Hálózatterv -- 2014. 09. 24.1 Router buffer méretezés (várakozásos, veszteséges forgalmi modell alapján) Takács György 8. Előadás Forrás: Router Buffer.

Az előadások a következő témára: "Hálózatterv -- 2014. 09. 24.1 Router buffer méretezés (várakozásos, veszteséges forgalmi modell alapján) Takács György 8. Előadás Forrás: Router Buffer."— Előadás másolata:

1 Hálózatterv -- 2014. 09. 24.1 Router buffer méretezés (várakozásos, veszteséges forgalmi modell alapján) Takács György 8. Előadás Forrás: Router Buffer Sizing for TCP Trafc and the Role of the Output/Input Capacity Ratio Ravi S. Prasad, Cisco Systems, Inc. Constantine Dovrolis, Georgia Institute of Technology Marina Thottan Bell-Labs

2 Hálózatterv -- 2014. 09. 24.2

3 3 Erlang – M/M/n 1. A rendszer állapotát az benne tartózkodó összes igény (kiszolgálás alatt lévő és várakozó együtt) darabszáma mutatja.

4 4 Erlang – M/M/n 3. Várakozás valószínűsége igény érkezik, amikor minden vonal foglalt ______________________________________________________ igény érkezik bármikor igény érkezik bármikor Erlang C képlet: Jelölések: Az azonnali kiszolgálás valószínűsége

5 5 Erlang – M/M/n 12. Átlagos várakozási idő – a tényleg várakozókra: Átlagos várakozási idő – minden igénylőre: Átlagos sorhosszúság – ha van sor : Átlagos sorhosszúság – tetszőleges időpontban: Van várakozó igény – véletlen időpontban: Lebonyolított forgalom (= felajánlott !) Várakozás valószínűsége: Azonnali kiszolgálás valószínűsége:

6 A csomagok átmeneti tárolása (buffer) elkerülhetetlen a csomagkapcsolt hálózatokban kiegyenlítik a forgalmi csomókat (burst), csökkentik a csomagvesztést, növelik a router kihasználtságát, viszont növelik a késleltetést, növelik a késleltetés-ingadozást (jitter), növelik a router árát, növelik a router áramfogyasztását Hálózatterv -- 2014. 09. 24.6

7 Mekkora az optimális bufferméret? Már túl vagyunk a „best effort” korszakon SLA,QoS megszabja a késleltetés és csomagvesztés maximális értékeit, az IPtelefon, az IPvideotelefon, az IPTV alkalmazások nem tűrik az alulbufferelt vagy túlbufferelt routereket a hálózatban Hálózatterv -- 2014. 09. 24.7

8 A szerzők új felvetései: újabban a TCP folyamok nem tekinthetők egyenletesen kitartó (persistent) jellegűeknek, hanem faroknehéz eloszlással írhatók le, ezért sokat tartózkodnak a „slow-start” szakaszban és keveset a „ congestion avoidance” szakaszban, nem összeköttetés szinten számolnak átlagos késleltetési időt és csomagvesztést, hanem az egyes folyamok szintjén, ezért felértékelődik az átlagos throughput és a szűk keresztmetszetet jelentő összeköttetés bufferméretének viszonya, fontosnak ítélték a bemenő és kimenő kapacitások arányát: Г = C out /C in. Ha Г 1, akkor a csomagvesztés aránya a buffer növelésével exponenciálisan csökken. Hálózatterv -- 2014. 09. 24.8

9 Г <1, jellemzően akkor, ha egy erős szerver farmhoz kis sebességű linkek kapcsolódnak, s nem győzik nyelni a nagy sebességű portokon érkező folyamokat, Г >1, jellemzően akkor, ha kis sebességű uplink vonalakon küldenek fel csomagokat egyéni felhasználók, amelyek a gerinchálózatban már száguldhatnak. A buffer méretezés megalapozására tesztkörnyezetben valós forgalmi méréseket végeztek és szimulációs modelleket is felhasználtak. Hálózatterv -- 2014. 09. 24.9

10 A tesztkörnyezet Szűk keresztmetszet: az 1 db. 1Gigabit Ethernet port ( a klienseknek egyenként is van ilyen) az állítható buffertartomány 30KB -- 38MB. (20 – 26564 csomag) Hálózatterv -- 2014. 09. 24.10

