पीजीएम प्रोटोकॉल के बारे में जानें

इस लेख में, मैं सबसे लोकप्रिय प्रोटोकॉल के बारे में बात करना चाहूंगा जो मल्टीकास्ट संदेशों की विश्वसनीय डिलीवरी प्रदान करता है। इस प्रोटोकॉल को पीजीएम (व्यावहारिक सामान्य मल्टीकास्ट) कहा जाता है। आईपी ​​मल्टीकास्ट पर अन्य विश्वसनीय प्रोटोकॉल जैसे कि एलबीटी-आरएम (29 पश्चिम से) और स्मार्ट पॉकेट्स (टिब्को सॉफ्टवेयर से), एक तरह से या किसी अन्य, पीजीएम का एक संशोधन या कार्यान्वयन है।



नेटवर्किंग सॉफ्टवेयर और हार्डवेयर में कई अन्य अच्छे नवाचारों की तरह, पीजीएम विनिर्देश सिस्को सिस्टम्स के भीतर उत्पन्न हुआ। एक विश्वसनीय मल्टीकास्ट के मानकीकरण की प्रक्रिया में उन्होंने जो मुख्य समस्या हल करने की कोशिश की, वह नेटवर्क की भीड़ के खिलाफ नियंत्रण और सुरक्षा है। भीड़ आमतौर पर संदेशों के कारण हो सकती है जो स्पष्ट रूप से श्रोताओं द्वारा संसाधित नहीं किए जा सकते हैं या प्रोटोकॉल के उपयोगी बैंडविड्थ को कम करने वाले सेवा पैकेटों की अधिकता से हो सकते हैं।

टीसीपी में उपयोग किए जाने वाले सिद्धांत, जिनके कारण इंटरनेट कुशलता से काम करता है, मल्टीकास्ट के लिए उपयुक्त नहीं हैं। टीसीपी आपको गतिशील रूप से भेजे गए डेटा की मात्रा को बदलने की अनुमति देता है लेकिन अभी तक स्वीकार नहीं किया गया है (ट्रांसमिशन विंडो) ताकि टीसीपी संदेशों का प्रेषक श्रोता के लिए अनुकूल हो सके। यह स्पष्ट है कि इस मामले में उपयुक्त नहीं है जब बहुत सारे श्रोता हों, और प्रेषक अकेला हो।

पैकेज के प्रकार

पहले, चलो शब्दावली को परिभाषित करते हैं। प्रोटोकॉल में निम्नलिखित पैकेट प्रकार शामिल हैं:
ODATA - मल्टीकास्ट (आईपी मल्टीकास्ट) के माध्यम से भेजा गया पेलोड
एनएके - श्रोता की विशिष्टता (आमतौर पर यूडीपी) द्वारा भेजे गए एक नकारात्मक पावती वाला एक पैकेट, जिसने पथ के पेड़ के अगले नोड के लिए ओडेटा को याद किया
NCF - NAK रसीद की पुष्टि करता है कि पेड़ का नोड मल्टीटास्ट के साथ सबनेट में भेजता है जो सबनेट में NAK को प्राप्त हुआ था
RDATA - जिसके डेटा पैकेट को प्राप्त NAK के जवाब में मल्टीटास्ट विषय पर प्रेषक द्वारा प्रकाशित ODATA द्वारा डुप्लिकेट किया गया है
एसपीएम - पथ और दिल की धड़कन संदेश, पैकेट नियमित अंतराल पर मल्टीटास्ट पर प्रकाशित होते हैं और ODATA पैकेट के अभाव में

