Verim hızı neden son sistem tarafından yavaş verimle belirleniyor?

Paket transferlerinin işlem hızını araştırıyordum ve bir uç sistemden diğerine olan toplam iş hacmi konusunda kafam karıştı. Örneğin: bir sunucunun, aralarında yönlendirici olan istemciye bir paket gönderdiğini söyleyin. Ders kitabım Bilgisayar ağı Kurose ve Ross, daha düşük işlem hızına sahip uç sistemin tüm dosya transferinin işlem hızını belirlediğini söylüyor. Bu neden?

Dosya aktarım işleminin tamamını oluşturmak için iki işlem hızı bir araya getirilmez mi? Örneğin: sunucu pompalarının verimi 1 Mb / s'de bitiyor ve yönlendirici 2 Mb / s'de bit yapıyor. Ayrıca dosya boyutunun 10 Milyon bit olduğunu da söyleyin. Sunucudan yönlendiriciye, sunucuya ulaşmak 10 saniye alacaktır ve daha sonra toplam işlem etkileşiminin 15 saniye alabilmesi için müşteriye ulaşmak 5 saniye alacaktır. Düşünürdüm ama ders kitabının mantığını kullanarak bu işlem 10 saniye sürecek. Bu neden?

file-transfer throughput

— Darien Springer
kaynak

Verimlilik açısından, bir borudaki su gibi verileri düşünün. Borunun çapı toplam bant genişliğidir. İsteğe bağlı bir zamanda rastgele bir mesafe için bu çaptan geçebilecek su hacmi, verimidir. boruya giren belirli bir su molekülü bu borudan önceden tanımlanmış bir hızda hareket eder ve daha sonra borudan bu boru hızında geçen bir boruya girer. Molekül müteakip boruya girmeden önce tüm boruyu geçmesi gerektiğinden, her iki boruyu geçme süresi pipe1Time + pipe2Time'dir. Bu süre ne kadar yüksek olursa, hız oranı o kadar düşük olur.

— Frank Thomas

devamı. hız oranı ne kadar düşük olursa, genel verim oranı o kadar düşük olur. Bu nedenle, bir yol hiçbir zaman kendi borularının üretim hızından daha az zaman alabilir. Eğer bir boru diğerlerinden daha yavaşsa, diğer boruların ne kadar hızlı olduğu önemli değildir, her zaman yavaş boru tarafından tıkanacaksınız ve bu yol boyunca iletişim asla en yavaş boru hızından daha hızlı olmayacaktır. Bu yüzden, özetlemek gerekirse, Zamanla birlikte her şeyi birlikte yaparsınız, ancak Geçiş için, yoldaki en yavaş bileşenin oranını alırsınız; ondan asla daha hızlı gidemezsin.

— Frank Thomas

Yanıtlar:

Bir Yapraktan deliklerine doğru hareket eden bir karınca hattının olduğunu düşünün, ancak tırmanmaları gereken bir çubuk var:

<Leaf> ------ <stick> ------ <hole>

Bir karıncanın çubuğa ulaşması (yolculuğun ayağı) 3 saniye, çubuğun (bacak2) üzerine tırmanması 10 saniye ve çubuktan deliğe (Ayak3) geçmek için 2 saniye sürer. Bacak 1'in toplam bant genişliği 3 karınca, çubuğun bant genişliği bir karınca ve bacak3'ün bant genişliği 3 karıncadır.

Böylece karınca0 yaprağı terk eder ve çubuğa gider. çubuğun üzerine tırmanıyor ve deliğe yürüyor. Toplam süre = 15 saniye.

Ant1, ant0'ın 1 saniye gerisinde kalıyor ve bacak1'i üç saniye içinde geçiyor. Çubuğa ulaşır, ancak çubuk bant genişliği doludur, çünkü Ant0 onu kullanıyor. bu yüzden Ant1, çubuğu geçmeden önce 9 saniye beklemek zorundadır. Çubuk üzerinde Ant0 yapıldığında, Ant1 onu geçer ve deliğe devam eder. Alınan toplam süre 3s + 9s (bekletme) + 10'dur. 24 saniye

Ant2, ant1'in 1 saniye gerisinde kalıyor ve çubuğa ulaşması üç saniye sürüyor. sonra çubuğu geçmeden önce çubuğu temizlemek için hem Ant0 hem de Ant1 üzerinde beklemesi gerekir. Toplam süre = 3s + 10s (ant1'i bekliyor) + 8s (ant0'ı bekliyor) + 10s (çubuğu geçiyor) + 2s deliğe ulaşmak için = & gt; 33 saniye.

öyleyse, bu yolun verimini ölçmek isteseydik, 3 / (15 + 24 + 33) =>; Saniyede 0,0416 Karınca.

Diyelim ki bacak 1 - 1 saniye hızlandırdık (3 kat daha hızlı). ile son buluruz 3 / (13 + 22 + 31) =>; Saniyede 0,454 Karınca. Tek ayak üzerinde 3x hız artışı için çok az artış.

Diyelim ki bacak3'ü 1 saniyeye çıkardık (2x daha hızlı). sonunda 3 / (12 + 21 + 30) => gt; Saniyede 0,0476 Karınca. bir kez daha çok az etki.

Bununla birlikte, leg2'nin hızını belki 2x ila 5 saniye arttırırsak, çok farklı bir sayı elde ederiz 3 / (7 + 11 + 17) = & gt; Saniyede 0,085 Karınca.

Böylece, daha hızlı bacaklardan herhangi birinde bir artış çok az oldu, ancak en yavaş bileşenin oranını iki katına çıkarmak yolun verimliliğini iki katına çıkardı.