11 A „delay emulátor” a valódi hálózat terjedési idejének megfelelő késleltetés értékeket iktatott be. A forgalom megfigyelésére a tcpdump módszert használták, összegyűjtöttek minden fejrészt és ACK adatot A forgalmat a nyílt forráskódú Harpoon rendszer generálta. A generált forgalom sok felhasználót utánzott. A letöltések Pareto eloszlást követtek 80KB átlagértékkel, utána „gondolkodási idő” következett exponenciális eloszlással 1 s átlagidővel. A felkínált forgalom beállítására 1000, 1200, 3000 felhasználót alkalmaztak. 5 perces futásokkal teszteltek Hálózatterv -- 2014. 09. 24.11

12 A számolt és mért maximális késleltetés értékek Hálózatterv -- 2014. 09. 24.12

13 A szűk keresztmetszetet jelentő link kihasználtsága Hálózatterv -- 2014. 09. 24.13

14 Az erősen terhelt állapotot (90%, 95%) jellemző időhányad az átlagolási idő függvényében 1000 felhasználó és 4 MB buffer esetén, amikor 4 percre átlagolva a kihasználtság csak 68% volt Hálózatterv -- 2014. 09. 24.14

15 U1000 (small flows: 45-50KB., large flows -- >1000KB.) Hálózatterv -- 2014. 09. 24.15

16 U1200 (small flows: 45-50KB., large flows -- >1000KB.) Hálózatterv -- 2014. 09. 24.16

17 U3000 (small flows: 45-50KB., large flows -- >1000KB.) Hálózatterv -- 2014. 09. 24.17

18 cumulative distribution function (CDF) Hálózatterv -- 2014. 09. 24.18

19 Hálózatterv -- 2014. 09. 24.19

20 Hálózatterv -- 2014. 09. 24.20

21 Hálózatterv -- 2014. 09. 24.21

22 Average per-flow throughput as a function of flow size for buffer size B=30KB. Hálózatterv -- 2014. 09. 24.22

23 Average per-flow throughput as a function of flow size for buffer size B=38MB. Hálózatterv -- 2014. 09. 24.23

24 The bandwidth delay product here is 3750 KB. Hálózatterv -- 2014. 09. 24.24

25 Szimulációs elrendezés Hálózatterv -- 2014. 09. 24.25

26 Szimulációs paraméterek N in input links, each with capacity C in, feeding an output link that has capacity C out and buffer size B. There are max(20;N in ) servers that are connected to the input links with propagation delays that vary between 5ms and 45ms. The round-trip propagation delay T o in this setup varies between 30ms and 110ms, with a harmonic mean of 60ms. There are U users in the system that create TCP transfers through the output link. Each user follows the closed-loop flow generation model, selecting a random server for each transfer. The transfer sizes follow a Pareto distribution with mean 80KB and shape parameter 1.5. Hálózatterv -- 2014. 09. 24.26

27 BDP bandwidth-delay product Hálózatterv -- 2014. 09. 24.27

28 these simulation parameters can capture a wide variety of traffic multiplexers. A residential or office access link used by a small number of people can be well represented by Nin = 2, U = 5 and Г = 0,1. Similarly, the parameter setting Nin = 1000, U = 25 and Г = 10 can model the upstream link of a DSLAM packet multiplexer. Hálózatterv -- 2014. 09. 24.28

29 Hálózatterv -- 2014. 09. 24.29

30 Hálózatterv -- 2014. 09. 24.30

31 Hálózatterv -- 2014. 09. 24.31

32 Hálózatterv -- 2014. 09. 24.32

33 Hálózatterv -- 2014. 09. 24.33

34 Hálózatterv -- 2014. 09. 24.34

35 Hálózatterv -- 2014. 09. 24.35

36 Hálózatterv -- 2014. 09. 24.36

37 Hálózatterv -- 2014. 09. 24.37

38 Hálózatterv -- 2014. 09. 24.38

39 Érzékenység analízis Hálózatterv -- 2014. 09. 24.39

40 Következtetések A bufferméret megválasztása folyamatosan újra felvetődő kérdés kell egy minimális méret, van optimális méret, de protokollfüggő, terhelés paraméterektől függő, kis folyamok nagyon belekavarhatnak…. a szerver farmok perem-routereinél nagy figyelemmel kell lenni…… NINCS EGYSZERŰ, MINDENRE JÓ MÉRETEZÉSI FORMULA Hálózatterv -- 2014. 09. 24.40