ソケットで通信するデータの帯域制御方法

Question

ソケットでデータをやり取りするプログラムを、C言語で組んだのですが、今はとりあえず100バイトずつ送受信しています。

これを、指定された帯域を越えない範囲で、できるだけたくさんデータを送るようにしたいと考え、トラフィックシェーピングを実装したいのですが、どのようにすればいいのか、実装方法がわかりません。
（今はただ文字データをやり取りしているだけなのですが、これをファイル転送ができるものにしたいため。）

どんなものでもいいので、参考になるサイトやサンプルソース等を定時いただければと思います。

jjk65536 · Accepted Answer

先日速度制限しながら送信するプログラムを仕事で書いたので、
ソース貼れませんがロジックだけ返答してみます。

(x)bpsで(y)byte送信するのにかかる時間は(z)秒とします。

１．現在時刻取得
２．send()でyバイト送信
３．現在時刻を取得し、１．の値を引いて送信所要時間を算出
４．sleep(ｚ－３．の値)
５．１へ

上記のような送信ループを実装しました。
実際には０．？？秒になるのでsleep()ではなくusleep()を呼びました。
送信後、余った時間は寝てもらうというわけです。

質問者様の環境が書かれていないのでアレですが、
私はLinuxで実装したので、現在時刻の取得には
gettimeofday()を使いました。

蓄積誤差が発生するので、なるべく分解度の高い時刻やsleepを
使うといいと思います。
# たとえばtime()は秒を返すのでこういうケースでは使えません

若干でも参考になれば幸いです。

jjk65536 · Answer

> よろしければ、もう少し説明していただけないでしょうか？

では、実際に計算してみると分かるでしょうか。
前出の計算式を使って、10Mずつ送信するケースを考えると、
1Mbpsに制限したい場合、10Mbyte(10000000byte)送信するのに必要な時間は

x = 1000000(bps)
y = 10000000(byte)
z = 10000000 * 8 / 1000000 = 80(秒)

となります。
実際には10Mbyteを10秒で送信してしまった場合、70秒待てば
実質1Mbps相当ですよね、長い目でみれば。
しかしながら、最初の１秒間に注目してみると、全力で送信してますので
1Mbpsになったとは言えません。

1000byteずつ送信とsleepをくりかえした場合、最初の１秒に注目しても
だいたい1Mbps程度となります。
小刻みに送ったり休んだりしてるので。

通信速度計りながら実際にやってみると分かりますよ。


> これは、fflush()が「コールした瞬間、バッファのパケットが発射される」ように（私が）実装すれば、という認識で正しいでしょうか？
> それとも、fflush()が「コールした瞬間、バッファのパケットが発射される」ように実装されていれば、でしょうか？

曖昧な表現になってしまってすみません。
後者が正解です。
Posixではバッファをクリアする関数が用意されてるので、それを使ってみるのが正解かな、と
思ったもので。

参考までにfflush()のmanを貼っておきますね。

>        fflush - ストリームの内容を強制的に出力(フラッシュ)する
> 
> 書式
>        #include <stdio.h>
> 
>        int fflush(FILE *stream);
> 
> 説明
>        fflush() 関数は、ユーザー空間でバッファリングされているすべてのデータを
>        与えられた出力に書き出す (フラッシュする)。あるいはストリーム stream の
>        下 位にある書き込み関数を用いてこのストリームを更新する。ストリームは開
>        いた状態のままであり、この関数によって何の影響も受けない。
>

jjk65536 · Answer

> ところで、「1000byteに深い意味はないですが、・・・」とのことですが、この値はどのように決めたらよいのでしょう？
> 一般的にこのくらいの値を使うことが多い、とか、こういう計算で求める、とか、帯域に対して何%、とか、あるのでしょうか？

きっと質問されると思ってました(^^;
これは正直私も論理的にどうっていうものはありません。

一つの考え方として、一般的にパケットサイズは1500byteです。
TCPヘッダを除くと1460byteですので、それより小さめがいいかなと
考えることができます。

ただし、send()時すぐに送信されるのか、バッファリングして適当なタイミングで
まとめて送信するのかなどがネットワークスタック(TCP/IPドライバ)の実装次第で変わります。
ようはsend()一発とパケット１つが対応する保証がないので、
上のように考えても意味がないとも言えます。

実際に動作させる環境で様子をみて、期待と違う動きをしていたら
「この辺の仕様が思ってるのと違うのかな？」と思いを馳せつつ
送信サイズをチューンするって感じですかね。

Posix関数にはfflush()というバッファをクリアする関数があって、
これをコールした瞬間、バッファのパケットが発射される実装のものも
あります。

一般的な数値も私は分からないです。
ただ、例えば10Mbyteごとにsleep()では、送信の時間と待ち時間が
それぞれ長くなりすぎて、ネットワーク負荷が矩形波のように
なってしまうことは想像できるかと思います。

そうならなさそうな数値ってことで、パケットサイズよりちょっと小さい
1000くらいとしてみました。
1460送ってfflush()が正解かもしれませんね。

割と適当でも動いてしまったので、それ以上私は調べてないというのが
本音のところです。
すみません。

jjk65536 · Answer

1です。

> とりあえず一気に送って、送信にかかる時間（何十秒とか何分とか）だけ待つ、ということでしょうか？

それだとbps的にばらつきが出ますので、1000byte程度ずつ
送ります。
（1000byteに深い意味はないですが、小さめということで）

たとえば1Mbpsに制限したい場合、1000byte送信するのに必要な時間は

x = 1000000(bps)
y = 1000(byte)
z = 1000 * 8 / 1000000 = 0.008(秒)

となりますので、0.008秒で送信したいわけです。
ここで、たとえば送信が0.005秒で終わってしまった場合、
0.003秒のsleep()で調整してやると、転送レートが
だいたい1Mbpsとなります。

コレをファイル転送が終わるまでループで処理すると、
指定速度でファイルが転送されていきます。

Windowsでの注意点ですが、確かWin32APIのSleep()はあんまり
分解能が高くないので(参考URL参照)、送信サイズをもう少し
大きくするなどの工夫がいると思います。

過去実験した個人的な数値では、50ミリ秒以下のSleep()は
全て50ミリ秒待たされてしまいました。Windows2000での実験だったと
思うので、XPやVistaでどうなってるかは分りません。

作ってみたけど妙に通信速度が遅い、といったときには
この辺を疑ってみてください。

参考URL：http://oshiete1.goo.ne.jp/qa1796385.html

ソケットで通信するデータの帯域制御方法

先日速度制限しながら送信するプログラムを仕事で書いたので、

この回答への補足

> よろしければ、もう少し説明していただけないでしょうか？

この回答への補足

> ところで、「1000byteに深い意味はないですが、・・・」とのことですが、この値はどのように決めたらよいのでしょう？

この回答への補足

1です。

この回答への補足

似たような質問が見つかりました

関連するカテゴリからQ&Aを探す

デイリーランキングこのカテゴリの人気デイリーQ&Aランキング

マンスリーランキングこのカテゴリの人気マンスリーQ&Aランキング