FTP_TCP參數(shù)的選擇和優(yōu)化

1、移動GPRS端到端數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)性能評估與優(yōu)化FTP業(yè)務(wù)TCP參數(shù)的選擇和優(yōu)化2007年 5月 21 日摘要 在GPR測絡(luò)中，F(xiàn)TP,接收等大數(shù)據(jù)量TCP傳輸業(yè)務(wù)的性能主要由無線信道的性能 決定，但由于GPRS言道的特殊性（長時延，時延變化大，可用帶寬可能發(fā)生變化 等），TCP參數(shù)的選擇對TCP的性能也會產(chǎn)生影響。我們使用GPRS網(wǎng)絡(luò)中的FTP測試服務(wù)器，對不同的TCP參數(shù)進(jìn)行了一系列測試, 分析了各參數(shù)對TCP性能的影響，從中選擇了一組適合 GPRSt性的TCP參數(shù)。FTP 測試服務(wù)器：服務(wù)器操作系統(tǒng)： Solaris 8FTP服務(wù)器軟件：proftpd目錄1. 測試環(huán)境和設(shè)備 42. 影響GPR

2、S傳輸性能的TCP特性43. TCP參數(shù)的選擇和分析43.1. 最大分段長度（MSS和路徑MTU發(fā)現(xiàn)（PMTU 43.2. TCP接收和發(fā)送窗口的尺寸（rcvbuf，sndbuf） 63.3. TCP慢啟動初始窗口的尺寸（tcp_slow_start_initial） 63.4. Selective Acknowledgments （SACK）93.5. TCP時間戳選項(xiàng)（timestamp option ） 93.6. TCP快速恢復(fù)算法參數(shù)104. 結(jié)論12我們同時使GPRS絡(luò)環(huán)1. 測試環(huán)境和設(shè)備我們在GPR測絡(luò)的FTP測試服務(wù)器上進(jìn)行了測試和優(yōu)化：FTP 測試服務(wù)器：服務(wù)器操作系統(tǒng)：

3、Solaris 8FTP服務(wù)器軟件：proftpd測試終端：class 10(4+ 2) GPRS。為了同時測試 EDG性能,用了 class 10(4+ 2)的EDG手機(jī)進(jìn)行了測試。2. 影響GPRS傳輸性能的TCP特性以下TCP參數(shù)可能會對GPRS勺TCP傳輸性能產(chǎn)生影響?最大分段長度(MSS和路徑MTL發(fā)現(xiàn)(PMTU? TCP接收和發(fā)送窗口的尺寸(rcvbuf , sndbuf)? TCP慢啟動初始窗口的尺寸(tcp_slow_start_initial)? Selective Acknowledgments( SACK)? TCP時間戳選項(xiàng)(timestamp option )? TC

4、P快速恢復(fù)算法參數(shù)我們對以上TCP參數(shù)進(jìn)行了測試和分析，從中選擇出了一組適合 境的參數(shù)。3. TCP參數(shù)的選擇和分析3.1. 最大分段長度(MSS和路徑MTL發(fā)現(xiàn)(PMTU當(dāng)前的TCP協(xié)議棧大多數(shù)都缺省支持路徑 MTL發(fā)現(xiàn)（PMTU。在開啟PMTU勺 情況下，TCP協(xié)議棧根據(jù)接口的MTUfi設(shè)定MSS并將IP的DF位設(shè)為1,這 樣，當(dāng)數(shù)據(jù)包在傳輸路徑上遇到較小的接口 MTU®，需要拆分時，路由設(shè)備將 向源主機(jī)發(fā)送一個錯誤提示，源主機(jī)會根據(jù)這個提示減少 MSSfi。最終，源主 機(jī)會找到一個適合整個傳輸路徑的 MSSfi。在GPRS FT服務(wù)器上，PMTUE經(jīng)打開，但FTP軟件將MSSf

