linuxtcp优化案例详解课件

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1、单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,,,‹#›,,跨机房传输文件为什么这么慢？,短连接传输速率还能提高吗？,我们后台服务时间才几十毫秒，为什么我们的用户感知时间却是秒级的？,TCP/IP - 窗口机制,TCP/IP,–,拥塞控制,TCP/IP –,拥塞算法,,,,,,Linux TCP/IP 优化案例详解,Linux TCP/IP 优化案例详解,1,,问题,,北京－上海间传输速率太慢，单,socket,2MB/s,左右。,可选方法,1,）创建多个,socket,连接,2),增大,TCP,缓冲,(,发送,/,接收）,传输速率,30MB/s,,思考,

2、,为什么增大缓冲，就能提高传输速率？,,为什么,BJ,机房内不增大缓冲，也能达到几十兆的速率,?,,发送,/,接收缓冲中，只调整一个，行不行？,跨机房传输文件为什么这么慢,？,跨机房传输文件为什么这么慢？,2,,原理分析,,,,,,,,带宽公式,,网络带宽,=(win*MSS)/rtt,win=min{,发送窗口，拥塞窗口,},BJ-BJ RTT < 1ms BJ-SH RTT 20-30ms,,,跨机房传输文件为什么这么慢,？,跨机房传输文件为什么这么慢？,3,,问题,,短连接下，,BJ,和,SH,间发送,<1MB,的文件,,,传输速率太慢，只有,4MB/s,。,解决方法,,修改内核，增

3、大,TCP,初始窗口（滑动窗口、拥塞窗口）,传输速率提高到,12MB/s,,思考,,,12,MB/s,是否已经是上限了，还有提高的余地吗,?,,短链接传输速率还能提高吗,？,短链接传输速率还能提高吗？,4,,速度是否已经达到上限,,TCP,传输一个,1MB,的文件最少需要,2.5,个,RTT,TCP,三次握手占用,1.5,个,RTT,,,数据传输最少占,1,个,RTT,，,,即,20ms,×,2.5=50ms,,,最大传输速率为,1MB/50ms=,20MB/s,。,,短链接传输速率还能提高吗,？,短链接传输速率还能提高吗？,5,,问题,,,,,我们后台的服务时间几十毫秒，为什么我们的用户感知

4、的时间却是秒级？,瓶颈分析方向,,用户感知服务时间,=,后台服务时间,+,公网（接入网）数据传输时间,+,浏览器展现时间,搜索结果命中,cache,的情况下，办公区访问,,更快,,思考,,与,,对比，差异应该主要在公网传输时间上？,,传输时间如何测量？传输时间占多大比重,?,后台服务时间能够控制和优化，传输时间是否也能优化？,SOSO,用户响应时间瓶颈在哪？,SOSO用户响应时间瓶颈在哪？,6,,测试工具至关重要,,传输时间测量工具,TCPFLOW,传输时间测量工具TCPFLOW,7,,,,,,,,,,RTT = t2-t1后端服务时间 = t4-t3 数据传输时间 =,max(,t5 -

5、 t4 + RTT/2,, t6-t4 – RTT/2),服务响应时间=,max(,t5 - t3 + RTT/2,, t6-t3 – RTT/2),,,,TCP协议传输时间测试方法,TCP协议传输时间测试方法,8,,平均后台服务时间：接入网平均传输时间,,,= 1,：,10,瓶颈分析方向,,平均请求的数据包的小,5 ~ 12,左右,,丢包情况 重复包率高,,思考,平均传输数据量小，均属于短连接数据传输，短连接数据传输速率受那些因素影响？,,丢包后，平均传输时间均达到,1-4s,,很大比例超过,3s,，是否和丢包的机制有关？,,瓶颈主要在传输时间,瓶颈主要在传输时间,9,,频繁的慢启动,,请

6、求的应答数据少，频繁的进入慢启动过程,,慢启动初始窗口,2,，丢包后慢启动窗口为,1,delay Ack,机制 导致慢启动窗口增长缓慢,超时重传,RTO,与,RTT,采样有关，初始,RTO,为,3s,,客户端不支持,timestamp,选项，导致,RTT,采样不太精确,delay Ack,最大延迟,200MS,,导致,RTT,采样速度和频率都受影响,,传输时间瓶颈分析,传输时间瓶颈分析,10,,慢启动优化,,增加慢启动初始发送窗口（,2 - > 4~8,，,proc,参数,),,增加丢包后发送窗口（,1-> 2~4, proc,参数）,,增加对窗口增加,/,减小速度进行控制的相关参数（,pro

