Single/Multi TCP and a Fairness Issue

دنيا مفتاح الشويهدي; فاطمة بادش; نادية بادش

doi:10.36602/faj.2017.n10.14

المؤلفون

دنيا مفتاح الشويهدي كلية الآداب - جامعة مصراتة
فاطمة علي بادش كلية الآداب - جامعة مصراتة
نادية علي بادش كلية الآداب - جامعة مصراتة

DOI:

https://doi.org/10.36602/faj.2017.n10.14

الكلمات المفتاحية:

TCP أحادي المقبس، TCP متعدد المقابس، معدل نقل البيانات، الأنظمة الموزعة

الملخص

في مجال الأنظمة الموزعة، يُعد الاتصال الجيد هدفًا بنيويًا لنقل الرسائل بين العناقيد في تطبيقات الأداء العالي اليوم. في البداية، كان يتم استخدام اتصال TCP واحد في الشبكات، ثم تراجع هذا النهج لصالح استخدام مجموعة من اتصالات TCP تُعرف بـ TCP المتعدد أو المتوازي. ومع ذلك، لم يكن هذا التحول ناجحًا تمامًا، بل أدى إلى بعض المشكلات غير المرغوبة؛ ولهذا السبب خلصت بعض الدراسات إلى أن استخدام TCP المتعدد لا يختلف كثيرًا عن TCP المفرد. بينما بيّنت دراسات أخرى أن TCP متعدد المقابس (multi-socket TCP) يحقق أداءً ونقل بيانات أفضل مقارنة بالنهج أحادي المقبس.

تستخدم التطبيقات التي تتطلب أداءً شبكياً جيدًا عادةً تدفقات متعددة من TCP ومجموعة من التعديلات على البروتوكول لتحسين فعاليته. ولكن، إذا تم استغلال عنق الزجاجة في الشبكة بالكامل، فإن هذا النهج قد يعزز معدل نقل البيانات عبر سرقة الحزمة بشكل غير عادل من تدفقات TCP الأخرى المتنافسة. هذا الإشكال دفع بعض الآراء إلى اعتبار أن تحسين فعالية TCP مع الحفاظ على مبدأ العدالة أسهل من تحقيق الأداء فقط دون مراعاة العدالة.

في هذه الورقة، نعرض وجهة نظرنا الخاصة من خلال مقارنة بين TCP أحادي المقبس وTCP متعدد المقابس، للوصول إلى نتائج حاسمة حول أيهما الأفضل من حيث الأداء ومعدل نقل البيانات. كما نناقش أيضًا مسألة العدالة في كلا النهجين، وأخيرًا نُعرّف خوارزمية تهدف إلى تحسين أداء TCP المتعدد.

المراجع

[1] http://research.microsoft.com/˜milanv/socks.htm.

[2] http://www.planet-lab.org.

[3] Yutaka Sugawara ,Mary Inaba ,and Kei Hiraki . Flow Balancing Hardware for Parallel TCP Streams on Long Fat pipe Network . International Journal of Software Engineering and Its Applications ,Vol. 2, No. 2, April, 2008 .

[4] Thomas J. Hacker Brian D. Athey . The End-to-End Performance Effects of Parallel TCP Sockets on a Lossy Wide-Area Network.

[5] Thomas J. Hacker , Brian D. Noble and Brian D. Athey . Improving Throughput and Maintaining Fairness using Parallel TCP .

[6] George Xylomenos, George C. Polyzos, Athens University of

Economics and Business, Greece ,Petri Mähönen, University of Oulu, Finland, and VTT, Technical

Research Center of Finland and Mika Saaranen, University of Oulu, Finland . TCP Performance Issues over Wireless Links

[7] Bruno Tuffin and Patrick Maill´e IRISA-INRIA, Campus universitaire de Beaulieu

35042 Rennes Cedex, France . How Many Parallel TCP Sessions to Open: a

Pricing Perspective .

[8] Andrea Baldini, Lorenzo De Carli, and Fulvio Risso . Increasing Performance of TCP Data Transfers Through Multiple Parallel Connections . [9] E. Altman, K. Avrachenkov, and C. Barakat. A stochastic model of tcp/ip with stationary random losses. In Proc. of the Sigcomm’00, pages 231–242, 2000.

[10] Thomas J. Hacker , Brian D. Noble and Brian D. Athey . Improving Throughput and Maintaining Fairness using Parallel TCP .

[11] E. Altman, D. Barman, B. Tuffin, and M. Vojnovi´c. Parallel tcp sockets: Simple model, throughput and validation. Microsoft Research Technical Report,http://research.microsoft.com/˜milanv/TR-2005-130.pdf, 2005.

[12] E. Altman, F. Boccara, J. Bolot, P. Nain, P. Brown, D. Collange, and C. Fenzy. Analysis of the tcp/ip flow control mechanism in high-speed wide-area networks. In 34th IEEE Conference on Decision and Control, pages 368–373, New Orleans, Louisiana, Dec 1995.

[13] G. Appenzeller, I. Keslassy, and N. McKeown. Sizing Router Buffers. In Proc. of ACM Sigcomm 2004, Portland, Oregon, USA, Aug/Sept 2004.

[14] F. Baccelli and D. Hong. AIMD, Fairness and Fractal Scaling of TCP Traffic. In Proc. of IEEE Infocom 2002, New York, NY, http://www.di.ens.fr/_trec/aimd, 2002.

[15] J. Crowcroft and P. Oechslin. Differentiated End-to-End Internet Services using a Weighted Proportional Fair Sharing TCP. ACM Computer Communications Review, 47(4):275–303, 2004.

[16] S. Floyd and K. Fall. Promoting the use of end-to-end congestion control in the Internet. IEEE/ACM Trans. on Networking, 7(4):458–472, August 1999.

[17] S. Floyd and Van Jacobson. Random early detection gateways for congestion avoidance. IEEE/ACM Trans. on Networking, 1(4):397–413, August 1993.

[18] T. Hacker, B. Athey, and B. Noble. The end-to-end performance effects of parallel TCP sockets on a lossy wide-area network. In 16th IEEECSACM International Parallel and Distributed Processing Symposium, Ft. Lauderdale, FL, April 2002.

[14] Van Jacobson and M.J. Karels. Congestion avoidance and control. In Proc. of the ACM SIGCOMM’88, pages 314–329, Stanford, August 1988.

[19] Thomas J. Hacker Brian D. Athey . The End-to-End Performance Effects of Parallel TCP Sockets on a Lossy Wide-Area Network.

[20] R. El Khoury and E. Altman. Analysis of Scalable TCP. In In Proc. Of Het-Nets’04, West Yorkshire, United Kingdom, July 2004.

[21] Dong Lu, Yi Qiao, Peter Dinda, and Fabian Bustamante. Modeling and Taming Parallel TCP on the Wide Area Network. In In Proceedings of the 19th IEEE IPDPS’05, Denver, Colorado, April 2005.

[22] J. Mahdavi and S. Floyd. TCP-Friendly Unicast Rate-Based Flow Control. Technical note sent to end-2-end interest mailing list, http://www.psc.edu/networking/papers/tcp friendly.html, January 1997.

[23] J. Padhye, V. Firoiu, D. Towsley, and J. Kurose. Modeling TCP Reno Performance: A Simple Model and its Empirical Validation. IEEE/ACM Trans. on Networking, 8(2):133–145, 2000.

[24] Thomas J. Hacker Brian D. Athey . The End-to-End Performance Effects of Parallel TCP Sockets on a Lossy Wide-Area Network.

[25] T. Kelly. Scalable TCP Improving Performance in HighSpeed Wide Area Networks. In PFLDNet’03, Geneve, Switzerland, February 2003.

[26] E. Altman, R. El Azouzi, D. Ros, and B. Tuffin. Loss Strategies for Competing TCP/IP Connections. In Proc. of the Networking 2004, Athens, Greece, May 2004.