数据包损失率过高。)
如果我们WAN延迟分解成它的组成部分,我们看到的“固定”组件和变量。WAN延迟的固定组件与路线英里一个数据包的数量必须在源和目标之间旅行,因此光速的限制——基于路由器的数量较小的组件包必须经过,与小的、固定的时间运输路由器即使负载轻的链接。典型的单向延迟跨美国大陆~ 40毫秒,一个典型的意义RTT全国各地和背~ 80 ms。
WAN延迟,抖动的变量组成部分,换句话说,是由排队拥堵在路由器IP转发(或其他设备)的地方。排队拥堵时造成更多的数据输入设备(路由器)试图出去一个给定的链接比链路的可用带宽。在典型的IP广域网路由器,排队拥堵在任何给定的路由器可以添加多达100到200毫秒的延迟。除此之外的延迟,通常会丢弃数据包,导致丢包。
转发中满溢的队列设备,只是指出,包丢失的主要原因。有些路由器使用技术或者说是下降比例较低(小于100%)的数据包队列时,开始填满,避免过度抖动和更好的促进“公平”在流动。最后,虽然比过去不太常见,一些错误也可以包丢失的原因。这些天很少在有线网络(除了偶尔的片状DSL连接),一些错误有时是负责适量的包丢失无线网络。
高的延迟会导致应用程序性能明显的问题。包丢失对广域网通常有一个更大的负面影响应用程序的性能。这是为什么呢?考虑到TCP带宽延迟产品,亏损率高于1% ~意味着应用程序可以只使用少量的带宽在广域网的TCP流,无论链接可用的最大大小。在广域网的距离更长,吞吐量更低。因为TCP窗口的协议,转发的数据包从源很快就会停下来,直到失去了包重传和承认。
即使对于应用程序的带宽延迟产品本身不是问题,“对话”的问题有很多相同的,偶尔糟糕的效果。面对包丢失,所有数据传输中断,直到数据包传送和承认;面对高的延迟(抖动),等待一个操作完成的序列化影响在开始下一个将会放缓性能大大即使没有包丢失。
这里有很多消化,我意识到,我们真的只触及表面。关键是提供优秀的,可预测的应用程序的性能,我们知道我们想要避免丢包和延迟尽可能高。
在我下一篇文章里,我们将会看看WAN服务历史的演变的后果——包括广域网技术下一代企业广域网(新)体系结构组件广域网优化,WAN虚拟化和分布式复制/同步文件服务,看看哪些技术解决这些因素,打击的负面影响和延迟直接和间接损失。
一百二十五年数据网络老手,安迪成立Talari网络WAN虚拟化技术的先驱,并担任第一任首席执行官。安迪是即将到来的书的作者下一代企业广域网。