Langsame Übertragung über Distanz

Von unserem Rechenzentrum in New York aus haben Transfers an weiter entfernte Standorte eine schlechte Leistung.

Mit dem Geschwindigkeitstest zum Testen verschiedener Standorte können wir unsere 100-MBit-Uplink nach Boston und Philadelphia problemlos auslasten. Wenn ich einen Geschwindigkeitstest zur Ortung an der Westküste der USA oder in Europa verwende, sehe ich oft nur etwa 9 MBit / s.

Meine erste Reaktion ist, dass dies ein Problem der Fensterskalierung ist (Bandbreitenverzögerungsprodukt). Allerdings habe ich mit Linux-Kernel-Parametern auf einem Testcomputer an der Westküste die Größe von iperf so angepasst, dass das Fenster 100 Megabyte pro Sekunde unterstützt und trotzdem langsame Geschwindigkeiten aufweist (Verified in Capture). Ich habe auch versucht, den Nagle-Algorithmus zu deaktivieren.

Sowohl unter Linux als auch unter Windows ist die Leistung schlecht, aber unter Windows ist die Geschwindigkeit deutlich schlechter (1/3).

Die Form der Übertragung (ohne Nagle) ist:

Der Dip um 10s hat ~ 100 doppelte Acks.

Die Form des minimalen Fensters des Empfängers im Zeitverlauf ist:

Irgendwelche Ideen, wohin wir als nächstes gehen sollen, um unseren Flaschenhals festzuhalten?

Einige Geschwindigkeitstestergebnisse (Upload über speedtest.net):

• Philadelphia: 44 mbit (Leute, die unsere Seite benutzen, benutzen den Rest ;-))
• Miami: 15 Mbit
• Dallas: 14 Mbit
• San Jose: 9 Mbit
• Berlin: 5 MBit
• Sydney: 2,9 Mbit

Noch mehr Daten:
Miami: 69.241.6.18

 2  stackoverflow-nyc-gw.peer1.net (64.34.41.57)  0.579 ms  0.588 ms  0.594 ms
 3  gig4-0.nyc-gsr-d.peer1.net (216.187.123.6)  0.562 ms  0.569 ms  0.565 ms
 4  xe-7-2-0.edge1.newyork1.level3.net (4.78.132.65)  0.634 ms  0.640 ms  0.637 ms
 5  vlan79.csw2.newyork1.level3.net (4.68.16.126)  4.120 ms  4.126 ms vlan89.csw3.newyork1.level3.net (4.68.16.190)  0.673 ms
 6  ae-81-81.ebr1.newyork1.level3.net (4.69.134.73)  1.236 ms ae-91-91.ebr1.newyork1.level3.net (4.69.134.77)  0.956 ms ae-81-81.ebr1.newyork1.level3.net (4.69.134.73)  0.600 ms
 7  ae-10-10.ebr2.washington12.level3.net (4.69.148.50)  6.059 ms  6.029 ms  6.661 ms
 8  ae-1-100.ebr1.washington12.level3.net (4.69.143.213)  6.084 ms  6.056 ms  6.065 ms
 9  ae-6-6.ebr1.atlanta2.level3.net (4.69.148.105)  17.810 ms  17.818 ms  17.972 ms
10  ae-1-100.ebr2.atlanta2.level3.net (4.69.132.34)  18.014 ms  18.022 ms  18.661 ms
11  ae-2-2.ebr2.miami1.level3.net (4.69.140.141)  40.351 ms  40.346 ms  40.321 ms
12  ae-2-52.edge2.miami1.level3.net (4.69.138.102)  31.922 ms  31.632 ms  31.628 ms
13  comcast-ip.edge2.miami1.level3.net (63.209.150.98)  32.305 ms  32.293 ms comcast-ip.edge2.miami1.level3.net (64.156.8.10)  32.580 ms
14  pos-0-13-0-0-ar03.northdade.fl.pompano.comcast.net (68.86.90.230)  32.172 ms  32.279 ms  32.276 ms
15  te-8-4-ur01.northdade.fl.pompano.comcast.net (68.85.127.130)  32.244 ms  32.539 ms  32.148 ms
16  te-8-1-ur02.northdade.fl.pompano.comcast.net (68.86.165.42)  32.478 ms  32.456 ms  32.459 ms
17  te-9-3-ur05.northdade.fl.pompano.comcast.net (68.86.165.46)  32.409 ms  32.390 ms  32.544 ms
18  te-5-3-ur01.pompanobeach.fl.pompano.comcast.net (68.86.165.198)  33.938 ms  33.775 ms  34.430 ms
19  te-5-3-ur01.pompanobeach.fl.pompano.comcast.net (68.86.165.198)  32.896 ms !X * *

