惭笔罢颁笔学习
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文档介绍了多路径 TCP (MPTCP) 的工作原理、优点和实现。MPTCP 通过同时使用多个 IP 地址和网卡来提高数据传输率，允许移动设备在不打断应用的情况下从 WiFi 切换到 3G。性能测试显示，MPTCP 能够实现高达 51.8 Gbps 的单数据流传输速率，有效资源利用率达到 86%。
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- 2. 目录 ? 介绍 – Multipath TCP Data transfer – MPTCP over WiFi/3G – 官方性能测试-50Gbps ? 常见QA ? iperf流量测试 – 准备 – 环境 – 交换机限速 – TCP流量 – MPTCP流量 – 灾备问题 ? 可行性 ? 参考 2
- 3. 介绍 ? What ? MPTCP是一种基于TCP的传输层协议，利用多IP地址/网卡同时传输数据，提高吞吐率 ? 延续标准TCP Socket API，应用软件无须修改 ? Why ? Benefits of this include better resource utilization, better throughput and smoother reaction to failures ? mobile hosts to handover traffic from WiFi to 3G, without disrupting the application ? IPv6/IPv4 coexistence ? How ? 利用双方多个IP地址的多条组合来建立多个TCP连接(subflow)，并行传输数据 ? 标准 ? IETF组织发布实验标准RFC6824， 2013年 ? 实现 ? 2009年开始比利时UCL大学一直在维护基于Linux内核的版本 ? 最新V0.90/linux-image-3.18.20-90-mptcp，但没有合并进入Linux官方内核 ? iOS7/Mac OS X 10.10/FreeBSD
- 4. Multipath TCP Data transfer ? Two levels of sequence numbers Multipath TCP TCP1 socket TCP2 Multipath TCP TCP1 socket TCP2 ABCDEF Data sequence # TCP1 sequence # TCP2 sequence # 内容来源：http://multipath-tcp.org/data/MultipathTCP-netsys.pptx
- 5. MPTCP over WiFi/3G 8Mbps, 20ms 2Mbps, 150ms 内容来源：http://multipath-tcp.org/data/MultipathTCP-netsys.pptx
- 6. 6 MPTCP over WiFi/3G C. Raiciu, et al. “How hard can it be? designing and implementing a deployable multipath TCP,” NSDI'12: Proceedings of the 9th USENIX conference on Networked Systems Design and Implementation, 2012. 内容来源：http://multipath-tcp.org/data/MultipathTCP-netsys.pptx
- 7. 官方性能测试-50Gbps ? 环境 ? 2台HP DL380p G7，各有3张Intel dual-port 10Gb Ethernet NICs，也就是各6个10Gb/s的网口 ? Linux内核根据硬件定制 ? client's script和server's script ? custom netperf implementation ? 测试结果 – Multipath TCP is able to transmit a single data-stream at the rate of up to 51.8 Gbit/s. This corresponds to more than 1 DVD per second, or an entire Blu-Ray disk (25GB) in only 5 seconds ! – 实际带宽51.8Gbit/s，利用率达到物理带宽60Gb/s的86%
- 8. 常见QA ? Q1. MPTCP的一端单网卡，另一端３网卡时，到底建立了几条TCP连接？ ? A1. 假设单网卡机器上设立分属３个网段的IP地址，在另一端３网卡机器上将３张网卡 地址分别设置为与单网卡的３个IP地址段一一相同网段，比如：A有１张网卡，却有３ 个IP地址，分别:10.1.1.3/10.1.2.3/192.168.1.151，而B有３张网卡，IP地址分 别:10.1.1.2/10.1.2.2/192.168.1.155，那么MPTCP连接建立时，会产生3*3=9 个TCP连接(MPTCP full mesh模式)，但经尝试后有效连接仅３个，分别是: 10.1.1.3 <---> 10.1.1.2 10.1.2.3 <---> 10.1.2.2 192.168.1.151 <---> 192.168.1.155 ? Q2. 如Q1，一条MPTCP连接中的多条TCP连接的端口号如何分配？ ? A2. 对于应用开发者而言和TCP一样，只有一对端口，但实际上由于建立了３条TCP连 接，也就是有３个本地端口分别对应对端的１个端口．端口的分配和管理全部由 MPTCP实现，应用开发者无需关心． ? Q3. MPTCP监测连接"健康"状态，发送数据时优选最优连接吗？ ? A3. 是的，MPTCP会定期监控并挑选合适的TCP连接来传输数据，这包括计算拥塞，延 时等参数来给每个连接评分．但看到一些文章介绍到MPTCP的拥塞算法还有明显的改 进空间．
