Bufferbloat
બફરબ્લોટ એ પેકેટના વધુ પડતા બફરિંગને કારણે પેકેટ-સ્વિચ્ડ નેટવર્કમાં ઉચ્ચ વિલંબ અને ઝાટકોનું કારણ છે. બફરબ્લોટ પેકેટ વિલંબની વિવિધતા (જેટર તરીકે પણ ઓળખાય છે) નું કારણ બની શકે છે, તેમજ એકંદર નેટવર્ક થ્રુપુટને ઘટાડી શકે છે. જ્યારે રાઉટર અથવા સ્વીચને વધુ પડતા મોટા બફરનો ઉપયોગ કરવા માટે ગોઠવવામાં આવે છે, ત્યારે ખૂબ જ હાઇ-સ્પીડ નેટવર્ક પણ વૉઇસ ઓવર આઇપી (વીઓઆઇપી), ઑડિઓ સ્ટ્રીમિંગ, ઑનલાઇન ગેમિંગ અને સામાન્ય વેબ બ્રાઉઝિંગ જેવી ઘણી ઇન્ટરેક્ટિવ એપ્લિકેશનો માટે વ્યવહારીક રીતે બિનઉપયોગી બની શકે છે. કેટલાક સંચાર સાધન ઉત્પાદકોએ તેમના કેટલાક નેટવર્ક ઉત્પાદનોમાં બિનજરૂરી રીતે મોટા બફરની રચના કરી છે. આવા ઉપકરણોમાં, બફરબ્લોટ ત્યારે થાય છે જ્યારે નેટવર્ક લિંક ગીચ બને છે, જેના કારણે આ મોટા બફરમાં પેકેટો લાંબા સમય સુધી કતારમાં ઊભા રહે છે. ફર્સ્ટ-ઇન-ફર્સ્ટ-આઉટ કતાર પ્રણાલીમાં, વધુ પડતા મોટા બફર લાંબા કતારો અને વધુ વિલંબમાં પરિણમે છે, અને નેટવર્ક થ્રુપુટમાં સુધારો કરતા નથી. તે ચોક્કસ ધીમી ગતિના જોડાણો દ્વારા પણ પ્રેરિત થઈ શકે છે જે અન્ય પેકેટોની સમયસર ડિલિવરીમાં અવરોધ ઊભો કરે છે. બફરબ્લોટની ઘટનાનું વર્ણન 1985ની શરૂઆતમાં કરવામાં આવ્યું હતું. તેણે 2009માં શરૂ કરીને વધુ વ્યાપક ધ્યાન ખેંચ્યું હતું. કેટલાક સ્રોતો અનુસાર ઓનલાઇન વિડિયો ગેમ્સમાં ઉચ્ચ વિલંબ ("લેગ") નું સૌથી વધુ વારંવાર કારણ સ્થાનિક હોમ નેટવર્ક બફરબ્લોટ છે. ઉચ્ચ વિલંબતા આધુનિક ઑનલાઇન રમતને અશક્ય બનાવી શકે છે. નેટવર્ક સાધનોના ઉત્પાદકો માટે એક સ્થાપિત નિયમ એ હતો કે ઉપકરણમાંથી પસાર થતા ટ્રાફિકના પ્રવાહ માટે ઓછામાં ઓછા 250 એમએસ બફરિંગને સમાવવા માટે પૂરતા મોટા બફર્સ પૂરા પાડવાના હતા. ઉદાહરણ તરીકે, રાઉટરના ગીગાબીટ ઇથરનેટ ઇન્ટરફેસને પ્રમાણમાં મોટા 32 એમબી બફરની જરૂર પડશે. બફરનું આ પ્રકારનું કદ TCP ભીડ નિયંત્રણ અલ્ગોરિધમની નિષ્ફળતા તરફ દોરી શકે છે. ભીડ નિયંત્રણ રીસેટ થાય તે પહેલાં અને ટી. સી. પી. જોડાણ રેમ્પ્સ ઝડપ વધારવા અને ફરીથી બફરને ભરે તે પહેલાં, બફર પછી ડ્રેઇન થવામાં થોડો સમય લે છે. બફરબ્લોટ આમ ઉચ્ચ અને ચલ વિલંબ જેવી સમસ્યાઓનું કારણ બને છે, અને અન્ય તમામ પ્રવાહો માટે ચોકિંગ નેટવર્ક અવરોધો કારણ કે બફર એક ટી. સી. પી. પ્રવાહના