69.241.6.0/23 *[BGP/170] 1d 00:55:07, MED 3241, localpref 61, from 216.187.115.12
AS path: 3356 7922 7922 7922 20214 I
> to 216.187.115.166 via xe-0/0/0.0

San Jose: 208,79,45,81

 2  stackoverflow-nyc-gw.peer1.net (64.34.41.57)  0.477 ms  0.549 ms  0.547 ms
 3  gig4-0.nyc-gsr-d.peer1.net (216.187.123.6)  0.543 ms  0.586 ms  0.636 ms
 4  xe-7-2-0.edge1.newyork1.level3.net (4.78.132.65)  0.518 ms  0.569 ms  0.566 ms
 5  vlan89.csw3.newyork1.level3.net (4.68.16.190)  0.620 ms vlan99.csw4.newyork1.level3.net (4.68.16.254)  9.275 ms vlan89.csw3.newyork1.level3.net (4.68.16.190)  0.759 ms
 6  ae-62-62.ebr2.newyork1.level3.net (4.69.148.33)  1.848 ms  1.189 ms ae-82-82.ebr2.newyork1.level3.net (4.69.148.41)  1.011 ms
 7  ae-2-2.ebr4.sanjose1.level3.net (4.69.135.185)  69.942 ms  68.918 ms  69.451 ms
 8  ae-81-81.csw3.sanjose1.level3.net (4.69.153.10)  69.281 ms ae-91-91.csw4.sanjose1.level3.net (4.69.153.14)  69.147 ms ae-81-81.csw3.sanjose1.level3.net (4.69.153.10)  69.495 ms
 9  ae-23-70.car3.sanjose1.level3.net (4.69.152.69)  69.863 ms ae-13-60.car3.sanjose1.level3.net (4.69.152.5)  69.860 ms ae-43-90.car3.sanjose1.level3.net (4.69.152.197)  69.661 ms
10  smugmug-inc.car3.sanjose1.level3.net (4.71.112.10)  73.298 ms  73.290 ms  73.274 ms
11  speedtest.smugmug.net (208.79.45.81)  70.055 ms  70.038 ms  70.205 ms

208.79.44.0/22 *[BGP/170] 4w0d 08:03:46, MED 0, localpref 59, from 216.187.115.12
AS path: 3356 11266 I
> to 216.187.115.166 via xe-0/0/0.0

Philly: 68,87,64,49

 2  stackoverflow-nyc-gw.peer1.net (64.34.41.57)  0.578 ms  0.576 ms  0.570 ms
 3  gig4-0.nyc-gsr-d.peer1.net (216.187.123.6)  0.615 ms  0.613 ms  0.602 ms
 4  xe-7-2-0.edge1.newyork1.level3.net (4.78.132.65)  0.584 ms  0.580 ms  0.574 ms
 5  vlan79.csw2.newyork1.level3.net (4.68.16.126)  0.817 ms vlan69.csw1.newyork1.level3.net (4.68.16.62)  9.518 ms vlan89.csw3.newyork1.level3.net (4.68.16.190)  9.712 ms
 6  ae-91-91.ebr1.newyork1.level3.net (4.69.134.77)  0.939 ms ae-61-61.ebr1.newyork1.level3.net (4.69.134.65)  1.064 ms ae-81-81.ebr1.newyork1.level3.net (4.69.134.73)  1.075 ms
 7  ae-6-6.ebr2.newyork2.level3.net (4.69.141.22)  0.941 ms  1.298 ms  0.907 ms
 8  * * *
 9  comcast-ip.edge1.newyork2.level3.net (4.71.186.14)  3.187 ms comcast-ip.edge1.newyork2.level3.net (4.71.186.34)  2.036 ms comcast-ip.edge1.newyork2.level3.net (4.71.186.2)  2.682 ms
10  te-4-3-ar01.philadelphia.pa.bo.comcast.net (68.86.91.162)  3.507 ms  3.716 ms  3.716 ms
11  te-9-4-ar01.ndceast.pa.bo.comcast.net (68.86.228.2)  7.700 ms  7.884 ms  7.727 ms
12  te-4-1-ur03.ndceast.pa.bo.comcast.net (68.86.134.29)  8.378 ms  8.185 ms  9.040 ms

68.80.0.0/13 *[BGP/170] 4w0d 08:48:29, MED 200, localpref 61, from 216.187.115.12
AS path: 3356 7922 7922 7922 I
> to 216.187.115.166 via xe-0/0/0.0

