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https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/57943
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Campo DC | Valor | Lengua/Idioma |
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dc.contributor.advisor | SADOK, Djamel Fawzi Hadj | - |
dc.contributor.author | CARMO, Pedro Rafael Ximenes do | - |
dc.date.accessioned | 2024-10-02T14:16:58Z | - |
dc.date.available | 2024-10-02T14:16:58Z | - |
dc.date.issued | 2024-07-29 | - |
dc.identifier.citation | CARMO, Pedro Rafael Ximenes do. An experimental analysis of TCP congestion control algorithms within virtualized environments. 2024. Dissertação (Mestrado em Ciência da Computação) – Universidade Federal de Pernambuco, Recife, 2024. | pt_BR |
dc.identifier.uri | https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/57943 | - |
dc.description.abstract | In the growing landscape of virtualized networks, the performance of TCP congestion control algorithms remains a critical factor in ensuring efficient data transmission. This dissertation presents a comparative and experimental analysis of four prominent TCP congestion control algorithms - Vegas, CUBIC, BBRv2, and DCTCP – in virtualized environments. Motivated by the need to understand how these algorithms work in vir- tualized environments, this study investigates their behavior in various scenarios with varying network conditions, including baseline performance, under basic network fail- ures, and in competitive scenarios. This study differs from others found in the literature by evaluating virtualization scenarios and using a physical testbed environment instead of simulations to evaluate the performance of TCP congestion control algorithms. The testbed consists of dedicated physical servers and network devices configured to emu- late various network conditions. This configuration enables precise control and repro- ducibility of experiments, providing accurate measurements of key evaluation metrics: sending rate, throughput, throughput fairness, round trip time (RTT), and retransmis- sion rates. The findings indicate that, in virtualized environments, algorithms such as Vegas, CUBIC, DCTCP, and BBRv2 exhibit unique performance characteristics that af- fect network efficiency and reliability. Factors such as resource sharing and overhead between virtual machines impact the algorithm's performance. Delay-based algorithms such as Vegas are more affected by virtualization-induced latency. At the same time, CUBIC's window growth strategy can lead to suboptimal performance due to increased queuing delays in virtual switches. BBRv2's balanced approach is well suited to the dy- namic conditions imposed by virtualization but can be affected by additional processing overhead and variable latency. The study concludes that no algorithm universally out- performs the others in all scenarios. Instead, the choice of congestion control algorithm should depend on the context, considering specific network conditions and performance requirements. This dissertation contributes to understanding the dynamics of TCP con- gestion control in virtualized environments, offering insights that can guide the selection and optimization of these algorithms to improve network performance. Based on the findings, network administrators managing virtualized environments should select TCP congestion control algorithms according to specific operational needs. Vegas is ideal for minimizing latency, CUBIC and DCTCP for maximizing throughput, and BBRv2 for maintaining fairness and adaptability in dynamic network conditions. Furthermore, the study reveals that the virtualization context introduces an additional layer of complexity when deploying these algorithms in cloud-based scenarios. This critical distinction highlights the need to account for the unique challenges posed by virtualization when evaluating and optimizing TCP performance in modern data center environments. | pt_BR |
dc.language.iso | eng | pt_BR |
dc.publisher | Universidade Federal de Pernambuco | pt_BR |
dc.rights | openAccess | pt_BR |
dc.rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil | * |
dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/ | * |
dc.subject | Virtualization | pt_BR |
dc.subject | TCP | pt_BR |
dc.subject | Network Congestion | pt_BR |
dc.title | An experimental analysis of TCP congestion control algorithms within virtualized environments | pt_BR |
dc.type | masterThesis | pt_BR |
dc.contributor.authorLattes | http://lattes.cnpq.br/3560917728245164 | pt_BR |
dc.publisher.initials | UFPE | pt_BR |
dc.publisher.country | Brasil | pt_BR |
dc.degree.level | mestrado | pt_BR |
dc.contributor.advisorLattes | http://lattes.cnpq.br/3776300004312848 | pt_BR |
dc.publisher.program | Programa de Pos Graduacao em Ciencia da Computacao | pt_BR |
dc.description.abstractx | No cenário crescente das redes virtualizadas, o desempenho dos algoritmos de controle de congestionamento TCP continua sendo um fator crítico para garantir uma transmis- são de dados eficiente. Esta dissertação apresenta uma análise comparativa e experimental de quatro algoritmos proeminentes de controle de congestionamento TCP - Vegas, CUBIC, BBRv2 e DCTCP – em ambientes virtualizados. Motivado pela necessidade de entender como esses algoritmos funcionam em ambientes virtualizados, este estudo investiga seu comportamento em vários cenários variando as condições de rede. Isso inclui desempenho baseline, sob falhas básicas de rede e em cenários competitivos. Este estudo se diferencia dos demais encontrados na literatura ao avaliar cenários de virtualização e utilizar um ambiente de teste físico em vez de simulações para avaliar o desempenho de algoritmos de controle de congestionamento TCP. A infraestrutura de teste consiste em servidores físicos dedicados e dispositivos de rede configurados para emular uma variedade de condições de rede. Essa configuração permite controle pre- ciso e reprodutibilidade de experimentos, fornecendo medições precisas das principais métricas de avaliação: taxa de envio, taxa de transferência, índice de justiça de throughput, tempo de ida e volta (RTT) e taxas de retransmissão. As descobertas indicam que, em ambientes virtualizados, algoritmos como Vegas, CUBIC, DCTCP e BBRv2 ex- ibem características de desempenho unicas que afetam a eficiência e a confiabilidade da rede. Fatores como compartilhamento de recursos e sobrecarga entre máquinas virtuais impactam o desempenho do algoritmo. Algoritmos baseados em atraso, como Vegas, são mais afetados pela latência induzida pela virtualização, enquanto a estratégia de crescimento de janela do CUBIC pode levar a um desempenho abaixo do ideal devido ao aumento dos atrasos nas filas em switches virtuais. A abordagem equilibrada do BBRv2 é adequada às condições dinâmicas impostas pela virtualização, mas pode ser afetada pela sobrecarga adicional de processamento e pela latência variável. O estudo conclui que nenhum algoritmo supera universalmente os outros em todos os cenários. Em vez disso, a escolha do algoritmo de controle de congestionamento deve depender do contexto, considerando condições específicas da rede e requisitos de desempenho. Esta dissertação contribui para a compreensão da dinâmica de controle de congestionamento TCP em ambientes virtualizados, oferecendo insights que podem orientar a seleção e otimização desses algoritmos para melhorar o desempenho da rede. Com base nas descobertas, os administradores de rede que gerenciam ambientes virtualizados devem selecionar algoritmos de controle de congestionamento TCP de acordo com necessidades operacionais específicas. Vegas é ideal para minimizar a latência, CUBIC e DCTCP para maximizar o throughput e BBRv2 para manter a imparcialidade e adaptabilidade em condições de rede dinâmicas. Além disso, o estudo revela que o contexto de virtual- ização introduz uma camada adicional de complexidade ao implantar esses algoritmos em cenários baseados em nuvem. Essa distinção crítica destaca a necessidade de levar em conta os desafios exclusivos impostos pela virtualização ao avaliar e otimizar o desempenho do TCP em ambientes modernos de data center. | pt_BR |
Aparece en las colecciones: | Dissertações de Mestrado - Ciência da Computação |
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