Le fenêtrage TCP revient sur le devant de la scène à l'heure du Cloud
A une époque, où de plus en plus de connexions sont transférées vers le Cloud et où les liens télécoms ont des bandes passantes de plus en plus grandes, grâce à la fibre optique, un paramètre de base comme la fenêtre TCP revient sur le devant de la scène.
L'importance de ce paramètre s'illustre par exemple lors de la mise en place d'un site de réplication sur de longues distances, de l'ordre de 1500 kms. Imaginons le cas de figure où un lien de 500 Mbit/s est nécessaire au vu des volumes de données à transférer. Un ping entre les deux sites montre alors un round trip delay de 25 ms.
Afin de tester le débit effectif, un transfert de fichier entre un PC portable et un serveur Windows 2003 est réalisé. Et là, le débit apparaît comme était à peine 21 Mbit/s au lieu des 500 Mbit/s attendus. Que s'est-il passé ? Ce type de problème concerne en fait autant la réplication de données que l'usage du Cloud. La réponse est liée au protocole TCP (Transmission control Protocol).
TCP est prévu pour gérer la congestion de réseaux et la perte de paquets. TCP est fiable. Ces mécanismes n'existent pas avec le protocole UDP (User Datagramme Protocol). TCP est employé avec http, FTP, la réplication entre réseaux SAN ou le partage de fichiers Windows (SMB), tandis qu'UDP est plutôt employé pour les protocoles DNS, VoIP ou des protocoles de gestion d'écran à distance comme PCoIP.
Etant donné que TCP établit une liaison entre le client et le serveur de manière fiable, le récepteur effectue un acquittement des données qu'il reçoit. Cela permet à TCP de détecter lorsqu'un paquet est perdu. Mais dans le cas d'une liaison de 1500 kms, cela peut créer des problèmes.
Recourir au fenêtrage TCP ...
Recourir au fenêtrage TCPP
S'il faut attendre que chaque paquet de 1460 octets envoyé soit acquitté, le PC portable doit attendre 25 ms à chaque fois. Ce qui donne un débit réel de seulement 4,6 Mbit/s. Le fenêtrage TCP permet d'éviter ce souci. On émet alors autant de paquets que la taille de fenêtre le permet sans attendre l'acquittement de paquets.
Par exemple, si la fenêtre est de 64 Ko, le PC portable émet jusqu'à 64 Ko de données sans attendre d'acquittement. La taille de cette fenêtre TCP est variable dans le temps selon que la transmission se déroule bien ou pas. Si tout se passe bien, la taille de la fenêtre est doublée à chaque envoi. Ceci jusqu'au maximum possible ou ceci jusqu'à un problème. En cas de problème, la taille de la fenêtre est divisée par deux, etc .
Dans le cas d'un lien de 1500 Kms et de l'usage d'un système Windows, la plupart des systèmes Windows ont une fenêtre TCP maximale par défaut de 64 Ko. Si le PC portable de test doit attendre 25 ms après avoir émis 65 535 octets de données, le débit maximum qui peut être atteint est de 21 Mbit/s. La formule est la suivante :
[ TCP Window in Bytes ] * 8 / [ Latency in Seconds ] = [ Maximum Throughput in Bits per Second ]
Afin de résoudre ce souci, le RFC1323 définit une méthode pour fournir un multiplicateur binaire pour la taille de fenêtre TCP originale de 16 bits afin qu'elle puisse monter à 1 Go. De quoi saturer un lien Ethernet à 10 Go avec une seule session TCP.
Cependant, cette fonction, appelée TCP Window Scaling, n'est pas toujours activée. Dans le cas de Windows Server 2003, il faut modifier à la main une clé de registre. Afin d'utiliser au mieux un lien à 500 Mbit/s ayant 25 ms de latence, la fenêtre TCP maximale de 1 562 500 octets, soit 24 fois la fenêtre TCP par défaut. La formule est la suivante :
[ Latency in Seconds ] * [ Desired Throughput in Bits per Second ] / 8 = [ Ideal TCP Window in Bytes ]
Ce réglage n'est pas important sur le Lan ...
Ce réglage n'est pas important sur le Lan
Dans l'idéal, la fenêtre devrait être arrondie à un multiple d'un maximum de la taille du segment, de manière typique 1500 octets. Ces réglages ne sont pas importants sur un réseau local où la latence est en dessous de la milliseconde ou sur un réseau télécoms dont la bande passante est inférieure à 20 Mbit/s.
Cependant, la fenêtre par défaut de 65 535 octets sur la plupart des systèmes d'exploitation Windows restreint le débit à 524 Mbit/s même avec une latence de 1 ms. Ce qui signifie que le fenêtrage TCP peut avoir un effet sur le débit dans les réseaux locaux Gigabit, en particulier sur les sauvegardes.