5、i設(shè)定在1024Bytes，這樣，在實(shí)際FTP傳輸中，MSS為1024,但在數(shù)據(jù)丟包重傳時，又會 使用系統(tǒng)缺省值1460,這樣會產(chǎn)生兩個問題影響傳輸效率：?使用較小的分段（1024）傳輸數(shù)據(jù)會產(chǎn)生較多的數(shù)據(jù)包，會增加傳輸時?使用MSS 1460重傳丟失的數(shù)據(jù)包（1024）會導(dǎo)致一部分?jǐn)?shù)據(jù)重復(fù)發(fā) 送，降低了傳輸效率。如下圖所示:43S ：0&7-C4-L6 IZt ：4;ld.1_0,71.12Z. 11B?ll.l：eP159.TC=1 侏 > 仃滬閃i：56C-1 AC-?DO70510* FUL2盃 11J-j'"廣二：R：? :二 . 1 -.-<=

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9、71;-? Ici-3Z5 才亠2 ：U4:丄丄丄:4丄丄丄上p丄S導(dǎo)亠2心召丄 u. 7 丄.Me#FTP-DAFTP &a,-：a:：丄山 b>ces|±i=raime 4- £151-4bytes 口門 wfrer 151a hyicE. capLuredF1 MhiftrrK XLt src：iKi), DSC： OU De ： Q1：Q：D：QD ®丄W irt HQ ：:ClR團(tuán) wnrprrpr pit ar oca 1, :. 70&： , D5T : ID.(10.71.13)R Tringmi 53igri Contrce

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11、J 'je ack iLmte廠jtieadelength: 2耶 bytesg F14C5： DIQ (XK>WingwJ*6?0404 JL E r，尸.一“L L .-*1XiCuj0：3JU 2 JT5 a o -u8 a-e-31QAWbM0 二pb6.-1 可OS117 Jdl U-T 7 羈匕e QG c It 1 2C-CQS1X14h0Q匕SBceQa47, , - f®,:.，匚:y±LIdiSO10Zv. . + .2針對以上問題，我們重新設(shè)置了FTP軟件，MSSfi使用PMTU發(fā)現(xiàn)的MSSB（1460）,以提高傳輸效率，解決了以上的兩個

12、問題DQCD7e5T2U02aoo a04cocoDB：ODJ 5DC沁.E.JU1J4J15站4JU33占1/7&a-th呦j d ii i 0 i. 2. iV.,皿JCS帖95M!：:3Jbid72fe5tIt F 卡 1_ £.+> *21出Or網(wǎng)irJ*04f網(wǎng)512c3?31ar ior -t.沁D31113B2C71IT3511*111托M.M3.175jjmeNa9? :wm TTnymcmTsi ynmiTmraw 10.71.11?. 175 lQO ；Q075=ZQ 17-57 9, 774 1Q+T1p110k1?52Idl MCT-05-K 1

13、7:57:5U_ 3 55320 211.136. 15ft. 2M175102 W07-O5-2O 17:S7:5(I?S4&2 10,71.116A?51C1： 7D07-C5-7& 17:57:50, 615S4 Z 11.116,15 2 C6IQ. 71.11 3,17 5Lw-jtiSjj iFTP Lw& TCP FtF-DATCP FTF-MFir1 ll.J-Ll'> ftp-data TaCp-1 5eq=l Act=&lQl?胡 e FTP D3 匚 a： 1心時亡I hyiBi&JU2 > ftp-diti A

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18、iuanci number: 27Ax; k ngwlerigeent Ejnt巳：0lieacier leriguh; 2Q bxe?=1 rlas; OslB： Cpsh, AC»O winded5 size: ehm號可 Ctietksbm; &-<ac correctfrefitIvs stqu*n ： numBir triT itive 日忑k 'lurnSjerr”-Tir 飛32TCP接收和發(fā)送窗口的尺寸(rcvbuf , sndbuf)rari e FiFTP Server的缺省接收和發(fā)送窗口尺寸為(8k),考慮導(dǎo)EDG開通后傳輸帶寬大大增加，8