પેકેટોથી ભરેલું થઈ જાય છે અને અન્ય પેકેટો પછી છોડવામાં આવે છે. ફૂલેલા બફરની અસર ત્યારે જ થાય છે જ્યારે આ બફરનો ખરેખર ઉપયોગ કરવામાં આવે. બીજા શબ્દોમાં કહીએ તો, મોટા કદના બફર ત્યારે જ નુકસાનકારક અસર કરે છે જ્યારે તેઓ બફર કરે છે તે કડી અવરોધ બની જાય છે. મોટા ભાગની ઓપરેટિંગ સિસ્ટમો દ્વારા પૂરી પાડવામાં આવેલ પિંગ ઉપયોગિતાનો ઉપયોગ કરીને અવરોધોની સેવા આપતા બફરનું કદ માપી શકાય છે. પ્રથમ, અન્ય યજમાનને સતત પિંગ કરવો જોઈએ; પછી, તેમાંથી કેટલીક સેકંડ લાંબી ડાઉનલોડ શરૂ કરવી જોઈએ અને થોડી વાર બંધ કરવી જોઈએ. ડિઝાઇન મુજબ, ટી. સી. પી. કન્જેશન અવોઇડન્સ અલ્ગોરિધમ માર્ગ પરના અવરોધોને ઝડપથી ભરી દેશે. જો ડાઉનલોડ કરવું (અને અપલોડ કરવું, અનુક્રમે) પિંગ દ્વારા નોંધાયેલા રાઉન્ડ ટ્રીપ સમયના સીધા અને મહત્વપૂર્ણ વધારા સાથે સંકળાયેલું હોય, તો તે દર્શાવે છે કે ડાઉનલોડ (અને અપલોડ, અનુક્રમે) દિશામાં વર્તમાન અવરોધનો બફર ફૂલેલો છે. રાઉન્ડ ટ્રીપના સમયનો વધારો અવરોધ પરના બફરને કારણે થતો હોવાથી, મહત્તમ વધારો મિલિસેકન્ડ્સમાં તેના કદનો અંદાજ આપે છે. અગાઉના ઉદાહરણમાં, સરળ પિંગિંગ (ઉદાહરણ તરીકે, એમ. ટી. આર.) ને બદલે અદ્યતન ટ્રેસરઆઉટ ટૂલનો ઉપયોગ કરવાથી માત્ર અવરોધ પર ફૂલેલા બફરનું અસ્તિત્વ દર્શાવવામાં નહીં આવે, પરંતુ નેટવર્કમાં તેનું સ્થાન પણ સ્પષ્ટ થશે. ટ્રેસરરૂટ માર્ગ (માર્ગ) પ્રદર્શિત કરીને અને સમગ્ર નેટવર્કમાં પેકેટોના પરિવહન વિલંબને માપવા દ્વારા આ હાંસલ કરે છે. માર્ગનો ઇતિહાસ માર્ગ (પાથ) માં દરેક ક્રમિક યજમાન (દૂરસ્થ નોડ) પાસેથી પ્રાપ્ત થયેલા પેકેટોના રાઉન્ડ-ટ્રીપ સમય તરીકે નોંધવામાં આવે છે. મિકેનિઝમ મોટાભાગના ટી. સી. પી. ભીડ નિયંત્રણ અલ્ગોરિધમ્સ જોડાણના બે છેડા વચ્ચે ઉપલબ્ધ બેન્ડવિડ્થ નક્કી કરવા માટે પેકેટ ડ્રોપ્સની ઘટનાને માપવા પર આધાર રાખે છે. અલ્ગોરિધમ્સ ડેટા ટ્રાન્સફરને ત્યાં સુધી ઝડપી બનાવે છે જ્યાં સુધી પેકેટો ઘટવાનું શરૂ ન કરે, પછી પ્રસારણ દરને ધીમો કરે છે. આદર્શ રીતે, જ્યાં સુધી તે કડીની સંતુલન ગતિ સુધી ન પહોંચે ત્યાં સુધી તેઓ પ્રસારણ દરને સમાયોજિત કરતા રહે છે. જેથી અલ્ગોરિધમ્સ યોગ્ય ટ્રાન્સફર ઝડપ પસંદ કરી શકે, પેકેટ ડ્રોપ્સ વિશે પ્રતિસાદ સમયસર થવો જોઈએ. ભરેલા મોટા બફર સાથે, પેકેટો તેમના ગંતવ્ય પર