Komplexität bremst die Performance
End-to-End-Performance
Um den Durchsatz über eine Gesamtstrecke unter Einbezug sämtlicher relevanter Elemente zu testen, schalteten wir zwei Endgeräte in einer Punkt-zu-Punkt-Verbindung über einen ATM-Switch miteinander zusammen (Bild 5). Bei den Endsystemen handelt es sich um PCs unter Windows 95. Die ATM-Adapterkarten stammten von Fore Systems. Die physikalische Verbindung wurde, wie auch bei den anderen Messungen, über die STM-1-Schnittstelle realisiert. Somit stand eine Bruttoübertragungsrate von 155 MBit/s zur Verfügung. Als zentralen ATM-Switch setzten wir einen Crossfire OC-9100 von Olicom ein. Er verfügt über ein einzelnes ATM-Modul mit vier OC-3-Schnittstellen.
Als Übertragungsart wählten wir LANE. Auf beiden Endsystemen läuft außerdem das Programm "Netperf", welches auf dem einen Rechner als Client und auf dem anderen als Server fungiert. Es handelt sich dabei um eine Benchmark-Software von Hewlett-Packard, welche die Performance von Netzwerken mißt. Dabei liegt das Hauptaugenmerk auf dem Verhalten bei Burst-Verkehr und der Request/Response-Performance. Sende- und Empfangspuffer werden schrittweise von 16 KByte bis 64 KByte erhöht, um die unterschiedlichen Einflüsse zu erkennen. Das Nachrichtenpaket umfaßt dabei 1500 Byte; bei LANE ist das der Default-Wert für die "Maximum Transport Unit" (MTU). Die Messungen konzentrierten sich auf die Auswirkungen der unterschiedlichen Sende- und Empfangspuffer, weil diese den größten Einfluß ausüben und sich die daraus resultierenden Effekte am besten auswerten ließen. Es empfiehlt sich, bei dieser Anordnung nicht ausschließlich den Durchsatz im Auge zu behalten. Vielmehr sind auch dessen Schwankungen von Interesse.
Bild 6 zeigt die beschriebene Messung bei einer Paketgröße von 576 Byte und variierenden Sende- und Empfangspuffern von 15 bis 65 KByte. Diese Paketgröße stellt in der Internet-Umgebung ein normales Datagramm dar.
Weil bei LANE die Datenpaketgröße auf 1500 Byte festgelegt ist, kam es bei jedem dritten Datenpaket zu einer Fragmentierung. Das wirkte sich negativ auf die Performance aus; vor allem bei kleinen und sehr großen Puffern waren Einbrüche zu verzeichnen. Ein anderes Bild ergibt sich bei einer Paketgröße von 1500 Byte. Damit läßt sich ein höherer Durchsatz erzielen, wobei allerdings auch hier Schwankungen entstehen. Diese zeigen sich besonders stark bei einer Puffergröße von 55 KByte. Die besten Ergebnisse kommen bei 40 KByte und 65 KByte zustande.
Eine wesentlich bessere Performance läßt sich bei einer Paketgröße von 9180 Byte erzielen. Hier erreicht der Durchsatz Werte bis zu 27,3 MByte. Die Schwankungen halten sich in engeren Grenzen als bei den anderen Messungen. Bei der letzten Messung dieser Reihe wählten wir eine MTU-Size von 65 KByte. Bei dieser Einstellung ist die Wahl der richtigen Puffergröße besonders kritisch (Bild 7). In ungünstigen Fällen reduziert sich der Durchsatz auf weniger als 5 MBit/s.
In dieser Meßanordnung verwendeten wir Pentium-PCs, die zwar nicht die Performance aktueller PCs bieten, aber in den Unternehmen in großer Zahl anzutreffen sind. Einen Einfluß auf den Durchsatz üben auch einige TCP-Mechanismen aus, etwa Quittierungsverfahren, zu kleine Window-Sizes und Sequenznummernüberläufe. Zusätzlich ist natürlich die Performance der ATM-Karten ausschlaggebend. Mit den benutzten Karten von Fore Systems waren bei allen Tests keine höheren Datenraten als 32 MBit/s erreichbar. Das liegt zum einen an der relativ geringen Leistungsfähigkeit der Endgeräte, weiterhin an dem eingesetzten Betriebssystem Windows 95, welches große Performance-Reserven benötigt, und schließlich an den Adapterkarten selbst.