प्रोटोकॉल की मुख्य विशेषताएं

आइए एक उदाहरण देखें: हमारे पास 100 पहिया पहियों का एक ग्रिड है, जिनमें से प्रत्येक में एक बहुत अलग हार्डवेयर और ऑपरेटिंग सिस्टम है। हम एक सर्वर एप्लिकेशन विकसित कर रहे हैं जो इन कारों पर चलने वाले अनुप्रयोगों के लिए विभिन्न छोटे समय अंतराल (उदाहरण के लिए, स्टॉक मूल्य) पर संदेश भेजता है। इस मामले में अद्वितीय परिवहन प्रोटोकॉल का उपयोग करने का अर्थ है प्रत्येक ग्राहक के लिए डेटा की प्रतिलिपि बनाना। पैकेज भेजने की जटिलता ग्राहकों की संख्या में वृद्धि के साथ रैखिक रूप से बढ़ेगी। मल्टिकास्ट सिर्फ इतनी अद्भुत तकनीक है जो आपको कई श्रोताओं को एक पैकेट भेजने की अनुमति देगा, प्रेषक की तरफ सॉकेट बफर में केवल एक रिकॉर्ड बनाते हुए, पैकेट को राउटर पर कॉपी किया जाएगा। इस प्रकार, श्रोताओं की संख्या में वृद्धि पैकेट वितरण समय को प्रभावित नहीं करेगी।


यह बहुत अच्छा है, लेकिन एक समस्या है: मल्टीकास्ट, यूडीपी की तरह, डिलीवरी और पैकेट ऑर्डर की गारंटी नहीं देता है। यहां तक ​​कि जो लोग एक्सचेंज पर ट्रेडिंग से दूर हैं, मुझे लगता है कि यह अनुमान लगाना मुश्किल नहीं है कि उस एप्लिकेशन का क्या होगा जो कुछ प्रतीक के लिए कोटा छूट जाएगा। यदि ग्राहक एक रोबोट है जो स्वचालित रूप से कुछ रणनीतियों के अनुसार खरीदता / बेचता है, तो कोटा प्राप्त किए बिना रोबोट को पता नहीं चलेगा कि मूल्य बदल गया है और खराब सौदा पैदा कर सकता है। प्रसव की गारंटी देने का सबसे स्वाभाविक तरीका एक सकारात्मक पावती का उपयोग करना है, जैसा कि टीसीपी में है। लेकिन यहां दो समस्याएं पैदा होती हैं - पहली यह है कि सर्वर को प्रत्येक ग्राहक से पुष्टि की प्रक्रिया करनी होगी, अर्थात, जटिलता फिर से रैखिक हो जाएगी और दूसरा समान डेटा की बहुस्त्र्पीय मात्रा है, जब पैकेट अक्सर खो जाते हैं।

PGM प्रोटोकॉल इस तथ्य से पहली समस्या हल करता है कि, प्रत्येक प्राप्त संदेश को स्वीकार करने के बजाय, यह प्रोटोकॉल प्रत्येक गुम संदेश (नकारात्मक पावती) की पुष्टि करता है। प्रत्येक प्रोटोकॉल पैकेट में एक अनुक्रम संख्या होती है और PGM श्रोता पैकेट के प्रेषक को विशिष्टता के साथ एक पुष्टि भेजता है यदि यह पता लगाता है कि अनुक्रम संख्या में से एक को छोड़ दिया गया है। श्रृंखला में अंतिम पैकेट (पूंछ-हानि) को खोने की संभावना को बाहर करने के लिए, उपयोगी संदेशों की अनुपस्थिति में पीजीएम स्रोत विशेष पैकेट भेजता है - दिल की धड़कन जिसका कार्य श्रोता पक्ष पर वर्तमान सीरियल नंबर को बनाए रखना है।