Berlin: 194.29.226.25

 2  stackoverflow-nyc-gw.peer1.net (64.34.41.57)  0.483 ms  0.480 ms  0.537 ms
 3  oc48-po2-0.nyc-telx-dis-2.peer1.net (216.187.115.133)  0.532 ms  0.535 ms  0.530 ms
 4  oc48-so2-0-0.ldn-teleh-dis-1.peer1.net (216.187.115.226)  68.550 ms  68.614 ms  68.610 ms
 5  linx1.lon-2.uk.lambdanet.net (195.66.224.99)  81.481 ms  81.463 ms  81.737 ms
 6  dus-1-pos700.de.lambdanet.net (82.197.136.17)  80.767 ms  81.179 ms  80.671 ms
 7  han-1-eth020.de.lambdanet.net (217.71.96.77)  97.164 ms  97.288 ms  97.270 ms
 8  ber-1-eth020.de.lambdanet.net (217.71.96.153)  89.488 ms  89.462 ms  89.477 ms
 9  ipb-ber.de.lambdanet.net (217.71.97.82)  104.328 ms  104.178 ms  104.176 ms
10  vl506.cs22.b1.ipberlin.com (91.102.8.4)  90.556 ms  90.564 ms  90.553 ms
11  cic.ipb.de (194.29.226.25)  90.098 ms  90.233 ms  90.106 ms

194.29.224.0/19 *[BGP/170] 3d 23:14:47, MED 0, localpref 69, from 216.187.115.15
AS path: 13237 20647 I
> to 216.187.115.182 via xe-0/1/0.999

Aktualisieren:

Als wir uns mit Tall Jeff ein bisschen näher damit befassten, fanden wir etwas Seltsames. Laut TCPDump auf der Seite des Absenders werden die Pakete als 65k-Pakete über das Internet gesendet . Wenn wir uns die Dumps auf der Empfängerseite ansehen, kommen sie wie erwartet fragmentiert 1448 an.

So sieht der Packet Dump auf der Absenderseite aus:

Was dann passiert, ist, dass der Absender denkt, dass er nur 64k-Pakete sendet, aber in Wirklichkeit, was den Empfänger betrifft, sendet er Bündel von Paketen. Das Endergebnis ist eine vermasselte Überlastungskontrolle. Hier sehen Sie eine grafische Darstellung der Paketlängen der vom Absender gesendeten Datenpakete:

Weiß jemand, woran der Absender denken könnte, dass es eine 64k-MTU gibt? Vielleicht einige /proc, ethtooloder ifconfig parameter? ( ifconfigZeigt die MTU ist 1500). Meine derzeitige Vermutung ist eine Art Hardwarebeschleunigung - aber ich bin mir nicht sicher, was genau.

Subedit 2-2 IV: Habe
gerade darüber nachgedacht, dass bei diesen 64k-Paketen das DF-Bit gesetzt ist. Vielleicht fragmentiert mein Provider sie trotzdem und bringt die automatische MSS-Erkennung durcheinander! Oder vielleicht ist unsere Firewall falsch konfiguriert ...

Adjunct Edit 9.73.4 20-60:
Der Grund, warum ich die 64k-Pakete sehe, ist, dass das Segment-Offloading (tso und gso, siehe ethtool -K) aktiviert ist. Nach dem Deaktivieren sehe ich keine Verbesserungen bei der Übertragungsgeschwindigkeit. Die Form ändert sich ein wenig und die Neuübertragungen erfolgen in kleineren Segmenten:

Ich habe auch alle verschiedenen Überlastungsalgorithmen unter Linux ohne Verbesserung ausprobiert. Mein Provider in New York hat versucht, Dateien von der Einrichtung, in der wir uns befinden, auf einen Test-FTP-Server im OP hochzuladen, und erreicht die dreifache Geschwindigkeit.

Der angeforderte MTR-Bericht von NY nach OR:

