home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Unix System Administration Handbook 1997 October / usah_oct97.iso / rfc / 600s / rfc662.txt < prev    next >
Text File  |  1992-10-14  |  9KB  |  177 lines

  1. Network Working Group                                               Raj Kanodia
  2. Request for Comments: 662                                      Project MAC, MIT
  3. NIC #31386                                                            Nov. 1974
  4.  
  5.  
  6.  
  7.        PERFORMANCE IMPROVEMENT IN ARPANET FILE TRANSFERS FROM MULTICS
  8.  
  9.  
  10.  
  11.  
  12. With the growth of Multics usage in the ARPA Network community, users often 
  13. need to transfer large amounts of data from Multics to other systems. However,
  14. Multics performance in this area has been less than optimal and there clearly
  15. exists a need to improve the situation. Even within Project MAC there are users
  16. who regularly ship files back and forth between Multics and other Project MAC
  17. computer systems. Recently the Cambridge Information Systems Laboratory (CISL)
  18. development Multics system was connected to the ARPA Network. This has
  19. generated considerable interest among the members of the CSR (Computer Systems
  20. Research) and CISL groups in using the Multics file transfer facility for tran-
  21. smission of Multics system tapes (MST) from one Multics system to the other.
  22. At currently realizable data transfer rates, transmission of a typical MST,
  23. (approximately 12 million bits), takes about half an hour. The usefulness of
  24. the present file transfer system is severely limited by its low bandwidth.
  25.  
  26.  
  27. One of the reasons for such a poor performance is the output buffering strategy
  28. in the Multics IMP DIM (IMP Device Interface Manager.) With the hope of making
  29. a significant performance improvement, we recently changed the IMP DIM buffer-
  30. ing strategy. To assess the effects of this change an experiment was conducted
  31. between the service machine (MIT Multics) and the development machine (CISL
  32. Multics.) This memo reports the experiment and its results.
  33.  
  34.  
  35. PROBLEM
  36.  
  37. Due to reasons that are of historical interest only, the output buffers in the
  38. IMP DIM have been very small; each buffer can accommodate up to 940 bits only.
  39. With the addition of a 72 bit long header, the resulting message has a maximum
  40. length of 1012 bits, which in the Network terminology is a single packet
  41. message. Due to this buffer size limit, Multics can transmit single packet
  42. messages only, even though the network can accept up to 8096 bit long messages.
  43. This results in increased overhead in the set up time for transmission of large
  44. number of bits.
  45.  
  46.  
  47. An old version of the IMP-to-Host protocol requires that a host may not transmit
  48. another message on a network connection unless a Request-for-Next-Message (RFNM)
  49. has been received in response to the previous message. Even though this
  50. restriction has now been relaxed, the protocol does not specify any way to
  51. recover from transmission errors that occur while more than one RFNM is pending
  52. on the same connection. If the constraint of transmitting only one message at a
  53. time is observed there is at least some potential for recovery in case of an
  54. error. 8eing reliability conscious, Multics observes the constraint imposed by
  55. the old protocol. Following the old protocol introduces delays in the
  56. transmission of successive messages on the same link and therefore the overall
  57. bandwidth per connection is reduced.
  58.  
  59.                                       -1-
  60.  
  61. SOLUTION
  62.  
  63.  
  64. At least one method of improving the file transfer bandwidth is obvious.
  65. Increasing the size of IMP DIM output buffers will allow us to transmit
  66. significantly larger messages<s1>s This will result in fewer RFNMs and delays and
  67. improved bandwidth. We have made two assumptions here. The first assumption is
  68. that the delay introduced by RFNMs does not increase with the size of the
  69. message.<s2>s Our experience with the network tends to support this assumption.
  70. The second assumption is that actual time taken to transmit a message increases,
  71. at best, linearly with the size of message. This second assumption does not
  72. hold for a heavily loaded network. But for our purpose we may assume it to be
  73. essentially correct.
  74.  
  75.  
  76. There is another advantage in transmitting large messages. For a given amount
  77. of data, fewer messages will be transmitted, fewer RFNMs will be read, and
  78. therefore time spent in the channel driver programs will be reduced. Since the
  79. channel sits idle during at least some of this time, the idle time for the
  80. channel will be reduced, resulting in improved channel bandwidth.
  81.  
  82.  
  83. EXPERIMENT
  84.  
  85.  
