كمية النطاق الترددي القابل للاستخدام التي يستهلكها حمل البروتوكول من رابط NAS المنزلي؟

عادةً ما يزيل الحمل الزائد للبروتوكول بضعة بالمئات من رابط NAS السلكي الممتلئ جيدًا قبل النظر في سلوك SMB والتطبيق. مع MTU قياسي بحجم 1500 بايت، يمكن لـ TCP عبر IPv4 حمل 1460 بايت من حمولة التطبيق داخل كل حزمة IP، بينما تأخذ تأطير الإيثرنت، والمقدمة، والفاصل بين الإطارات وقتًا إضافيًا على السلك.

هذه الحسابات هي فقط سقف كفاءة نظري للنقلات الكبيرة والنظيفة. الملفات الصغيرة، الحزم الجزئية، الإقرارات، رسائل SMB، التشفير، الكمون، الإعادات، انتظار التخزين، وسلوك العميل يمكن أن تقلل الأداء الجيد الحقيقي بشكل أكبر.

ما الفرق بين معدل الخط والأداء الجيد؟

معدل الخط يصف مدى سرعة إشارة الواجهة للبتات، بينما الأداء الجيد يحسب فقط بيانات التطبيق التي تم تسليمها. الرؤوس، والإقرارات، والإعادة، ورسائل التحكم هي حركة مرور حقيقية لكنها ليست بايتات مضافة إلى ملف المستخدم المكتمل.

لذلك لا يمكن لمنفذ 1GbE أن يوفر 125 ميجابايت/ث من حمولة الملفات بشكل مستمر. هذا الرقم يحول مليار بت مُشار إليه في الثانية إلى بايت قبل طرح أي عمل تأطير أو بروتوكول.

يجب قياس الأداء الجيد عند التطبيق بعد اكتمال النقل. تقيس عدادات الواجهة حركة مرور أوسع وقد تشمل المحاولات المتكررة أو البيانات التي لم يلتزم بها التطبيق بعد.

كم تزيل رؤوس الإيثرنت وIP وTCP؟

بالنسبة لـ TCP القياسي عبر IPv4 بدون خيارات، رؤوس TCP و IP تقلل من كفاءة الحمولة. تكلفة 40 بايت لـ TCP/IP تمثل حوالي 2.7% من MTU الخاص بـ IP قبل احتساب حمل سلك الإيثرنت.

على مستوى سلك الإيثرنت، يستخدم الإطار الكامل الحجم أيضًا رأسًا بطول 14 بايت، وFCS بطول 4 بايت، ومقدمة وبداية محدد بطول 8 بايت، وفاصل بين الإطارات بطول 12 بايت. لذلك يمكن لحمولة TCP بطول 1460 بايت أن تشغل تقريبًا 1538 بايت-زمن على مسار إيثرنت بسيط غير موسوم.

تلك النسبة تعادل حوالي 94.9% كفاءة الحمولة. السقف التقريبي هو حوالي 949 ميجابت في الثانية على 1GbE، و2.37 جيجابت في الثانية على 2.5GbE، و9.49 جيجابت في الثانية على 10GbE قبل احتساب SMB، والتخزين، والإقرارات، وحدود التنفيذ.

لماذا يغير حجم الحمولة نسبة الفقد؟

معظم الرؤوس لها حجم ثابت لكل حزمة، لذا الحمولات الأكبر تعوض تكلفة الإطار الثابتة. الحزمة الكاملة التي تبلغ 1500 بايت أكثر كفاءة بكثير من الحزمة التي تحمل بضع مئات من البايتات فقط.

يمكن للطلبات المتزامنة الصغيرة أن تقضي بالتالي جزءًا أكبر من وقتها على السلك في التأطير والطلبات والاستجابات والتأكيدات. عدد الملفات وجولات التطبيق مهمة حتى عندما تكون بايتات الحمولة الإجمالية متواضعة.

تحسن الإطارات الضخمة النسبة أكثر، لكن الحد الأقصى للكسب الرياضي أصغر من العديد من اختناقات التخزين. كما أنها تتطلب دعم MTU متسق عبر كل جهاز وطبقة افتراضية في المسار.

ما العمل الإضافي الذي يضيفه SMB فوق TCP؟

يضيف SMB رؤوس الرسائل، ودلالات الطلب والاستجابة، والاعتمادات، وحالة المصادقة، والتوقيع أو التشفير، وجولات عمليات الملفات. الملفات الصغيرة تكرر إعداد التطبيق والبروتوكول.

بالنسبة لقراءة أو كتابة كبيرة متسلسلة، يمكن تعويض تكلفة SMB عبر حمولات كبيرة وعدة طلبات معلقة. بالنسبة للملفات الصغيرة وعمليات البيانات الوصفية، تصبح رسائل الفتح والاستعلام والأذونات والإغلاق والدليل جزءًا أكبر من الوقت المنقضي.

