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    2012-08-27 21:56:34
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  • 最大吞吐量和信道利用率

    千次阅读 2020-06-23 10:27:46
    试问:可能的最大吞吐量?信道利用率? 发送时延=数据长度/信道带宽=655358bit/1000Mbit/s=5.2428s。 总时延 = 发送时延 + 传播往返时延 =25.2428s。 所以每秒可以产生1000/25.2428个窗口 最大吞吐量=655358*1000/25...

    通信带宽1000Mbit/s ,端到端时延10ms。TCP的发送窗口为65535字节。试问:可能的最大吞吐量?信道利用率?
    发送时延=数据长度/信道带宽=655358bit/1000Mbit/s=5.2428s。
    总时延 = 发送时延 + 传播往返时延 =25.2428s。
    所以每秒可以产生1000/25.2428个窗口
    最大吞吐量=65535
    8*1000/25.2428=20769486bit/s
    信道利用率=最大吞吐量/信道带宽=2%

    TCP每发送一个窗口,需要进行等待确认信息回来,所以每发送完一个窗口,最快需要经过一个往返时延才可以发送下一个窗口(确认信息很小不考虑发送时延),所以在一个传输轮次中,包含一个发送时延和一个往返时延,而传输的数据量是一个窗口的大小(这里不考虑TCP、IP首部和帧的构成)
    所以最大吞吐量为一个窗口的大小除以一个传输轮次的时间。

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    什么是QPS

    QPS = req/sec = 请求数/秒
    原理:每天80%的访问集中在20%的时间里,这20%时间叫做峰值时间
    公式:( 总PV数 * 80% ) / ( 每天秒数 * 20% ) = 峰值时间每秒请求数>(QPS)
    机器:峰值时间每秒QPS / 单台机器的QPS = 需要的机器

    上面是QPS精准的理解,当然我们也可以简单的理解为:
    QPS(Query Per Second):每秒请求数,就是说服务器在一秒的时间内处理了多少个请求。

    想对这些概念有进一步了解的可以参看这篇博客
    吞吐量(TPS)、QPS、并发数、响应时间(RT)概念.

    为什么要知道接口QPS

    当我们在做B端产品时,可能并发不多,不会过多的考虑接口的性能问题,更注重的是系统的稳定性,而像面向C端的产品时,面对的流量无法预估,所以处于对系统进行保护,nginx需要设置限流策略,包括分布式系统中的接口也要有熔断降级策略,这样才能保证系统的安全性,不会在高并发的情况下崩溃。
    那么问题来了,有了熔断降级、限流策略,为什么还要知道接口的QPS?
    当上级要求接口的超时降级时间要求是200毫秒时,且你写的接口需要支持 100QPS,你要知道该怎么处理,计算出单个机器下接口的QPS,才能知道上线后,需要几台机器部署,而计算QPS我们可以通过jmeter等压测工具来实现。

    实操

    下面是自己进行压测的接口代码 内联代码片

    	@GetMapping("jmeter")
        public String jmeter() {
            Long begin = System.currentTimeMillis();
            ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
            Map<String, Object> map = new HashMap<>();
            map.put("status", 1);
            try {
                lock.lock();
                // 执行插入操作
                MsgLogV2DO msgLogV2DO = new MsgLogV2DO();
                msgLogV2DO.setExchange(Thread.currentThread().getName());
                msgLogV2Service.save(msgLogV2DO);
    
                // 休眠100毫秒
                TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(100);
                // 查询操作
                List<MsgLogV2DO> list = msgLogV2Service.list(map);
                log.error(JSON.toJSONString(list));
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            } finally {
                lock.unlock();
            }
            Long end = System.currentTimeMillis();
            if (end - begin > 200) {
                throw new RuntimeException("接口超时抛出异常");
            }
            return msg;
        }
    

    接口比较简单,大家应该都能看懂,具体逻辑没有实际意义,目的就是保证接口有一定的耗时,这里我没有集成hystrix,通过代码来实现超过200毫秒就抛出异常。

    接下来进行Jmeter压测

    **关于如何使用Jemter进行压测,及设置,大家可以参考这篇文章,讲解还是挺清晰的:jmeter测试网站QPS.

    通过调整jmeter压测的属性,一点点增大吞吐量,当出现异常%开始出现时,就说明此时接口已经处于不健康状态了

    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述

    通过多次测试,可以知道这个接口的吞吐量应该在10/sec左右。这是本人第一篇文章,有不对的地方欢迎指正。下篇考虑写下String为什么要重写equals方法,这里面涉及的点还是很多的,有了解的朋友可以讨论下。

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    明确一点:丢包概念,不是指放包数>收包数,而是指收包数>设备处理数据包数量,这时才会丢包

    所以要保证收包口带宽足够大,才能测试出设备最大吞吐量

     

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  • 网络题——滑动窗口,最大吞吐量

    千次阅读 2017-12-15 00:18:27
    若报文段的平均往返时延为20ms,问所能得到的最大吞吐量是多少? 滑动窗口的概念 TCP通过滑动窗口的概念来进行流量控制。设想在发送端发送数据的速度很快而接收端接收速度却很慢的情况下,为了保证数据不丢失...