7、c),(,对比分析了,baidu,google,的相关参数，同时参考了,HSTCP,和,google,论文中的解决方案）,超时重传优化,,建立连接的过程中采样,RTT,,用于计算初始,RTO (3s -> max(200, 2RTT),RTO,计算,max(200,3RTT) -> (100, 2RTT),,部分快速重传取代超时重传，快速重传条件,3 -> 2,副作用,,重复包率上升,,内核协议栈优化技术点,内核协议栈优化技术点,11,,优化传输时间效果,,北京联通,369ms,优化后,181ms,下降,188ms 50.8%,,深圳电信,490ms 203ms 2

8、87ms 58.5%,上海电信,449ms 217ms 232ms 51.7%,西安电信,417ms 205ms 212ms 50.6%,西安教育网,834ms 399ms 435ms 52.2%,优化后与百度对比,,北京办公区在结果检索结果均命中,cache,的情况下，明显快于百度。,,SOSO,优化效果,SOSO优化效果,12,,窗口机制,,,滑动窗口与控制窗口,,拥塞控制,,控制控制过程,,拥塞控制窗口变化,拥塞算法,,,各种算法简介,,TCP/IP,TCP/IP,13,,问题,,假设网络中有两台主机,

9、A,和,B,，主机,A,向,B,发送多个数据包，为了避免数据包丢失，需要考虑哪些因素,滑动窗口,,主机,B,接收缓冲区（,rmem,）的大小,A,向,B,发送数据包的速度比,B,应用程序处理的快,,－,> rmem,溢出，数据包丢失,,－,>,引入了滑动窗口协议,控制窗口,链路上节点负荷过大，导致缓冲队列溢出，数据包丢失－拥塞,,－,>,引入了拥塞控制窗口协议,MIN(,滑动窗口，拥塞窗口,),决定,TCP,传输速率,,TCP/IP -,窗口机制,TCP/IP - 窗口机制,14,,慢启动,,拥塞窗口snd_cwnd初始化为2，然后在每个RTT内增大，即每收到一个ACK包，snd_cwnd+=

10、1。当snd_cwnd超过阈值snd_ssthresh时，进入拥塞避免阶段。tcp_slow_start,,delay ack机制导致snd_cwnd增长更慢,,拥塞避免,,,snd_cwnd已经超过阈值snd_ssthresh，为了避免拥塞，snd_cwnd缓慢增大。每收到一个ACK增大1/snd_cwnd。tcpbic_cong_avoid, delay ack机制导致snd_cwnd增长更慢,,丢包,,,当发生数据包丢失时，TCP认为网络中存在拥塞，将减小拥塞窗口的大小，降低发送速率。timeout loss: snd_ssthresh= snd_cwnd/2，snd_cwnd = 1；

11、dup-ack loss : tcp_fastretransmit_alert, tcp_cwnd_down,TCP/IP,拥塞控制过程,TCP/IP 拥塞控制过程,15,,窗口变化,,,,,,,影响拥塞窗口,,,tcp_cwnd_restart（rto时间未传数据），tcp_process_frto，tcp_enter_frto_loss，tcp_complete_cwr，tcp_undo_cwr，tcp_enter_cwr，tcp_cwnd_down，tcp_moderate_cwnd，tcp_cwnd_application_limited，tcp_create_openreq_chil

12、d,,TCP/IP,拥塞控制过程,TCP/IP拥塞控制过程,16,,Reno - TCP/IP默认拥塞算法,超时：,ssthresh = cwnd/2，cwnd=1；快速重传：ssthresh = cwnd/2，cwnd= ssthresh+3（,/pros/sys/net/ipv4/tcp_reordering）；快速重传－(Reno)从丢失的数据包算起，全部重传。,,SACK - 选择重传,用TCP扩展头部，接收端告诉发送端哪些数据包已经收到；发送端标志sk_buf，说明该数据包已经正确传输；重传丢失的数据包。,,FACK,由sack确认的包之间的数据包，丢失 还是 其它?,Sack之间的

13、所有数据包，认为已丢失。,,D-SACK,接收端收到了相同seq的数据包，怎么办?,收到两个相同seq的数据包，说明 没必要的重传；接收端在ACK TCP头部扩展域中加入 重复数据包的seq。－>发送端收到D-Sack，cwnd恢复重传前的设置。,,TCP/IP,拥塞算法简介,TCP/IP拥塞算法简介,17,,BIC,适合高时延、高带宽的网络，如BJ-SH,LINUX默认选项;,拥塞避免： cwnd＝cwnd+inc；inc = 1/ca->cnt,丢包： ssthreshold＝ssthreshold×（1－β）。,,VEGAS,适合rtt波动大的网络, 即丢包率高的网络，,事前预测拥塞：在丢包之前，通过rtt的变化提前预测拥塞。,,WESTWOOD,适合高带宽网络，其scalability比BIC差。,丢包：ssthresh= max(2, bw_est*rtt_min/mss)，bw_est为估计发送速率，rtt_min为最小rtt。,,TCP/IP,拥塞算法简介,TCP/IP拥塞算法简介,18,,,,,Thanks,linuxtcp优化案例详解课件,19,