Router buffer m

1
Router buffer méretezés(várakozásos, veszteséges
forgalmi modell alapján)

• Takács György
• 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
(No Transcript)
3
Erlang M/M/n 1.
A rendszer állapotát az benne tartózkodó összes
igény (kiszolgálás alatt lévo és várakozó
együtt) darabszáma mutatja.
4
Erlang M/M/n 3.
Várakozás valószínusége
igény érkezik, amikor minden vonal
foglalt __________________________________________
____________ igény érkezik bármikor
Erlang C képlet
Jelölések
Az azonnali kiszolgálás valószínusége
5
Erlang M/M/n 12.
Várakozás valószínusége
Azonnali kiszolgálás valószínusége
Lebonyolított forgalom ( felajánlott !)
Van várakozó igény véletlen idopontban
Átlagos sorhosszúság tetszoleges idopontban
Átlagos sorhosszúság ha van sor
Átlagos várakozási ido minden igénylore
Átlagos várakozási ido a tényleg várakozókra
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

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 turik az alulbufferelt vagy
  túlbufferelt routereket a hálózatban

8
MINIMUM QUALITY OF SERVICE QoSPARAMETERS

• Download /Upload Speed applied more for testing
  the QoS of browsing, file transfer (downloading
  file), steaming applications. But the download
  speed QoS parameter is the most important for the
  said applications (said server --preventing
  normal users from accessing the webpage).
• Delay applied more for VoIP, gaming, browsing,
  transactions
• Delay variation (Jitter) applied more for VoIP,
  gaming
• Packet loss applied more for browsing, file
  transfer, gaming

9
A szerzok új felvetései

• újabban a TCP folyamok nem tekinthetok
  egyenletesen kitartó (persistent) jellegueknek,
  hanem faroknehéz eloszlással írhatók le, ezért
  sokat tartózkodnak a slow-start szakaszban és
  keveset a congestion avoidance szakaszban,
• nem összeköttetés szinten számolnak átlagos
  késleltetési idot és csomagvesztést, hanem az
  egyes folyamok szintjén, ezért felértékelodik az
  átlagos throughput és a szuk keresztmetszetet
  jelento összeköttetés bufferméretének viszonya,
• fontosnak ítélték a bemeno és kimeno kapacitások
  arányát ? Cout/Cin. Ha ? lt1, akkor a
  csomagvesztési arány a bufferméret hatványa
  szerint no, ha ? gt1, akkor a csomagvesztés
  aránya a buffer növelésével exponenciálisan
  csökken.

10

• ? lt1, jellemzoen akkor, ha egy eros szerver
  farmhoz kis sebességu linkek kapcsolódnak, s nem
  gyozik nyelni a nagy sebességu portokon érkezo
  folyamokat,
• ? gt1, jellemzoen akkor, ha kis sebességu 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.

11
A tesztkörnyezet

• Szuk keresztmetszet az 1 db. 1Gigabit Ethernet
  port ( a klienseknek egyenként is van ilyen)
• az állítható buffertartomány 30KB -- 38MB. (20
  26564 csomag)

12

• A delay emulátor a valódi hálózat terjedési
  idejének megfelelo késleltetés értékeket iktatott
  be.
• A forgalom megfigyelésére a tcpdump módszert
  használták, összegyujtöttek 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 ido
  következett exponenciális eloszlással 1 s
  átlagidovel.
• A felkínált forgalom beállítására 1000, 1200,
  3000 felhasználót alkalmaztak.
• 5 perces futásokkal teszteltek

13
Architecture of Harpoonscalably generate
application-independent network traffic at the IP
flow level
14
A számolt és mért maximális késleltetés értékek
15
A szuk keresztmetszetet jelento link
kihasználtsága
16
Az erosen terhelt állapotot (90, 95) jellemzo
idohányad az átlagolási ido függvényében 1000
felhasználó és 4 MB buffer esetén, amikor 4
percre átlagolva a kihasználtság csak 68 volt
17
U1000 (small flows 45-50KB., large flows --
gt1000KB.)
18
U1200 (small flows 45-50KB., large flows --
gt1000KB.)
19
U3000 (small flows 45-50KB., large flows --
gt1000KB.)
20
cumulative distribution function (CDF)
21
(No Transcript)
22
(No Transcript)
23
(No Transcript)
24
Average per-flow throughput as a function of flow
size for buffer size B30KB.
25
Average per-flow throughput as a function of flow
size for buffer size B38MB.
26
The bandwidth delay product here is 3750 KB.
27
Szimulációs elrendezés
28
Szimulációs paraméterek

• Nin input links, each with capacity Cin, feeding
  an output link that has capacity Cout and buffer
  size B. There are max(20Nin) servers that are
  connected to the input links with propagation
  delays that vary between 5ms and 45ms. The
  round-trip propagation delay To 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.

29

• BDP bandwidth-delay product

30

• 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 ? 0,1. Similarly, the parameter setting Nin
  1000,
• U 25 and ? 10 can model the upstream link of
  a DSLAM packet multiplexer.

31
(No Transcript)
32
(No Transcript)
33
(No Transcript)
34
(No Transcript)
35
(No Transcript)
36
(No Transcript)
37
(No Transcript)
38
(No Transcript)
39
(No Transcript)
40
(No Transcript)
41
Érzékenység analízis
42
Következtetések

• A bufferméret megválasztása folyamatosan újra
  felvetodo kérdés
• kell egy minimális méret,
• van optimális méret, de protokollfüggo, terhelés
  paraméterektol függo,
• kis folyamok nagyon belekavarhatnak.
• a szerver farmok perem-routereinél nagy
  figyelemmel kell lenni
• NINCS EGYSZERU, MINDENRE JÓ MÉRETEZÉSI FORMULA