Задержка важнее пропускной способности

Инженеры, проводящие лабораторные тестирование коммутаторов, как оказалось, наибольшее значение придают одному параметру - пропускной способности. Почему? Поскольку пропускная способность поражает воображение пользователей и они убеждены, что именно этот параметр в основном определяет то, заслуживает ли этот коммутатор внимания.

Последние тесты коммутаторов Ethernet 10 Гбит/с показали, что с точки зрения пропускной способности они значительно отличаются друг от друга. Парадокс состоит в том, что чем быстрее сеть, тем меньшее значение имеет пропускная способность свитча.

Этот фактор, естественно, весьма важен, но только в тех случаях, когда сеть интенсивно загружена пакетами. В то же время задержка (то есть время, необходимое для переключения между портом ввода и порта вывода) играет важную роль для каждого типа движений пакетов, в каждой ситуации и в каждой сети.

Устройства, характеризующиеся большой величиной задержки, уменьшают скорость работы сети - и это происходит вне зависимости от того, загружена ли сеть на 1% или на 100%. Для того, чтобы приложения "запротестовали", задержки вовсе не должны составлять несколько сот миллисекунд.

Если говорить о коммутаторах, оснащенных интерфейсами Ethernet 1 и 10 Гбит/с, то чаще всего задержка у них составляет величину от нескольких десятков до нескольких сотен миллисекунд. До сих пор считается, что задержки, составляющие несколько десятков миллисекунд, не влияют на производительность сетевых приложений.

Отчасти это неверно. Даже небольшие задержки порядка нескольких десятков миллисекунд могут стать причиной резкого уменьшения производительности сетей Ethernet 1 и 10 Гбит/с. "Виновен" в этом, если так можно выразиться, протокол ТСР, а точнее, окна, необходимые этому протоколу для передачи пакетов в сеть.

Как работает ТСР? Отправитель высылает ограниченные порции данных таким образом, чтобы получатель мог выслать в обратном направлении информацию, подтверждающую их получение. Окна обеспечивают подтверждения о получении нескольких пакетов сразу, но если отправитель не получает от получателя за определенное время такого подтверждения, то все пакеты должны быть переданы повторно.

Поскольку в сети Интернет свыше 80% передач происходит с помощью протоколов ТСР, повторная передача пакетов может привести к значительному снижению работоспособности приложений, запущенных в той же среде.

Например, в сети работает коммутатор E1200 (Force10 Networks) и получает пакеты Ethernet длиной 1518 байт, соответствующих максимально возможной длине пакетов Ethernet и обычно используемых при передаче больших объемов данных. Использование сетей на этот момент умеренное, в пределах 10%. Коммутатор принимает 81274 пакета в секунду (один пакет принимается за 12 микросекунд).

В ОС Windows 2000 и XP размер пакета ТСР по умолчанию составляет 16 Кб. Это означает, что в сеть можно отправить без подтверждения их получения не более 11 пакетов. Для 11 пакетов (считая по 12 микросекунд на каждый), каждая задержка более 132 микросекунд будет означать, что данные будут высылаться повторно.

Последние тесты коммутаторов Ethernet 10 Гбит/с показали, что в устройствах Avaya и Force10 Networks задержка при переключении пакетов длиной 1518 байт составляет свыше 40 микросекунд. То есть одиннадцать таких задержек - и мы имеем дело с повторно передаваемыми через протокол ТСР пакетами. Компания Force10 представила свой коммутатор E1200 и сообщила, что задержки удалось уменьшить вполовину (теперь они составляют 23 микросекунды). При таких задержках в сетях Ethernet 10 Гбит/с и дальше происходит повторная передача пакетов, но в сетях 1 Гбит/с протокол ТСР уже не передает их повторно. Но размеры окон изменяются динамически: чем больше окошко, тем большее влияние имеют маленькие задержки.

Можно описать влияние окна ТСР на работу любой сети. Для того, чтобы это сделать, необходимо знать три параметра: длина пакетов, размер окна ТСР и степень использования сети.

Установка протокола TCP/IP

Протокол TCP/IP использует IP-адрес, маску подсети и шлюз по умолчанию для соединения с узлами. Узлы TCP/IP, работающие в глобальной сети, требуют задания всех трех параметров в конфигурации. Каждая плата сетевого адаптера в компьютере, использующем TCP/IP, нуждается в этих параметрах.

IP-адрес - это логический 32-разрядный адрес, однозначно определяющий узел TCP/IP. Каждый IP-адрес состоит из двух частей: идентификатора сети и идентификатора узла. Первый служит для обозначения всех узлов в одной физической сети. Второй обозначает конкретный узел в сети. Каждому компьютеру, использующему TCP/IP, требуется уникальный IP-адрес, например, 194.103.2.200.

Маска подсети выделяет часть IP-адреса и позволяет TCP/IP отличить идентификатор сети от идентификатора узла. Пытаясь связаться, узлы TCP/IP используют маску подсети (например, 255.255.255.0), чтобы определить, находится узел-получатель в локальной или удаленной сети.

Для того чтобы установить соединение с узлом из другой сети, вы должны сконфигурировать IP-адрес шлюза по умолчанию. TCP/IP посылает пакеты, предназначенные для удаленных сетей, на шлюз по умолчанию, но только в том случае, если на локальном узле не сконфигурирован другой маршрут к сети получателя. Если вы не сконфигурируете шлюз по умолчанию, то связь может быть ограничена локальной сетью.

Зайдите на Панель управления, а затем в раздел "Сеть". Если TCP/IP не числится в списке установленных сетевых протоколов, необходимо его установить. Затем выделите TCP/IP и нажмите на кнопку "Свойства". Если ваш компьютер включен в большую сеть, необходимо убедиться, что имя компьютера, домена и информация об IP-адресе не конфликтуют с сетью. В отличие от IP-адреса и маски подсети шлюз по умолчанию является необязательным параметром. Если вы его опустите, то область работы вашего компьютера ограничится локальной сетью.