Öyleyse, Leg3'ün bol miktarda bant genişliği ve hızlı bir aktarım hızına sahip olmasına rağmen, karıncaların deliğe ulaşma hızını etkilemeyecek olmasına rağmen, karıncaların Leg3'e girme hızının çubuk tarafından tıkandığını fark ettiniz, Leg3'teki bant genişliğinin kullanımı kullanılamaz. 100 kat artırabilir ve karıncaların deliğe ulaşma hızını etkilemez. Bu durumda, denklemi tamamen değiştirmek için yapabileceğiniz tek şey, karıncaların çubuğu geçme hızını arttırmaktır. her şey anlamsız.

— Frank Thomas
kaynak

Tamam. Sanırım bunu şimdi anlıyorum. Aktarım hızları hakkında okuduğumda, aktarım hızlarının bir düğümden diğerine aktarım yolunun ne kadar geniş olduğuna göre belirlendiği gerçeğine bağlanmadım. Ve bir tıkanıklığın yaratılmasının nedeni, eğer bir iletim yolunun diğerinden daha küçük olması durumunda, bir kerede seyahat edebilecek bit sayısını yapmaktır.

— Darien Springer

En yavaş hıza sahip son, toplam bağlantı hızını belirleyecektir, çünkü kelimenin tam anlamıyla daha hızlı veri alamaz, aksi halde hatalara neden olur.

Harcanan zamanı düşünmeyin, bir şeyin ne kadar hızlı dinleyebileceğini düşünün.

Şunu koyun: Yüksek sesli bir kitap okuyan bir kişi var, ama çok hızlı konuşabiliyorlar ve dinleyen bir kişi de var. Dinleyen kişi yalnızca yavaş bir hızda kavrayabilir, böylece hızlı okuyucunun dinleyenin kavrayabileceği hıza yavaşlaması gerekir ya da dinleyicinin "bekle, bunu tekrar edebilir misin" demeye devam etmesi gerekir. Bu verimi belirler.

Ayrıca, yönlendiricinin aktarılmadan önce aktarılacak tüm veri bloğunu tuttuğunu ve küçük veri bloklarında gerçekleşmesine rağmen, genel sistemin nasıl çalıştığını varsaymamakta kritik bir hata yapıyorsunuz.

Burada baktığın iki iş var. Göndericinin yönlendiriciye ve yönlendiriciden alıcıya verimi. Yönlendirici, herhangi bir anda yalnızca az miktarda veri tutar ve yeniden iletmeden önce tüm büyük bloğu depolamaz, böylece sistemde uçtan uca bağlantının çalışabileceği genel hızı sınırlandıran en yavaş bağlantıya sahip olursunuz. en.

— Mokubai
kaynak

“Dinleyen kişi yalnızca yavaş bir hızda kavrayabilir, böylece hızlı okuyucunun dinleyenin kavrayabileceği hıza yavaşlaması gerekir ya da dinleyicinin“ bekle, bunu tekrar edebilir misin ”demeye devam etmesi gerekir. Fakat gerçekte nasıl çalıştığı bu mu? Alıcı tarafın "bekle, tekrar edebilir misin" demek için bir yolu var mı? Cevabı bilmiyorum, ancak benzetme merak ediyorum çünkü sormam gerektiğini düşündüğü bir düşünceyle kaldı. Ne olursa olsun, yine de bakış açısı vermek için güzel bir benzetme.

— Damon

Cevabınız için teşekkür ederim ama hala kafam karıştı. Uçları yönlendiriciye çarptıklarında hızlanmaz mı? Sunucunun 10 Mb / sn'de bit bırakması durumunda, istemciye sunucunun veriminin aynı hızda olması halinde müşteriye ulaşmanın 10 saniye alacağını düşünüyorum.

— Darien Springer

Ancak örnekte, yönlendiriciden istemciye olan verim iki kat daha hızlı olduğu için bu, yönlendiriciye ulaştıktan sonra bitlerin ne kadar hızlı hareket etmeye başladığını değiştirmez mi? Formül daha sonra ((sunucu çıkış zamanı) + (yönlendirici çıkış zamanı)) / 2 olmaz mıydı? Bu, toplam iş hacminin (10 saniye + 5 saniye) / 2 olmasına neden olmaz mı? Bu nedenle 7.5 saniye sürmez mi?

— Darien Springer

Evet paketler, daha hızlı olan bağlantıyı bu bağlantıyla mümkün olan en yüksek hızda geçirir, ancak yönlendirici tüm paketin gönderilmesini beklerken, her paket arasında bir gecikme olur. Verilerin bloklarını sürekli geçirmesi nedeniyle, alıcı için yönlendiriciye verdiği hızlı bağlantı ile yönlendiricinin ötesindeki dünyanın geri kalanına giden yavaş bağlantı arasında belirgin bir fark yoktur. Temel olarak bir ses yeniden aktarma cihazı gibi, küçük bir gecikmeye sahip, ancak yine de kendisine gönderilen verilerin hızına saygı duyuyor.

— Mokubai

@DarienSpringer Paket ebatları bu kadar büyük olsaydı esasen doğru olurdu, ancak normalde inanılmaz derecede küçükler ve bu yüzden yeniden gönderimdeki gecikme de çok küçük. Büyük bir veri parçası birçok küçük pakete bölünür ve ağ üzerinden akar. En yavaş bağlantıyla sınırlıdırlar, çünkü bağlantı boyunca hareket etmeleri en uzun sürdüğü yer, diğer yerlerde mümkün olduğunca hızlı hareket ederler, ancak bir grup varlığı olarak akış hızları en yavaş olanı ne kadar hızlı yapabilecekleri ile sınırlıdır bağlantı. X noktasında beklemek yerine sürekli bir akış düşünmeniz gerekir

— Mokubai