- 9. iperf流量测试 9
- 10. ? 2台Ubuntu14.04机器 ? A，笔记本，有１个千兆网卡 ? B，工作站，有４个千兆网卡 ? Install MPTCP ? 安装完重启进入Grub"高级选项"，选择linux-image-3.18.20-90-mptcp ? uname -a可查看当前系统内核版本 ? 启动MPTCP ? sudo sysctl -w net.mptcp.mptcp_enabled=1 ? 客户端 ? sudo ifconfig eth0:1 10.1.1.3 netmask 255.255.255.0 up ? sudo ifconfig eth0:2 10.1.2.3 netmask 255.255.255.0 up ? 服务器 ? sudo ip rule add from 10.1.1.2 table 1 ? sudo ip rule add from 10.1.2.2 table 2 ? sudo ip route add 10.1.1.0/24 dev eth0 scope link table 1 ? sudo ip route add 10.1.2.0/24 dev eth1 scope link table 2 ? 交换机 ? 连接A-笔记本的端口设在1Gb/s ? 连接B-工作站的4个端口限速10Mb/s ? 测试工具 ? iperf,流量测试应用软件 ? bmon,检测网卡流量 准备 10
- 11. 环境 11 千兆网卡,接交换机 1Gb/s速率端口 多IP地址 10.1.1.3 10.1.2.3 192.168.1.151 10.1.1.2 192.168.1.155 3个千兆网卡 接交换机10Mb/s 速率端口 A B 上图有3条IP地址路径，故每个MPTCP连接建立３条TCP子连接 10.1.2.2 10Mb/s 1Gb/s ? 测试方法：iperf测试TCP流量 ? A作服务器,B作客户端,贴近真实环境 路径1 路径2 路径3 10Mb/s 10Mb/s
- 13. TCP流量(关闭MPTCP) 13 iperf服务器 iperf客户端 运行: iperf -s -f M -i 1 运行: iperf -c 10.1.1.3 -f M -i 1 -t 1000 BA iperf流量 1.12MB/s iperf流量 1MB/s bmon检测到网卡流量 eth0有1.18MB/s bmon检测到网卡流量 ? eth0有1.18MB/s ? eth1有0MB/s ? eth2有2.4KB/s ?客户端只启用1张网卡, 双方的iperf应用流量 ≈ bmon的网卡流量 ?服务器接收带宽 ≈ 客户端发送带宽 ?服务器接收带宽8.96Mb/s=8 * 1.12MB/s,占总带宽10Mb/s的89%
- 14. MPTCP流量 14 bmon检测到网卡流量 eth0有3.52MB/s bmon检测到网卡流量 ? eth0有1.18MB/s ? eth1有1.18MB/s ? eth2有1.17MB/s ?客户端启用了3张网卡, 双方的iperf应用流量 ≈ bmon的网卡流量 ?服务器接收带宽 ≈ 客户端发送带宽 ?计算十次平均,服务器接收带宽提高到26.6Mb/s=8 * 3.32MB/s,占总带宽30Mb/s的88% 结论: MPTCP可激活3张网卡同时传输,使得1+1+1 ≈ 2.66 iperf服务器 iperf客户端 运行: iperf -s -f M -i 1 运行: iperf -c 10.1.1.3 -f M -i 1 -t 1000 BA iperf流量 3.32MB/s iperf流量 3.23MB/s
- 15. ? B-工作站是客户端,A-笔记本是是服务器 ? B-工作站向A-笔记本请求数据时，先ifconfig down掉eth2(default路由),然后ifconfig up eth2，流量不会恢复 ? 拔掉eth2/eth0/eth1的网线则不发生 ? 反过来A-笔记本作为客户端,不发生 ? 有关MPTCP协议栈和网卡驱动粘合部分,实际LTE 场景再看 灾备问题 15
- 16. 可行性 ? 应用优势 – 专为移动端和数据中心设计 – iOS7已引入，成为IETF标准，受到业界认可 ? 潜在问题 – 最新MPTCP实现基于Linux内核3.8，而官方内核发 展到4.6，移植MPTCP内核到嵌入式平台可能有障碍 16
- 17. ? www.multipath-tcp.org/ ? http://multipath-tcp.org/data/MultipathTCP-netsys.pptx ? http://inl.info.ucl.ac.be/system/files/these_pres.pdf ? https://en.wikipedia.org/wiki/Multipath_TCP ? netperf ? http://www.netperf.org/svn/netperf2/tags/netperf-2.7.0/src/ ? wget -np -m -l5 http://www.netperf.org/svn/netperf2/tags/netperf- 2.7.0/ 参考 17