    设TCP使用的最大窗口为64KB,即64x1024字节,而传输信道的带宽可认为是不受限制的。若报文段的平均往返时延为20ms,问所能得到的最大吞吐量是多少?


    滑动窗口的概念

    TCP通过滑动窗口的概念来进行流量控制。设想在发送端发送数据的速度很快而接收端接收速度却很慢的情况下,为了保证数据不丢失,显然需要进行流量控制, 协调好通信双方的工作节奏。所谓滑动窗口,可以理解成接收端所能提供的缓冲区大小。TCP利用一个滑动的窗口来告诉发送端对它所发送的数据能提供多大的缓 冲区。由于窗口由16位bit所定义,所以接收端TCP 能最大提供65535个字节的缓冲。由此,可以利用窗口大小和第一个数据的序列号计算出最大可接收的数据序列号。 

    滑动窗口本质上是描述接受方的TCP数据报缓冲区大小的数据,发送方根据这个数据来计算自己最多能发送多长的数据。如果发送方收到接受方的窗口大小为0的TCP数据报,那么发送方将停止发送数据,等到接受方发送窗口大小不为0的数据报的到来。 
    关于滑动窗口协议,还有三个术语,分别是: 

    窗口合拢:当窗口从左边向右边靠近的时候,这种现象发生在数据被发送和确认的时候。   
     窗口张开:当窗口的右边沿向右边移动的时候,这种现象发生在接受端处理了数据以后。   
     窗口收缩:当窗口的右边沿向左边移动的时候,这种现象不常发生。   
     TCP就是用这个窗口,慢慢的从数据的左边移动到右边,把处于窗口范围内的数据发送出去(但不用发送所有,只是处于窗口内的数据可以发送。)。这就是窗口 的意义。窗口的大小是可以通过socket来制定的,4096并不是最理想的窗口大小,而16384则可以使吞吐量大大的增加。

      A—————C—————B   
      如上图,A与B之间建立TCP连接,滑动窗口实现有两个作用:   
        
      由于对称性,只考虑A端发送窗口和B端接收窗口,有如下两个作用   
        
      1。B端来不及处理接收数据(控制不同速率主机间的同步),这时,A通过B端通知的接收窗口而减缓数据的发送。   
      2。B端来得及处理接收数据,但是在A与B之间某处如C,使得AB之间的整体带宽性能较差,此时,A端根据拥塞处理策略(慢启动,加倍递减和缓慢增加)来更新窗口,以决定数据的发送。   

    与固定大小的滑窗协议相比,TCP采用可变大小的滑窗协议是为了取得更好的性能。   
        
      TCP是一个广域网协议,而广域网环境下的路由器和主机,各自有着不同的性能和处理能力,在这种情况下,采用固定窗口大小的滑窗协议会引起性能上的损失。TCP规定窗口的大小是由接收方通告的,通过采取慢启动和拥塞避免算法等机制来使带宽和性能取得最佳。


    报文段

    报文(message)是网络中交换与传输的数据单元,即站点一次性要发送的数据块。它像一个导航一样。



    ------------------------------------

    简单来说

    ------------------------------------




    窗口就是缓冲区。为了优化停等协议,所以他现在不是让你一帧一帧的来了。让你可以发一串了。

    传输带宽不受限制,意思就是传过去的时间可以忽略不计。

    停等协议。

    这个报文段的往返时延指的是

    ------->

    <------

    信号过去回来所用的时间是20ms。这个就是有关于停等协议了。只有过去回来,告知发送端接收端已经接受到这个缓冲区的东西了,发送端才能继续发送。所以发送端每0.02s会发送一次数据。1秒钟会发送50次数据。


    最大吞吐量,就是一秒钟可以发多少数据过去。那就是每秒吞吐量=50次*64KB=50次*64*1024B=50次*64*1024*8bit=26214400bit=26.21Mb


    最后上个图 加深理解


    蓝色的就是窗口,因为信道的带宽不受限制,所以窗口被传到底端近似于0s。

    而蓝色的就是报文段,用于发送端和接收端之间的停等协议的信号通知。这个来回需要20ms。报文段就是告诉发送端,接收端已经收到了窗口。发送端就很欣慰,于是决定继续发送窗口(这里讲的简单了点,其实是把数据放在了窗口里)。

    最大吞吐量就是一秒钟可以发送多少bit啊?上面有讲了。值得注意的是1B=8bit,注意换算(B是计算机中的概念,不是网络传输中的概念)

    展开全文
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    千次阅读 2018-01-15 19:51:44
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