પહોંચશે, પરંતુ વધુ વિલંબ સાથે. પેકેટો છોડવામાં આવ્યા ન હતા, તેથી એકવાર અપલિંક સંતૃપ્ત થઈ જાય પછી TCP ધીમું થતું નથી, બફરને વધુ ભરી દે છે. નવા આવતા પેકેટો ત્યારે જ છોડવામાં આવે છે જ્યારે બફર સંપૂર્ણપણે સંતૃપ્ત હોય. એકવાર આવું થઈ જાય પછી TCP એ પણ નક્કી કરી શકે છે કે જોડાણનો માર્ગ બદલાઈ ગયો છે, અને ફરીથી નવા ઓપરેટિંગ પોઇન્ટ માટે વધુ આક્રમક શોધમાં જઈ શકે છે. પેકેટો પ્રસારિત થાય તે પહેલાં નેટવર્ક બફરની અંદર કતારમાં ઊભા હોય છે; સમસ્યારૂપ પરિસ્થિતિઓમાં, બફર ભરેલું હોય તો જ પેકેટો છોડવામાં આવે છે. જૂના રાઉટર્સ પર, બફર એકદમ નાના હતા તેથી તેઓ ઝડપથી ભરાતા હતા અને તેથી લિંક સંતૃપ્ત થયા પછી ટૂંક સમયમાં પેકેટો પડવા લાગ્યા, જેથી ટી. સી. પી. પ્રોટોકોલ સમાયોજિત થઈ શકે અને સમસ્યા સ્પષ્ટ નહીં થાય. નવા રાઉટર્સ પર, બફર્સ એટલા મોટા થઈ ગયા છે કે કેટલાંક સેકન્ડના બફર ડેટાને પકડી શકે છે. ટી. સી. પી. માટે, ગીચ કડી સામાન્ય રીતે કાર્યરત હોય તેવું દેખાઈ શકે છે કારણ કે બફર ભરે છે. ટી. સી. પી. અલ્ગોરિધમ અજાણ છે કે કડી ગીચ છે અને જ્યાં સુધી બફર ઓવરફ્લો ન થાય અને પેકેટો છોડવામાં ન આવે ત્યાં સુધી સુધારાત્મક પગલાં લેવાનું શરૂ કરતું નથી. એક જ કતાર તરીકે અમલમાં મૂકાયેલા સરળ બફરમાંથી પસાર થતા તમામ પેકેટો સમાન વિલંબનો અનુભવ કરશે, તેથી ભરેલા બફરમાંથી પસાર થતા કોઈપણ જોડાણની વિલંબતાને અસર થશે. ઉપલબ્ધ ચેનલ બેન્ડવિડ્થ પણ બિનઉપયોગી બની શકે છે, કારણ કે કેટલાક ઝડપી સ્થળો પર ઝડપથી પહોંચી શકાતું નથી કારણ કે ધીમી ગતિએ પહોંચવાની રાહ જોઈ રહેલા ડેટા સાથે બફર ભરાયેલા હોય છે. આ અસરો અન્ય નેટવર્ક પ્રોટોકોલનો ઉપયોગ કરતી એપ્લિકેશનોની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાને નબળી પાડે છે, જેમાં વીઓઆઈપી અને ઓનલાઇન ગેમિંગ જેવી વિલંબતા-સંવેદનશીલ એપ્લિકેશનોમાં ઉપયોગમાં લેવાતી યુડીપીનો સમાવેશ થાય છે. એપ્લિકેશનો પર અસર બેન્ડવિડ્થ જરૂરિયાતોને ધ્યાનમાં લીધા વિના, કોઈપણ પ્રકારની સેવા કે જેને સતત ઓછી વિલંબતા અથવા ઝાટકો-મુક્ત પ્રસારણની જરૂર હોય તે બફરબ્લોટથી પ્રભાવિત થઈ શકે છે. આવી સેવાઓમાં ડિજિટલ વૉઇસ કૉલ્સ (વીઓઆઈપી), ઑનલાઇન ગેમિંગ, વીડિયો ચેટ અને અન્ય ઇન્ટરેક્ટિવ એપ્લિકેશનો જેમ કે રેડિયો સ્ટ્રીમિંગ, વીડિયો ઓન ડિમાન્ડ અને રિમોટ લોગિનનો સમાવેશ થાય છે. જ્યારે બફરબ્લોટ ઘટના હાજર હોય અને નેટવર્ક લોડ હેઠળ હોય, ત્યારે સામાન્ય વેબ પેજ લોડ પણ પૂર્ણ થવામાં ઘણી સેકંડ લાગી શકે છે, અથવા ટાઇમઆઉટને કારણે સરળ DNS ક્વેરીઝ નિષ્ફળ થઈ શકે છે. વાસ્તવમાં કોઈપણ ટી. સી. પી. જોડાણ ટાઈમઆઉટ અને ડિસ્કનેક્ટ થઈ શકે છે, અને યુ. ડી. પી. પેકેટો કાઢી શકાય છે. ટી. સી. પી. ડાઉનલોડ સ્ટ્રીમનું ચાલુ રહેવું અપલોડ સ્ટ્રીમમાં સ્વીકૃતિ (એ. સી. કે.) પેકેટો પર આધાર રાખે છે, અપલોડમાં બફરબ્લોટ સમસ્યા અન્ય બિન-સંબંધિત ડાઉનલોડ એપ્લિકેશનોની નિષ્ફળતાનું કારણ બની શકે છે, કારણ કે ક્લાયન્ટ એ. સી. કે. પેકેટો સમયસર ઇન્ટરનેટ સર્વર સુધી પહોંચતા નથી. તમે ઈ. સ. ઇન્ટરનેટ રેડિયો સ્ટ્રીમિંગ જેવા અન્ય હોમ નેટવર્ક વપરાશકર્તાઓને ખલેલ ન પહોંચાડવા માટે અપલોડ વનડ્રાઇવ સિંક્રોનાઇઝેશનના પ્રસારણ દરને મર્યાદિત કરો. ડી. એસ. એલ. રીપોર્ટ્સ સ્પીડટેસ્ટ એ ઉપયોગમાં સરળ પરીક્ષણ છે જેમાં બફરબ્લોટ માટે સ્કોરનો સમાવેશ થાય છે. ICSI Netalyzr એ અન્ય ઓનલાઇન સાધન હતું જેનો ઉપયોગ અન્ય ઘણી સામાન્ય રૂપરેખાંકન સમસ્યાઓની તપાસ સાથે બફરબ્લોટની હાજરી માટે નેટવર્કની તપાસ કરવા માટે થઈ શકે છે. આ સેવા માર્ચ 2019માં બંધ કરવામાં આવી હતી. bufferbloat.net વેબ સાઇટ જોડાણમાં વધારાનું બફરિંગ છે કે કેમ તે નક્કી કરવા માટે સાધનો અને પ્રક્રિયાઓની યાદી આપે છે જે તેને ધીમું કરશે. ઉકેલો અને ઘટાડા કેટલાક તકનીકી ઉકેલો અસ્તિત્વમાં છે જેને વ્યાપક રીતે બે વર્ગોમાં વર્ગીકૃત કરી શકાય છેઃ ઉકેલો કે જે નેટવર્કને લક્ષ્ય બનાવે છે અને ઉકેલો કે જે અંતિમ બિંદુઓને લક્ષ્ય બનાવે છે. બે પ્રકારના ઉકેલો ઘણીવાર પૂરક હોય છે. સમસ્યા કેટલીકવાર ઝડપી અને ધીમા નેટવર્ક પાથના સંયોજન સાથે આવે છે. નેટવર્ક સોલ્યુશન્સ સામાન્ય રીતે કતાર વ્યવસ્થાપન અલ્ગોરિધમ્સનું સ્વરૂપ લે છે. આ પ્રકારનો ઉકેલ IETF AQM કાર્યકારી જૂથનું કેન્દ્ર રહ્યું છે. નોંધપાત્ર ઉદાહરણોમાં નીચેનાનો સમાવેશ થાય છેઃ આઇપી કતારની લંબાઈને મર્યાદિત કરીને, કોડેલ અને પીઆઇઇ જેવા ટીસીપી ટ્યુનિંગ એક્યુએમ અલ્ગોરિધમ્સ જુઓ. હાઇબ્રિડ AQM અને પેકેટ શેડ્યુલિંગ અલ્ગોરિધમ્સ જેમ કે FQ-CoDel. કેબલ મોડેમમાં સ્માર્ટ બફર નિયંત્રણને સક્ષમ કરવા માટે DOCSIS ધોરણમાં સુધારા. લિનક્સ તરીકે લિનક્સ ઓપરેટિંગ સિસ્ટમની વાઇ-ફાઇ સબસિસ્ટમમાં કતાર વ્યવસ્થાપન (એફક્યુ-કોડેલ) નું એકીકરણ સામાન્ય રીતે વાયરલેસ એક્સેસ પોઇન્ટમાં વપરાય છે. અંતિમ બિંદુઓને લક્ષ્યાંકિત કરતા ઉકેલોના નોંધપાત્ર ઉદાહરણો છેઃ ટી. સી. પી. માટે બી. બી. આર. ભીડ નિયંત્રણ અલ્ગોરિધમ. ઘણા બિટટોરેન્ટ ગ્રાહકો દ્વારા માઇક્રો ટ્રાન્સપોર્ટ પ્રોટોકોલનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. સાદા HTTP પ્રોટોકોલને બદલે HTTP પાઇપલાઇનિંગ અથવા HTTP/2 જેવા ઓછા જોડાણોનો ઉપયોગ કરવા માટેની તકનીકો. ઓએસ અને નેટવર્ક હાર્ડવેર પર બફર કદ ઘટાડીને પણ સમસ્યાને હળવી કરી શકાય છે; જો કે, આ ઘણીવાર રૂપરેખાંકિત કરી શકાતું નથી અને શ્રેષ્ઠ બફર કદ લાઇન દર પર આધારિત છે જે વિવિધ સ્થળો માટે અલગ હોઈ શકે છે. ડિફસર્વનો ઉપયોગ (અને બહુવિધ અગ્રતા-આધારિત કતારોનો ઉપયોગ) ઓછી વિલંબતા ટ્રાફિક (જેમ કે વી. ઓ. આઈ. પી., વિડિયો કોન્ફરન્સિંગ, ગેમિંગ) ના પ્રસારણને પ્રાથમિકતા આપવામાં મદદ કરે છે, ભીડ અને બફરબોટ સાથે વ્યવહારને બિન-અગ્રતા ટ્રાફિક પર ઘટાડે છે. સૌથી લાંબો વિલંબ ધરાવતા ટી. સી. પી. જોડાણો હજુ પણ બેન્ડવિડ્થનો તેમનો યોગ્ય હિસ્સો મેળવવા માટે, બફરનું કદ ઓછામાં ઓછું બેન્ડવિડ્થ-વિલંબ ઉત્પાદન હોવું જોઈએ જેને એક સાથે વહેતા પ્રવાહોની સંખ્યાના વર્ગમૂળ દ્વારા વિભાજિત કરવું જોઈએ. અંગૂઠાનો એક લાક્ષણિક નિયમ 50 એમએસ લાઇન રેટ ડેટા છે, પરંતુ કેટલાક લોકપ્રિય ગ્રાહક ગ્રેડ સ્વીચોમાં માત્ર 1 એમએસ હોય છે, જે અન્ય લોકો સાથે સ્થાનિક તકરારના કિસ્સામાં લાંબા વિલંબિત જોડાણો પર વધારાની બેન્ડવિડ્થની ખોટમાં પરિણમી શકે છે. બેન્ડવિડ્થ-વિલંબ ઉત્પાદન કન્જેશન વિન્ડો સ્પષ્ટ કન્જેશન સૂચના હેડ-ઓફ-લાઇન બ્લોકિંગ પેકેટ લોસ સંદર્ભો બાહ્ય કડીઓ બફરબ્લોટઃ ઇન્ટરનેટમાં શું ખોટું છે? વિન્ટ સર્ફ, વેન જેકોબસન, નિક વીવર અને જિમ ગેટ્ટીઝ સાથે એપ્રિલ, 2011, જિમ ગેટ્ટીઝ દ્વારા ચર્ચા, વિન્ટ સર્ફ એપ્રિલ, 2011, જિમ ગેટ્ટીઝ દ્વારા પરિચય, વિન્ટ સર્ફ દ્વારા પરિચય 21 મિનિટ પ્રદર્શન અને લાક્ષણિક બ્રોડબેન્ડ બફરબ્લોટનું સમજૂતી મે 2012, ફ્રેડ બેકર (IETF ખુરશી) દ્વારા સ્પેનિશમાં, અંગ્રેજી સ્લાઇડ્સ ઉપલબ્ધ T. S. O. કદ અને FQ શેડ્યૂલર (જોનાથન કોર્બેટ, LWN.net) ફ્લો કંટ્રોલ (ડેટા) ઇન્ટરનેટ આર્કિટેક્ચર નેટવર્ક પ્રદર્શન