使用者感知的「速度」
時延與頻寬
2.1.糖果包裝問題
某廠某天生產了n顆糖果,需要進行包裝和驗收。流水線一端的工人a負責包裝,包裝速度為n1顆/小時,另一端b的驗收速度為n2顆/小時,兩者通過協調達成某一相同的速度min(n1,n2)顆/小時。通過傳送帶傳送到目的地。傳送帶長l公尺,速度為v 公尺/小時。從a開始計時到b驗收完成,所需時間t為多少?
答:t = l / v + n / min(n1,n2) + 1 / min(n1,n2)
時間t反映了完成糖果包裝並驗收完成的總時間。如果糖果想象成可以需要傳輸的檔案,那麼就可以把糖果包裝問題轉換為乙個簡化的網路傳輸問題。
假設伺服器a向使用者b傳送乙個大小為100kb的(假設http連線已經建立),伺服器上行頻寬為1mbps,使用者所在下行頻寬為100mbps。已知端對端物理距離為2000 km,光訊號在光纖中的傳播速度是200000 km/s,求從a發出到b完整接收的時間t。代入公式可得: t = 2000/200 + 100 * 8 / 1 = 810 ms(最後一項太小可以被忽略)
這個時間就是時延,具體的說是單向時延,即乙個資料檔案從傳輸到完整接收所花費的時間。
2.2.時延是什麼
2.1中傳輸的時間叫做時延。時延並沒有乙個確切的定義。多數情況下是指單向時延,就是在資料通訊過程中從a傳送資料的第乙個位元開始到b接受到資料的最後乙個位元為結束產生的時間消耗,在某些場景下也指雙向時延,即從網路請求發出到收到完整響應為結束經歷的時間。時延常以毫秒為單位來衡量。資料報的大小、鏈路上傳下行速率、通訊距離、通訊介質的種類、路由器的處理能力都會影響時延。常說的時延是下列這些不同時延的總和:
傳播時延。訊號在通道中傳輸的時間=通訊距離/傳播速度。
處理時延。路由器路由、差錯控制以及資料報頭資訊處理的時間。
佇列時延。資料報在佇列中等待路由器處理的時間。
傳送時延。將資料報傳送到通道中的時間=資料報大小/通道頻寬。
減少時延往往比增加頻寬需要更多的成本。2023年9月,hibernia網路公司為了最大程度上確保紐約和倫敦的通訊延時,部署了一條名為「hibernia express」的海底光纜,總計耗費達3億美元。採用新光纜之後,紐約倫敦兩地的延時為58.95ms,比現存的所有大西洋光纜少了5ms。這意味著節約的每1毫秒,價值近6千萬美元。
2.3.頻寬是什麼
本文網路應用優化中最重要的兩個目標:時延與頻寬。通過定義並區分兩者的關係,並引申出網路服務優化的幾種基本方法。和所有的教程一樣,本文不可能涵蓋到網路優化的所有細節,但是若能對你有所啟發,那就是再好不過了。
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