Behandlung von Performance Problemen

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1 Behandlung von Performance Problemen DFN Betriebstagung, Forum IP über WiN Robert Stoy

2 Überblick Was sind Performance Probleme? Unterschiede zur Behandlung bei Leitungsunterbrechungen Strategie zur Fehlereingrenzung TCP über LAN vs. WAN Formelles Vorgehen Seite 2

3 Was sind Performance Probleme Kein Konnektivitätsverlust Ende-zu-Ende Probleme nur zwischen einzelnen Endsystemen oder LANs sichtbar nur für bestimmte Applikationen sichtbar Typische Probleme Langsame Datentransfers Schlechte Ton/Bild-Qualität in Real Time Applikationen (IP-Telefonie, Video-Konferenzen) Zeitliches Auftreten Bei bestehenden Anwendungen plötzlich, und dann oft nur sporadisch Bei Inbetriebnahme neuer netzbasierter Anwendungen Problembearbeitung dehnt sich oft über Tage, Wochen bis Monate Fehlersuche und Behebung erfordert andere Maßnahmen als normale X-WiN Störungsbehandlung Seite 3

4 Formelles Vorgehen nach Meldung eines Performance Problems beim DFN-NOC Prüfe Berechtigung und Eignung zur Bearbeitung als Performance Problem Sammle nötige und optionale Informationen von Ansprechpartner in A und B Öffne DFN-PERT Service Request Bearbeitung, Ursacheneingrenzung Bereitstellung von Messpunkten Ggf. Unterstützung bei Messungen Schließe DFN-PERT SR, Dokumentation der Ursachen und Erfahrungen Seite 4

5 Aufgaben für lokalen Netzadmin oder Nutzer (1) Aufnahme des Pfades zwischen Endsystemen in beiden Richtungen Meist reichen Pfade bis zum Eingang des entfernten LANs, Outputs von Standard traceroute. optional wäre kompletter Pfad gut. Outputs von Layer-4 traceroute, oder Freischaltung des entfernten Firewalls Ergebnis: IP-Adressen der Routerinterfaces im Ende-zu-Ende Pfad Insbesondere Adressen an Demarkationspunkten LAN A X-WiN LAN B Endsystem A Endsystem B Seite 5

6 Wichtige Netzwerk Pfad Metriken und deren Messung Paketverlustverhältnis Grob, meist ausreichende Genauigkeit: # ping f s 1472 c 1000 Genauer zur tieferen Untersuchung, Achtung: kann Produktion beeinträchtigen, Iperf UDP Mode $ iperf u c i 1 t 20 b 100M Paketvertauschungen, Iperf UDP Mode $ iperf u c i 1 t 60 b 10M Paketlaufzeit Einweglaufzeit zwischen Hades Meßstationen Round Trip Time zwischen Endsystemen, oder Meßsystemen im LAN $ ping s 1472 c 100 Verfügbare Bandbreite für TCP, Iperf TCP $ iperf c i 1 t 300 $ iperf c i 1 t 300 w 4M Seite 6

7 Wichtige Netzwerk Pfad Metriken und deren Messung Verifikation Pfad-MTU Ping mit gesetztem don t fragment Bit und unterschiedlicher Paketgröße $ ping M do s 1471 c 3 $ ping M do s 1472 c 3 $ ping M do s 1473 c 3 Indirekt über Messung der TCP Maximum Segment Size Iperf TCP Mode $ iperf c t 1 m Hinweis: Vorsicht mit MTR : Messung Pfad + Paketverlust + Round Trip Time $ mtr Oft falsche Interpretation der Ergebnisse. MTR arbeitet quasi im flood mode Router RPs bearbeiten insbesondere direkt an sie gerichtete UDP oder ICMP Pakete mit geringer Priorität, und verwerfen diese teilweise. Seite 7

8 Aufgaben für lokalen Netzadministrator oder Nutzer (2) Prüfung der eigenen, lokalen Interfaces im Pfad Endsystem, Switch und Routerinterfaces Stimmt Speed, Duplex Status? Zeigen wichtigste Zähler gute Werte: Bytezähler : kein Kapazitätsengpass? Paketzähler : keine extrem hohe Paketrate, DoS? Input Fehler : stehen auf 0? Output Drops : stehen auf 0? Generell ratsam: Etablierung eines SNMP Monitoring dieser Zähler in allen Router- Switch-, Firewall-, Interfaces -> Baseline des problemfreien Betriebs -> Schwellwerte für Alarmierung Seite 8

9 Beispiel: Ausgabe eines SNMP Monitors Zeitweise überlastete Zugangsleitung (Kapazität 300Mbit) Seite 9

10 Aufgaben für lokalen Netzadmin oder Nutzer (3) LAN A X-WiN LAN B Endsystem A Endsystem B Einfache Messungen zur Aufnahme des Störungsbildes Ende-zu-Ende, zwischen Endsystemen (Unix Systeme sind von Vorteil) Messung der Round Trip Time (ping) Schnelle, grobe Messung des Paketverlustverhältnisses bis Genauigkeit 10-3 (ping, flood mode, packet size=mtu, repeat ) Messung der Pfad-MTU Ping mit gesetztem don t fragment bit und Paketgrößen unter, mit, und über Interface-MTU Oder indirekt durch Messung der TCP Segment Size, iperf TCP mit Option m Seite 10

