IP网络性能优化关键技术研究

创新与实践

T E C H N o L oG Y A N D MA R K E T

I P网络性能优化关键技术研究余辉(武汉铁路职业技术学院电子信息工程系，湖北武汉 4 3 0 2 0 5 )摘要：互联网应用的多样化导致其承载 I P网络的结构日益复杂、管理日趋困难。尤其是针对网络流量的监控和优化网

络的性能也面临越来越大的挑战。文章以 I P网络的性能问题、网络性能的测定、网络优化性能的系统设计为研究点，给出了一个简单的网络性能分析优化模型。 关键词：网络性能问题；网络流量监测；网络性能优化d o i: 1 0 . 3 9 6 9/ j . i s s n . 1 0 0 6— 8 5 5 4 . 2 0 1 4 . 0 3 . 0 1 2

0引言

操作系统在传输线路上所花的时间往往多于协议所使用的开销，换句话说，瓶颈问题多半是由主机引起的，只要加大 C P U 的速度，数据的吞吐量几乎成倍的增加，而这点想通过网络容量加倍的方法几乎是徒劳的，可见， C P U的速度比网络的速度更重要， 3 . 2减少分组数以便减少软件开销

互联网应用的多样化以及应用的普及，使得提供互联网支撑服务的网络运营商必须考虑如何能为用户提供最好的服务， 以在市场竞争中取得先导地位。其中，如何打造出智能化管道，基于网络流量特征来优化网络的通信性能已成为当前 I P承载网络的重要研究内容。 1 l P网络的性能问题 I P网络的性能问题可以转化为互联网业务应用对 I P网络

众所周知，中断是需要软件开销的，而每个分组的到达都要引起一个中断，建议在数据传输之前尽量收集必要的数据用来减少传输过程中的中断次数，减少分组数有助于减少中断，从而减少软件开销。 3 . 3使环境切换次数最高 如从内核模式到用户模式称之为环境切换 ( c o n t e x t

提出服务质量 ( Q o S )要求问题。这要求 I P网络的管理人员可以对网络当前的性能指标进行提取，并根据业务应用需求和业务流量特征，优化网络性能，为业务提供满足服务质量要求的网络支撑服务。2 I P网络性能的测定2. 1 网络性能定义

s w i t c h ),此类切换方式非常不利于网络性能，通

常情况下，他们像中断一样带来不良后果，当然最坏的情况还是使大量的缓存没有命中率。这种做法环境切换在每个分组都浪费了大量的可贵的 C P U时间，甚至对网络性能的影响是致命的，不可恢复的。3 . 4分组在网络中复制的次数

I P网络性能是指一系列对于运营商有意义的、可用于系统设计、配置、操作和维护的参数进行测量所得到的结果…。网

络性能可以用一系列的网络参数来度量和描述，体现了网络本身的特性。

网络中传递的数据文件在传递过程中需要使用两次系统调用： R e a d/ Wr i t e,包括如图 1所示的将接收到的数据文件读到内存和把内存存储的数据文件读出并通过 S o c k e t发送出去的过程。

2 . 2 网络性能测定过程中注意事项

确保样本空间足够大；一定要确保样本具有代表性；对于

粗粒度时钟使用的时候一定要小心；对于不可预知的事情，尽量确保在进行测试的时候避免发生；深知干扰测量结果的还有缓存机制；注意对结果的外推等等。2 . 3 网络性能测定的若干参数

在I P承载网络中，需要测定的网络性能参数有如下这些： 1 ) I P网络的连接性：也称可用性、连通性或可达性，是网络的基本能力或属性； 2 ) I P网络延迟：是I P包穿越 1个或多个网段所经历的时I司；

图 I数据文件复制过程

上述过程中，由于数据文件解析和套接字转发分别处于网络设备操作系统的用户空间和内核空间。在不同空间进行数

3 ) I P网络丢包率：是指传输的数据包在网络上传输时被丢弃的概率。目前主要用贝努利、马尔可夫和隐马尔可夫等模型来评估网络丢包率…;4 ) I P网络带宽：包括瓶颈带宽和可用带宽，其中瓶颈带宽是指网络能提供最大的吞吐量。 3影响网络性能的若干因素3 . 1 C P U的速度比网络的速度更重要

据传递时必须进行数据拷贝操作。一个完整的 R e a/ Wr d i t e过程中至少需要进行 4次拷贝复杂操作。而数据拷贝是一个非常消耗 C P U和内存资源的过程。3 . 5网络带宽与延迟

业务占用的网络带宽可以通过增加付费来加倍提升，但这

并不能降低业务数据的传输延迟。解决网络业务延迟问题，需要

改变网络协议，网络接口和使用合适的操作系统。

我们现今使用的大部分网络中，用实际经验长期的结论，

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