19、k的窗口尺寸偏小。針對這個問題，我們將FTP Server的接收和發(fā)送窗口尺寸增加導(dǎo) 32k。3.3.TCP慢啟動初始窗口的尺寸(tcp_slow_start_initial)TCP在啟動時，以這個值作為初始的擁塞窗口尺寸，然后在收到ACK后增加擁塞窗口的尺寸，直到到達(dá)擁塞避免階段。由于GPR測絡(luò)的包時延較大，TCP慢啟動需要較長的時間，為了使 TCP能盡早以最大帶寬發(fā)送數(shù)據(jù)，應(yīng)該使用較大的慢啟動初始窗口尺寸。此外，由于GPR網(wǎng)絡(luò)時延可能會在較大的圍發(fā)生變化，少數(shù)情況下，太大的時 延會導(dǎo)致虛假超時現(xiàn)象(Spurious timeouts )。在這種情況下，TCP協(xié)議會認(rèn) 為數(shù)據(jù)包已丟失，再次啟

20、動慢啟動過程。較大的慢啟動初始窗口可以使傳輸盡 快恢復(fù)到最高速率。Solaris系統(tǒng)中初始窗口的取值圍為14。以下兩圖分別顯示了初始窗口值為 2和4時的FTP通過率，從中可以看出，取值為 4時，F(xiàn)TP傳輸啟動和恢復(fù)的 速度明顯快于取值為 2 時。初始窗口值為2時的FTP通過率TCP Grdli Z: i nt .wild- JD.7i.Z5-|x|TlirDiig|-i|iutIBMSLOT _LU IUDZOO初始窗口值為4時的FTP通過率I "Inm!_«nd_4.FH-nfiJIp.I涉 1 MU.fl.faV.22*JD| XjTfiPjThpdt lOaphiwo

21、 -V *c .* r6000 m + *S亠t.a + * * *-r ”：A U*«i*”*"才*章丁=丁a-*亠*A ；r+ *SUDD »1!F叫$woo 3000 M * *-basnn r *IQOO * +11 11 1nrJD2D30薊S>椚70k就ijrojioTaneTsl但如果初始窗口尺寸設(shè)置大較大，可能導(dǎo)致傳輸頻繁的擁塞，影響傳輸?shù)男?，下圖顯示了初始窗口尺寸為 4時的次序號-時間圖，從圖中可以看出，TCP 在慢啟動后的一段時間后達(dá)到擁塞控制階段，沒有發(fā)生頻繁擁塞的情況。初始窗口尺寸為4是較為合適的選擇34Selective Ackn

22、o wledgme nts（ SACKSACK以在TCP可選頭結(jié)構(gòu)中確認(rèn)（ACK雖多4塊的數(shù)據(jù)，這樣當(dāng)傳輸過程 中多個數(shù)據(jù)分段丟失時，發(fā)送端可以在一個回程時間（RTT重傳多個數(shù)據(jù)塊，提高重傳效率。SACK功能應(yīng)該打開。3.5.TCP時間戳選項(xiàng)(timestamp option )TCP寸間戳選項(xiàng)在TCP選項(xiàng)頭中加入了數(shù)據(jù)包的時間戳，以使主機(jī)能更精確的 估計(jì)數(shù)據(jù)包的時延。但此選項(xiàng)會使每個 TCP數(shù)據(jù)包多處12 bytes的選項(xiàng)頭， 也就是多了 0.8%的額外負(fù)載。我們測試了 TCP時間戳選項(xiàng)打開的傳輸速率，發(fā)現(xiàn)時間戳選項(xiàng)并沒有帶來明顯 的好處，不建議打開此選項(xiàng)。36TCP快速恢復(fù)算法參數(shù)缺省情況下，TCP協(xié)議棧會在收到3個duack (重復(fù)ack)后啟動慢啟動算 法，我們測試了將此參數(shù)( tcp_dupack_fast_retransmit )改為 2 的情況，看 是否能減少網(wǎng)絡(luò)擁塞。下圖顯示了 tcp_dupack_fast_retransmit為2和3時的FTP通過率：TCP Graph； L& lest _vn-L-di_duadk£JpL-cip 211.1 %.i 59