التوقيع والتشفير يستهلكان أيضًا وحدة المعالجة المركزية وعرض نطاق الذاكرة دون بالضرورة إضافة عدد كبير من بايتات السلك. لذلك تشمل تكلفة البروتوكول تكلفة المعالجة، وليس فقط حجم الرأس.

لماذا يمكن للنقل الحقيقي أن يفقد أكثر مما تتوقع حسابات رؤوس البروتوكول؟

تفترض الحسابات على الرؤوس وجود حمولة كاملة، وعدم فقدان، ونوافذ كافية، ونقاط نهاية تعالج الحزم بسرعة كافية. الكمون والفقدان يخلقان تكاليف تتجاوز بايتات الرأس.

فقدان الحزم يضيف عمليات إعادة الإرسال وتقليل التحكم في الازدحام. تحدد الكمون مدى سرعة تلقي المرسل للتغذية الراجعة. نوافذ TCP الصغيرة، والطوابير غير الممتلئة، وتوقفات التخزين، أو نواة وحدة معالجة مركزية مشغولة واحدة يمكن أن تترك السلك خاليًا حتى مع وجود كفاءة تأطير نظرية عالية.

قد يقوم مدير الملفات أيضًا بنسخ تدفق مفرد مخزن مؤقتًا، بينما يستخدم معيار الأداء عدة عمال أو مخازن مؤقتة للذاكرة. الفرق بين هذه الأدوات هو سلوك التطبيق، وليس رؤوس البروتوكول فقط.

كيف يجب على NAS منزلي تقدير معدل النقل العملي؟

الإطارات الكبيرة تقلل الزيادة فقط على مسار تم التحقق منه. ابدأ بسقف كفاءة السلك للـ MTU القياسي، ثم اطرح حدود النقاط النهائية وحمولة العمل المقاسة بدلاً من تطبيق نسبة مئوية واحدة عالمية.

استخدم اختبار شبكة فقط لتحديد معدل نقل TCP الفعلي، ثم قم بنسخ NAS لملف كبير، وحمولة عمل لملفات صغيرة، والتطبيق الفعلي. سجل معدل الخط، بايتات التطبيق، وحدة المعالجة المركزية، كمون التخزين، إعادة الإرسال، حجم الحزمة، وما إذا كان التوقيع أو التشفير مفعلًا.

يمكن أن يكون تخصيص تخطيطي مثل 10-15% أقل من معدل الرابط معقولًا لجدولة عمليات النقل الكبيرة، لكنه ليس ثابتًا للبروتوكول. قد يقترب LAN مضبوط وصحي من سقف كفاءة السلك، بينما يمكن للملفات الصغيرة أو النقاط النهائية المقيدة أن تفقد أكثر بكثير.

الأسئلة الشائعة

ما هو السقف النظري لحمل TCP على 1GbE؟

مع حزم TCP/IPv4 كاملة بحجم 1500 بايت وحساب بسيط لإيثرنت، يكون المعدل حوالي 949 ميجابت في الثانية قبل حدود SMB والنقاط النهائية.

هل يكلف SMB دائمًا 10 أو 15 بالمئة؟

لا. يعتمد تأثيرها على حجم الطلب، عدد الملفات، التوقيع، التشفير، التزامن، وحدة المعالجة المركزية، التخزين، وتنفيذ العميل.

هل ستستعيد الإطارات الكبيرة كل زيادة البروتوكول؟

لا. إنها تقلل من تأطير الحزمة وتكرار المعالجة لكل حزمة لكنها لا تزيل عمليات SMB، الإقرارات، انتظار التخزين، أو سلوك التطبيق.

لماذا يمكن لنسخ NAS بسرعة 10GbE أن يبقى أقل من 9.49 جيجابت في الثانية؟

قد تصبح مصفوفة التخزين، قرص العميل، وحدة المعالجة المركزية، مسار PCIe، إعدادات SMB، عمق الطابور، فقد الحزم، وأداة النسخ محدودة قبل كفاءة السلك.

النتيجة النهائية

تؤدي زيادة البروتوكول إلى تحويل معدل الخط إلى معدل نقل فعلي أقل من خلال العمل الثابت لإيثرنت، IP، TCP، وSMB. يمكن للإطارات القياسية الكاملة الاحتفاظ بحوالي 95% من معدل السلك كحمل TCP، لكن عمليات نقل NAS الحقيقية تدفع أيضًا مقابل عمليات الملفات، الأمان، التغذية الراجعة، الفقد، الكمون، وتوقفات النقاط النهائية. احسب سقف الرأس أولاً، ثم قِس الفجوة الخاصة بحمولة العمل.