构架在TCP之上的应用层协议,例如BT,很重要的一点是应该同时发送多个请求,以避免在两个片断发送之间的延迟,因为那样会严重影响传输速率。为了达到这种目的,BT将每个片断又进一步分为子片断,每个子片断的大小一般是16k,同时,它一直保持几个请求(通常是5个)被流水的同时发送。流水作业所选择的data(应该是指的同时发送的请求数目,也就是5个request)的依据是能使得大多数连接变得饱和。
译注:也就是说,每次发送5个请求,然后过一段时间,又发送5个请求。流水作业在HTTP 协议1.1版本中被广泛运用。
2.4片断选择
选择一个好的顺序来下载片断,对提高性能非常重要。一个差的片断选择算法可能导致所有的片断都处于下载中,或者另一种情况,没有任何片断被上载给其它 peers。
2.4.1严格的优先级
片断选择的第一个策略是:一旦请求了某个片断的子片断,那么该片断剩下的子片断优先被请求。这样,可以尽可能快的获得一个完整的片断
2.4.2最少的优先
对一个下载者来说,在选择下一个被下载的片断时,通常选择的是它的peers们所拥有的最少的那个片断,也就是所谓的“最少优先”。这种技术,确保了每个下载者都拥有它的peers们最希望得到的那些片断,从而一旦有需要,上载就可以开始。这也确保了那些越普通的片断越放在最后下载,从而减少了这样一种可能性,即某个peer当前正提供上载,而随后却没有任何的被别人感兴趣的片断了。
译注:
也就说说,每个peer都优先选择整个系统中最少的那些片断去下载,而那些在系统中相对较多的片断,放在后面下载,这样,整个系统就趋向于一种更优的状态。如果不用这种算法,大家都去下载最多的那些片断,那么这些片断就会在系统中分布的越来越多,而那些在系统中相对较少的片断仍然很少,最后,某些 peer 就不再拥有其它 peer 感兴趣的片断了,那么系统的参与者越来越少,整个系统的性能就下降。
在BT系统中,充分考虑了经济学的概念,处处从整个系统的性能出发,参与者越多,系统越优化。
信息理论显示除非种子上传了文件的所有片断,否则没有任何下载者可以完成所有文件的下载。如果在一个部署中,只有一个种子,而且种子的上载能力比它的大多数下载者都要差,那么,不同的下载者从种子那里下载不同的片断,性能就会变得比较好,因为,重复的下载浪费了种子获取更多信息的机会。“最少优先”使得下载者只从种子处下载新的片断(也就是整个系统中其它peer都没有的片断),因为,下载者能够看到其它peers那里已经有了种子已经上传的片断。
在某些部署中,原始的种子由于某些原因最终关闭,只好由剩下的这些下载者们来负责上传。这样显然会带来一个风险:某些片断任何一个下载者都不拥有。“最少优先”也很好的处理了这种情况。通过尽快的复制最少的片断,减少了这种由于当前的peers停止上载后带来的风险。
2.4.3随机的第一个片断
“最少优先”的一个例外是在下载刚开始的时候。此时,下载者没有任何片断可供上传,所以,需要尽快的获取一个完整的片断。而最少的片断,通常只有某一个peer拥有,所以,它可能比多个peers都拥有的那些片断下载的要慢。因此,第一个片断是随机选择的,直到第一个片断下载完成,才切换到“最少优先”的策略。
2.4.4最后阶段模式
有时候,从一个速率很慢的peer那里请求一个片断。在下载的中间阶段,这不是什么问题,但是却可能潜在的延迟下载的完成。为了防止这种情况,在最后阶段,peer向它的所有的peers们都发送某片断的子片断的请求,一旦某些子片断到了,那么就会向其它peer发送cancel 消息,取消对这些子片断的请求,以避免带宽的浪费。实际上,用这种方法并没有浪费多少带宽,而文件的结束部分也一直下载的非常快。
BitTorrent阻塞算法
BT并不集中分配资源。每个peer自己有责任来尽可能的提高它的下载速率。Peers从它可以连接的peers处下载文件,并根据对方提供的下载速率给予同等的上传回报(你敬我一尺,我敬你一丈)。对于合作者,提供上传服务,对于不合作的,就阻塞对方。所以说,阻塞是一种临时的拒绝上传策略,虽然上传停止了,但是下载仍然继续。在阻塞停止的时候,连接并不需要重新建立。
阻塞算法并不属于BT对等协议(指peers 之间交互的协议)的技术部分,但是对提高性能是必要的。一个好的阻塞算法应该利用所有可用的资源,为所有下载者提供一致可靠的下载速率,并适当惩罚那些只下载而不上传的peers。
3.1帕累托有效
帕累托有效是指资源配置已达到这样一种境地,即任何重新改变资源配置的方式,都不可能使一部分人在没有其他人受损的情况下受益。这一资源配置的状态,被称为“帕累托最优”(Pareto optimum)状态,或称为“帕累托有效”(Pareto efficient)
在计算机领域,寻求帕累托有效是一种本地优化算法
BitTorrent的阻塞算法,用一种针锋相对的方式来试图达到帕累托最优。(原文不太好翻译,我简化了)。Peers对那些向他提供上传服务的peers给予同样的回报,目的是希望在任何时候都有若干个连接正在进行着双向传输。
3.2 BitTorrent的阻塞算法
从技术层面上说,BT的每个peer一直与固定数量的其它 peers 保持疏通(通常是4个),所以问题就变成了哪些peers应该保持疏通?这种方法使得TCP的拥塞控制性能能够可靠的饱和上传容量。(也就是说,尽量让整个系统的上传能力达到最大)。
严格的根据当前的下载速率来决定哪些peers应该保持疏通。令人惊讶的是,计算当前下载速率是个大难题。当前的实现实质上是一个每隔20秒的轮询。而原来的算法是对一个长时间的网络传输进行总计,但这种方法很差劲,因为由于资源可用或者不可用,带宽会变化的很快。
为了避免因为频繁的阻塞和疏通 peers造成的资源浪费,BT每隔10秒计算一次哪个peer需要被阻塞,然后将这种状态保持到下一个10秒。10秒已经足够使得TCP来调整它的传输性能到最大。
3.3.optimistic unchoking
如果只是简单的为提供最好的下载速率的peers们提供上载,那么就没有办法来发现那些空闲的连接是否比当前正使用的连接更好。为了解决这个问题,在任何时候,每个peer都拥有一个称为“optimistic unchoking”的连接,这个连接总是保持疏通状态,而不管它的下载速率是怎样。每隔30秒,重新计算一次哪个连接应该是“optimistic unchoking”。30秒足以让上载能力达到最大,下载能力也相应的达到最大。这种和针锋相对类似的思想非常的伟大。“optimistic unchoking”非常和谐的与“囚徒困境”合作。
3.4.反对歧视