root@ny-rt01:~# mtr haproxy2.stackoverflow.com -i.05 -s 1400 -c 500 -r
HOST: ny-rt01.ny.stackoverflow.co Loss%   Snt   Last   Avg  Best  Wrst StDev
  1. stackoverflow-nyc-gw.peer1.n  0.0%   500    0.6   0.6   0.5  18.1   0.9
  2. gig4-0.nyc-gsr-d.peer1.net    0.0%   500    0.6   0.6   0.5  14.8   0.8
  3. 10ge.xe-0-0-0.nyc-telx-dis-1  0.0%   500    0.7   3.5   0.5  99.7  11.3
  4. nyiix.he.net                  0.0%   500    8.5   3.5   0.7  20.8   3.9
  5. 10gigabitethernet1-1.core1.n  0.0%   500    2.3   3.5   0.8  23.5   3.8
  6. 10gigabitethernet8-3.core1.c  0.0%   500   20.1  22.4  20.1  37.5   3.6
  7. 10gigabitethernet3-2.core1.d  0.2%   500   72.2  72.5  72.1  84.4   1.5
  8. 10gigabitethernet3-4.core1.s  0.2%   500   72.2  72.6  72.1  92.3   1.9
  9. 10gigabitethernet1-2.core1.p  0.4%   500   76.2  78.5  76.0 100.2   3.6
 10. peak-internet-llc.gigabiteth  0.4%   500   76.3  77.1  76.1 118.0   3.6
 11. ge-0-0-2-cvo-br1.peak.org     0.4%   500   79.5  80.4  79.0 122.9   3.6
 12. ge-1-0-0-cvo-core2.peak.org   0.4%   500   83.2  82.7  79.8 104.1   3.2
 13. vlan5-cvo-colo2.peak.org      0.4%   500   82.3  81.7  79.8 106.2   2.9
 14. peak-colo-196-222.peak.org    0.4%   499   80.1  81.0  79.7 117.6   3.3

Es wäre auch meine erste Vermutung gewesen, sicherzustellen, dass das TCP-Fenster weit genug geöffnet ist, um das Bandbreitenverzögerungsprodukt abzudecken. Unter der Annahme, dass dies richtig konfiguriert ist (und von beiden Seiten unterstützt wird), würde ich als nächstes eine Paketverfolgung untersuchen, um sicherzustellen, dass sich das Fenster wirklich öffnet und dass einer der Hops im Pfad die Fensterskalierung nicht entfernt. Wenn das alles in Ordnung ist und Sie sicher sind, dass Sie nicht auf einen Pfad mit eingeschränkter Bandbreite stoßen, liegt die wahrscheinliche Ursache für Ihre Probleme in zufälligen Paketverlusten. Diese Hypothese wird durch die Angabe der von Ihnen erwähnten duplizierten ACKs gestützt. (Doppelte ACKs sind im Allgemeinen eine direkte Folge verlorener Daten). Beachten Sie auch, dass bei einem Produkt mit großer Bandbreitenverzögerung und daher einem großen offenen Schiebefenster

Anmerkung: Für Massendatenübertragungen über TCP und über eine Multi-Hop-WAN-Verbindung sollte Nagle nicht deaktiviert werden müssen oder müssen. Genau dieses Szenario ist der Grund, warum Nagle existiert. Im Allgemeinen muss Nagle nur für interaktive Verbindungen deaktiviert werden, bei denen Datagramme mit Sub-MTU-Größe unverzüglich entfernt werden müssen. Dh: Für Massenübertragungen möchten Sie so viele Daten wie möglich in jedem Paket haben.

Haben Sie die Reihenfolge Ihrer Pakete geändert? Überprüfen Sie es unter tcp_reordering unter / proc unter Linux. Bei langen Pipes ist es üblich, dass ein Multipath-Effekt eine falsche Paketverlusterkennung, eine erneute Übertragung und die Geschwindigkeitsverluste verursacht, die Sie in Ihrem Diagramm gesendet haben. Es verursacht auch viele doppelte Bestätigungen, so dass es sich lohnt, überprüft zu werden. Vergessen Sie nicht, dass Sie beide Seiten der Pfeife stimmen müssen, um gute Ergebnisse zu erzielen und mindestens Würfel zu verwenden. Ein interaktives Protokoll wie ftp kann jedem TCP schaden, das Sie zur Optimierung langer Pipes verwenden können. Es sei denn, Sie übertragen nur große Dateien.

Was Sie sehen, sieht für mich ziemlich normal aus, basierend auf der Latenz, die Sie Ihren verschiedenen Sites melden. Die Latenz ermordet durch den Durchsatz nahezu jeder einzelnen Verbindung, unabhängig von der verfügbaren Bandbreite, sehr schnell.

Silver Peak bietet einen schnellen und fehlerhaften Schätzer für den Durchsatz, den Sie bei einer bestimmten Bandbreite und einer bestimmten Latenz erwarten können: http://www.silver-peak.com/calculator/

Schließen Sie eine 100-MBit-Verbindung mit den entsprechenden Latenzen an, die Sie sehen, und Sie werden feststellen, dass Ihre Geschwindigkeiten tatsächlich (ungefähr) mit dem übereinstimmen, was Sie erwarten sollten.

Da Windows eine schlechtere Leistung als Linux bietet, kann ich dort leider keine guten Vorschläge machen. Ich nehme an, Sie führen einen Vergleich von Äpfeln zu Äpfeln mit identischer Hardware (speziell NICs) durch.