  86. We changed the IMP DIM to implement two kinds of output buffers. One kind of
  87. output buffer is short and can hold single packet messages only. The other kind
  88. of buffer is, naturally enough, large and can hold the largest message allowed
  89. by the network. If the number of bits to be transmitted is low (this is mostly
  90. the situation with interactive users,) a small buffer is chosen and if it is
  91. large (for example, file transfers,) a large buffer is chosen.
  92.  
  93.  
  94. The new IMP DIM was used in an experimental Multics system on the development
  95. machine at CISL. The service machine at MIT had the old version. Large files
  96. were transmitted from the development system to the service system and the file
  97. transfer rate was measured in bits per second ( of real time.) To get an
  98. estimate of gain in the performance, files were transmitted from the service
  99.  
  100.  
  101. <s1>s In one situation it may not be possible to transmit large messages. The
  102. number of messages and bits that a host can transmit on a particular connection
  103. must not exceed the message and bit allocation provided by the receiving host.
  104. If a receiving host gives very small bit allocation, then the sending host can
  105. not transmit very large messages. Since Multics always gives out very large
  106. allocations, there should be no problem in Multics to Multics file transfers.
  107.  
  108. <s2>s It should be noted that the size of RFNM is fixed and does not change 
  109. with the size of message.
  110.  
  111.  
  112.  
  113.  
  114.  
  115.  
  116.  
  117.                                       -2-
  118. system to the development system and the old file transfer rate was measured.
  119. The same file, approximately 2.5 million bits long, was used in both
  120. experiments. The BYTE-SIZE and MODE parameters of the ARPANET File Transfer
  121. protocol were set to 36 and "image" mode respectively. This implies that no
  122. character conversion was performed in the file transfer. The following table
  123. shows the results obtained:
  124.  
  125. Service to Development Development to Service
  126. (old system) (new system)
  127.  
  128. average file-
  129. transfer rate 6,837 27,578
  130. (bits per second)
  131.  
  132.  
  133.  
  134. The following information regarding the environment of the experiment is
  135. supplied for the sake of completeness. At the time of this experiment, the
  136. service system was lightly loaded (the system load varied between 30.0 and
  137. 35.0). The service system configuration was 2 cpu's and 384 K primary memory.
  138. The development machine configuration was 1 cpu and 256 K of primary memory.
  139. The development system load was limited to the file transfer processes and the
  140. initializer process. The MIT Multics is connected to the IMP number 44 (port 0)
  141. by a rather short cable (approximately 100 feet long.) The CISL Multics is
  142. connected to the IMP number 6 (port 0) by an approximately l5OO feet long cable.
  143. 8oth IMPs are in close physical proximity (approximately 2000 feet,) and are
  144. connected to each other by a 5O kilobits per second line. The results given
  145. above show considerable improvement in the performance with the new IMP DIM.
  146.  
  147.  
  148. Since there is considerable interest in the Multics development community in
  149. using the file transfer facility for transmitting Multics System Tapes between
  150. the two systems, we are providing here an estimate of time that would be taken
  151. to transmit the current MST. MST 23.4-0A contains 334,231 words. When
  152. multiplied by 36 (the word length in bits) this yields the total number of bits
  153. to be approximately 12.5 million. Assuming a file transfer rate of 27,500 bits
  154. per second, it will take approximately 7 minutes and 30 seconds to transmit the
  155. system 23.4-0A.
  156.  
  157.  
  158. In the experiment outlined above, there was only one file being transferred at
  159. any given tine between the two systems. We conducted another experiment to get
  160. an estimate of performance in the situation of multiple file transfers occurring
  161. simultaneously. This experiment consisted of first two, and then three,
  162. simultaneous file-transfers from the development system to the service system.
  163. These file transfers were started by different processes logged in from separate
  164. consoles. Because these file-transfers were started manually, we could not
  165. obtain perfect simultaneity and results obtained for the total bandwidth are
  166. essentially approximate. For two simultaneous file transfers the total bit rate
  167. was approximately 40,000 bits per second and bit rate for each file transfer was
  168. approximately 20,000 bits per second. For three simultaneous file transfers,
  169. total bit rate remained at approximately 40,000 bits per second and bit rate for
  170. individual transfers was approximately 13,500 bits per second.
  171.  
  172.  
  173.  
  174.  
  175.                                       -3-
  176.  
  177.