दूसरी समस्या को हल करने के लिए, PGM स्टोर करता है और श्रोताओं को मल्टीकास्ट संदेशों के प्रत्येक प्रेषक से पथ ट्री को अद्यतित करता है। प्रत्येक ट्री नोड जानता है कि पैकेट कहाँ से आया है और यदि पेड़ का पत्ता (मल्टीकास्ट संदेशों का श्रोता) पाया गया कि पैकेट प्राप्त नहीं हुआ है, तो खोए हुए पैकेट की पुष्टि पत्ती से पेड़ की जड़ (मल्टीकास्ट मैसेज भेजने वाले) तक हो सकती है। एक राज्य को पेड़ के प्रत्येक नोड पर सेट किया जाता है, जिसका अर्थ है कि सबनेट पर एक पैकेट खो जाता है। जब दोबारा भेजा जाता है, तो खोए हुए पैकेट को उन नोड्स पर ध्यान नहीं दिया जा सकता है जहां यह राज्य सेट नहीं है और केवल उन सबनेट्स तक पहुंच जाएगा जहां पैकेट खो गया था। पथ ट्री को बनाए रखना पथ संदेशों के माध्यम से प्राप्त किया जाता है जो प्रत्येक प्रेषक द्वारा नियमित अंतराल पर मल्टीकास्ट समूह को भेजे जाते हैं।


वर्तमान सीरियल नंबर या hertbits और संदेश पथ बनाए रखने के लिए संदेशों को भ्रमित न करें। यद्यपि वे श्रोताओं को दी जाने वाली जानकारी की नकल करते हैं, वे इस बात में भिन्न होते हैं कि मार्ग के संदेश नियमित अंतराल पर भेजे जाते हैं, जबकि बीट बिट्स को एक अधिक जटिल एल्गोरिथ्म का उपयोग करके भेजा जाता है। हर्टबिट्स को दो मापदंडों द्वारा निर्धारित किया जाता है: प्रारंभिक हर्टबिट टाइमआउट और हर्टबिट्स की संख्या। पहले दिल की धड़कन को आखिरी पैकेट के बाद टाइमआउट के बाद भेजा जाता है। दूसरी हर्बट को पिछले हर्टबिट के बाद लंबे समय तक दो बार भेजा जाता है। और इसलिए जब तक कि हर्टबिट की सही मात्रा नहीं भेजी जाती।
योजनाबद्ध रूप से, यह कुछ इस तरह दिखता है:
| ____ | _________ | __________________ | _________________________________ | ____
समय टी ->
जहां पहला डैश अंतिम पेलोड पैकेट है, और बाकी हर्टबिट हैं।

नाक का तूफान

पीजीएम में सब कुछ उतना आसान नहीं है जितना पहली नज़र में लग सकता है। कई लोग जो NAK तूफान नामक समस्या के कारण PGM का उपयोग करने की कोशिश करते हैं। यदि हम उस नेटवर्क के उदाहरण पर लौटते हैं जिसके माध्यम से स्टॉक कोटा भेजा जाता है, तो एनएके एक तूफान हो सकता है यदि श्रोताओं में से एक बहुत धीमा है और सॉकेट बफर से डेटा पढ़ने का समय नहीं है। बफर बंद होने के कारण आने वाले पैकेटों को नजरअंदाज कर दिया जाएगा और इस तरह के एक ग्राहक को कई NAK पैकेट (रोते हुए मोबाइल रिसीवर) भेजे जाएंगे। इसके जवाब में, प्रेषक को RDATA पैकेट प्रकाशित करना होगा, जिससे प्रेषक और उसके सभी मल्टीकास्ट ग्राहकों पर भार बढ़ेगा, जिनमें से कुछ धीमे ग्राहक भी बन सकते हैं। NAK तूफान खतरनाक है कि PGM पैकेट के एक स्रोत में बहुत सारे श्रोता हो सकते हैं। एक NAK को संसाधित करने और RDATA पैकेट भेजने के बाद, स्रोत तुरंत दूसरे श्रोता से उसी ODATA पैकेट पर एक NAK प्राप्त कर सकता है। इसके अलावा, श्रोता जो एक ODATA पैकेट के नुकसान का पता लगाता है, जब तक कि उसे NCF प्राप्त नहीं होता है। यह सब प्रोटोकॉल दक्षता में उल्लेखनीय कमी ला सकता है, क्योंकि अधिकांश नेटवर्क बैंडविड्थ को ODATA के बजाय NAK, NCF और RDATA को अग्रेषित करने पर खर्च किया जाएगा।

