Эндрю Уэзеролл - Компьютерные сети. 5-е издание

Еще одна проблема, касающаяся приложений, работающих в реальном времени (например, воспроизводящих аудио и видео), — джиттер. Для хорошей производительности им недостаточно хорошей средней пропускной способности. Таким приложениям необходима низкая задержка. А для этого требуется эффективное распределение нагрузки на сеть, а также поддержка качества обслуживания на канальном и сетевом уровнях.

6.6.2. Измерение производительности сети

Когда качество работы сети оказывается не слишком хорошим, ее пользователи часто жалуются сетевым операторам, требуя усовершенствований. Чтобы улучшить производительность сети, операторы должны сначала точно определить, в чем суть проблемы. Чтобы выяснить текущее состояние сети, операторы должны произвести измерения. В данном разделе мы рассмотрим вопрос измерения производительности сети. Приводимое ниже обсуждение основано на работе Могола (Mogul, 1993).

Измерения могут быть произведены разными способами и во многих местах (как физически, так и в стеке протоколов). Наиболее распространенный тип измерений представляет собой включение таймера при начале какой-либо активности и измерение продолжительности этой активности. Например, одним из ключевых измерений является измерение времени, необходимого для получения отправителем подтверждения в ответ на отправку сегмента. Другие измерения производятся при помощи счетчиков, в которых учитывается частота некоторых событий (например, количество потерянных сегментов). Наконец, часто измеряются такие количественные показатели, как число байтов, обработанных за определенный временной интервал.

Процедура измерения производительности сети и других параметров содержит множество подводных камней. Ниже мы перечислим некоторые из них. Следует тщательно избегать подобных ошибок при любых попытках измерить производительность сети.

Убедитесь, что выборка достаточно велика

Не следует ограничиваться единственным измерением какого-нибудь параметра — например, времени, необходимого для передачи одного сегмента. Повторите измерение, скажем, миллион раз и вычислите среднее значение. Начальные эффекты, например ситуации, когда после периода бездействия 802.16 NIC или кабельный модем получает зарезервированную пропускную способность, могут замедлить отправку первого сегмента, а помещение его в очередь увеличит разброс значений. Чем больше будет выборка, тем выше окажется точность оценки среднего значения и его среднеквадратичного отклонения. Погрешность может быть вычислена при помощи стандартных формул статистики.

Убедитесь, что выборка является репрезентативной

В идеале, следует повторить всю последовательность миллиона измерений параметров в различное время суток и в разные дни недели, чтобы заметить влияние различной загруженности системы на измеряемые параметры. Так, измерение перегрузки вряд ли принесет пользу, если эти измерения производить, когда перегрузки нет. Иногда результаты могут показаться на первый взгляд странными, как, например, наличие серьезных заторов в сети в 10, 11, 13 и 14 часов, но их отсутствие в полдень (когда все пользователи обедают).

В случае беспроводных сетей местоположение играет важную роль из-за распространения сигнала. Даже если узел, на котором выполняются измерения, находится рядом с беспроводным клиентом, он может не видеть некоторых пакетов, доступных клиенту, из-за различий в используемых антеннах. Измерения лучше проводить на хосте беспроводного клиента. Если это невозможно, необходимо выбрать несколько пунктов наблюдения и таким образом получить более полную картину (Mahajan и др., 2006).

Кэширование может сильно исказить ваши измерения

Если протоколы используют механизмы кэширования, многократное повторение измерений может дать неожиданные результаты. К примеру, обращение к веб-странице или просмотр имени DNS (чтобы найти IP-адрес) может в первый раз выполняться через сеть, а затем путем обращения к кэшу, при котором, естественно, пересылки пакетов не происходит. Результаты таких измерений будут абсолютно бесполезными (если только вы не хотите измерить производительность кэша).

Буферирование пакетов может производить аналогичный эффект. Одна популярная TCP/IP-программа измерения производительности славилась тем, что сообщала, что протокол UDP может достичь производительности, значительно превышающей максимально допустимую для данной физической линии. Как это происходило? Обращение к UDP обычно возвращает управление сразу, как только сообщение принимается ядром системы и добавляется в очередь на передачу. При достаточном размере буфера время выполнения 1000 обращений к UDP не означает, что за это время все данные были переданы в линию. Большая часть их все еще находится в буфере ядра.