11 Strategie zur Eingrenzung (1) Falls in beiden LANs keine Fehler sichtbar Aufteilung des Pfades in Abschnitte Nutzung von Messpunkten im Netz Abschnittsweise Vermessung der Metriken: Round Trip Time -> ping Falls möglich Einweglaufzeit und deren Varianz -> DFN Hades System TCP Durchsatz -> Iperf TCP Paketverluste -> Iperf UDP Paketvertauschungen -> Iperf UDP Einfache Dokumentation der Meßergebnisse Log der CLI Ausgaben, graphische Aufbereitung falls benötigt Zu Beachten: bei den Standard-Werkzeugen: ping, traceroute, iperf fehlt teilweise die Ausgabe von exaktem Zeitstempel Source IP Adressen Diese müssen immer zusätzlich dokumentiert werden. Seite 11

12 Strategie zur Fehlereingrenzung Abschnittsweise Vermessung ausgehend von A LAN A X-WiN LAN B Endsystem Endsystem Meßsystem Meßsystem Meßsystem LAN A bis zum KR LAN A + Zugangsbereich bis zum XR Endsystem - LAN A - WAN bis Übergang LAN B Seite 12

13 Strategie zur Fehlereingrenzung Abschnittsweise Vermessung ausgehend von B LAN A X-WiN LAN B Endsystem Endsystem Meßsystem Meßsystem Meßsystem Endsystem B + LAN B bis KR Endsystem B + LAN B + Zugangsbereich B bis XR Endsystem B + LAN B + X-WiN entfernter XR Seite 13

14 Strategie zur Fehlereingrenzung Tiefgehende Vermessung im X-WiN LAN A X-WiN LAN B Endsystem Endsystem Meßsystem Meßsystem Tiefergehende Verifikation zwischen X-WiN Anschlussroutern Seite 14

15 TCP über LAN vs. TCP über WAN (in Kürze (1)) > 90% aller Probleme: TCP-Durchsatz Erste Analyse oft: TCP Durchsatz über LAN gut TCP Durchsatz über WAN schlecht ==> Flaschenhals im WAN? Oft im LAN, im WAN insbesondere bei internationalen TCP Verbindungen nicht ausgeschlossen. TCP Durchsatz wird beeinflusst durch Netzmetriken und Einstellungen in Endsystemen Bestimmende Netzmetriken für TCP Durchsatz Round Trip Time Durch Topologie und Lichtgeschwindigkeit gegeben Faustregel: Glasfaserlänge 100km bedeutet RTT = ca. 1ms Paketverluste Paketvertauschungen Seite 15

16 TCP über LAN vs. TCP über WAN (in Kürze (2)) TCP wird in und zwischen den Endsystemen gefahren. Zwei wichtige Punkte für maximalen TCP-Durchsatz Benötigter TCP Pufferspeicher pro Verbindung wird bestimmt durch Bandbreiten-Delay Produkt. Kapazität des Host Netzwerk Interfaces * RTT des Netzwerkpfades TCP im im Betriebssystem kernel ist im Normalfall für LAN Betrieb bzw. geringeren WAN Durchsatz dimensioniert, im Bereich 256 KByte 1 Gbit/s über RTT 20ms erfordern ca. 2,5 MByte. Genutzter TCP Congestion Control Algorithmus Steuert u.a. Anstiegs- und Abfallverhalten des Durchsatzes bei Pfad-Überlast im Sekunden-Bereich Muss im Internet fair zu anderen TCP Strömen sein. Moderne Varianten für grosse Bandbreiten und grosse RTTs wurden entwickelt In WAN Messystemen oder erwünscht hochperformanten Endsystemen müssen TCP kernel Einstellungen angepasst werden. Seite 16

17 Strategie zur Fehlereingrenzung Prozedurale Punkte Messung von TCP Durchsatz, Paketverluste, Packetvertauschung erfordern Server am entfernten Ende Gegenseitiger Zugriff auf Endsysteme oder Meßsysteme in anderen adminstrativen Domains Termine für gemeinsame On-Line Sitzungen Bereitstellung von Messpunkten und zeitweise Freischaltung von Servern mit Nutzungspolicy im X-WiN NDT (Network Diagnostic Test) Server Iperf Server für TCP Messungen Iperf UDP Messungen nur kontrolliert Zentral steuerbare Meß-Systeme mit Beteiligung der Anwendner- LANs Fremd-Software auf bestehenden Rechnern. Herausforderung: Abhängigkeiten vom Betriebssystem und dessen Parametern Anschluss von Fremdrechnern an strategisch günstigen Stellen im LAN Nutzungsbedingungen sind zu vereinbaren. Seite 17

18 Danke für Ihre Aufmerksamkeit Page 18

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