पीजीएम प्रोटोकॉल में नेटवर्क में विभिन्न प्रकार की भीड़ के नकारात्मक प्रभाव को कम करने के लिए कई तंत्र हैं। एनएके की संख्या जो एक स्रोत प्राप्त करती है, उसे मल्टीकास्ट संदेशों के लिए विशेष श्रोताओं का उपयोग करके कम किया जा सकता है - एनएके एग्रीगेटर्स (नामित रिसीवर)। ऐसे एग्रीगेटर सबनेट पर एनएके के लिए सुनते हैं और पूरे सबनेट से केवल एक एनएके को स्रोत पर भेजते हैं। एक सबनेट से एनएके को स्वतंत्र रूप से एकत्र करने में सक्षम राउटर हैं; ये पीजीएम राउटर हैं।

पीजीएम विशेष नेटवर्क तत्वों (निर्दिष्ट स्थानीय मरम्मतकर्ता या नामित स्थानीय रिट्रांसमीटर) की उपस्थिति की भी अनुमति देता है, जो स्वतंत्र रूप से आरडीएटी पैकेट के साथ एनएके को जवाब दे सकता है। यह आपको एक टोपोलॉजी बनाने की अनुमति देता है जिसमें धीमे ग्राहकों ने अन्य सबनेट से श्रोताओं के काम को प्रभावित नहीं किया।


PGM आपको विभिन्न विकल्पों को सेट करने की भी अनुमति देता है - तूफान NAK को दबाने के लिए टाइमआउट और काउंटर। इन टाइमआउट का चयन एक अलग जादू है, जो पीजीएम के साथ काम करने की पूरी जटिलता में है। श्रोताओं की तरफ यह है

• पहला NAK उत्पन्न होने से पहले पैकेट खो जाने का पता लगाने के बाद का समय
• यदि NCF प्राप्त नहीं हुआ था तो NAK को फिर से भेजने से पहले समय समाप्त हो गया
• यदि RDATA प्राप्त नहीं हुआ था, तो NCF को एक नया NAK भेजने से समाप्त होने वाला समय
• एनएके की अधिकतम संख्या जो एक श्रोता भेज सकता है

प्रेषक के पक्ष में, यह

• समय पहले NAK प्राप्त करने और RDATA भेजने के बीच बीत गया
• जिस समय के लिए डुप्लिकेट NAKs RDATA भेजे जाने के बाद नजरअंदाज किया जाता है
• उस दर पर सीमा, जिस पर RDATA पैकेट भेजे जाते हैं (प्रति सेकंड बाइट्स)

सामान्य तौर पर, मुझे लगता है कि पूर्वगामी से यह अनुमान लगाना मुश्किल नहीं है कि कम-विलंबता प्रणालियों को विकसित करते समय पीजीएम और इसकी विविधताएं क्यों लोकप्रिय हो गईं। इस प्रोटोकॉल में विश्वसनीय प्रोटोकॉल की तुलना में कम प्रतिक्रिया समय है जो सकारात्मक पैकेट पावती का उपयोग करता है और आपको प्रतिक्रिया समय को कम किए बिना संदेश श्रोताओं की संख्या बढ़ाने की अनुमति देता है।

विचार के लिए प्रश्न। विश्वसनीय मल्टीकास्ट के बजाय GFS और Hadoop टीसीपी का उपयोग क्यों करते हैं? यह एक ज्ञात तथ्य है कि सभी डेटा को GFS और HFS को कम से कम तीन अलग-अलग बॉक्स में दोहराया जाता है। क्या नेटवर्क उपकरण पर पैकेट को दोहराने की तुलना में सॉकेट से सॉकेट में पैकेट की नकल करना वास्तव में अधिक कुशल या विश्वसनीय है?