Azure VM의 TCP/IP 성능 튜닝

이 문서에서는 일반적인 TCP/IP 성능 튜닝 기술과 Azure에서 실행되는 가상 머신에서 이러한 기술을 사용할 때 고려해야 하는 사항을 설명합니다. 기술에 대한 기본 개요를 제공하고 가상 머신을 튜닝하는 방법을 탐색합니다.

일반적인 TCP/IP 튜닝 기술

MTU, 조각화 및 Large Send Offload

최대 전송 단위(MT

MTU(최대 전송 단위)는 네트워크 인터페이스를 통해 보낼 수 있는 바이트 단위로 지정된 가장 큰 크기 프레임(패킷 및 네트워크 액세스 헤더)입니다. MTU는 구성 가능한 설정입니다. Azure VM에서 사용되는 기본 MTU와 전역적으로 대부분의 네트워크 디바이스에 대한 기본 설정은 1,500바이트입니다.

조각화

조각화는 네트워크 인터페이스의 MTU를 초과하는 패킷을 보낼 때 발생합니다. TCP/IP 스택은 패킷을 인터페이스의 MTU를 준수하는 더 작은 조각(조각)으로 나눕니다. 조각화는 IP 계층에서 발생하며 TCP와 같은 기본 프로토콜과 상관이 없습니다. MTU가 1,500인 네트워크 인터페이스를 통해 2,000 바이트 패킷을 보내면 패킷은 하나의 1,500 바이트 패킷과 하나의 500 바이트 패킷으로 세분화됩니다.

원본과 대상 간의 경로에 있는 네트워크 디바이스는 MTU를 초과하는 패킷을 삭제하거나 패킷을 더 작은 조각으로 조각화할 수 있습니다.

IP 패킷의 Don't Fragment 비트

DF(Don't Fragment) 비트는 IP 프로토콜 헤더의 플래그입니다. DF 비트는 발신자와 수신자 간의 경로에 있는 네트워크 디바이스에서 패킷을 조각화하면 안 된다는 것을 나타냅니다. 여러 가지 이유로 이 비트를 설정할 수 있습니다. (그 중 한 가지 예제는 이 문서의 “경로 MTU 검색” 섹션에서 확인할 수 있습니다.) 네트워크 디바이스에서 Don’t Fragment 비트가 설정된 패킷을 수신하고 해당 패킷이 디바이스의 인터페이스 MTU를 초과하는 경우 디바이스에서 패킷을 삭제하는 것이 표준 동작입니다. 디바이스는 ICMP Fragmentation Needed 메시지를 패킷의 원래 원본으로 다시 보냅니다.

조각화가 성능에 미치는 영향

조각화는 성능에 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다. 성능에 영향을 미치는 주된 이유 중 하나는 패킷의 조각화 및 재조립의 CPU/메모리 효과입니다. 네트워크 디바이스가 패킷을 조각화해야 하는 경우 조각화를 수행하기 위해 CPU/메모리 리소스를 할당해야 합니다.

패킷을 다시 어셈블하는 경우에도 마찬가지입니다. 네트워크 디바이스는 모든 조각이 수신되어 원래 패킷으로 다시 어셈블할 수 있을 때까지 모든 조각을 저장해야 합니다.

Azure 및 조각화

Azure는 가속화된 네트워킹을 사용하여 조각화된 패킷을 처리하지 않습니다. VM이 조각화된 패킷을 받으면 비가속 경로가 이를 처리합니다. 따라서 조각화된 패킷은 짧은 대기 시간, 지터 감소 및 초당 더 높은 패킷과 같은 가속화된 네트워킹의 이점을 놓치고 있습니다. 이러한 이유로 가능한 경우 조각화를 방지하는 것이 좋습니다.

기본적으로 Azure는 VM에 도착하는 조각화된 패킷을 순서대로 삭제합니다. 즉, 패킷이 원본 엔드포인트의 전송 시퀀스와 일치하지 않습니다. 이 문제는 패킷이 인터넷 또는 기타 대형 WAN을 통해 이동할 때 발생할 수 있습니다.

MTU 튜닝

VM 트래픽에 대한 MTU를 늘려 내부 Virtual Network 처리량을 향상시킬 수 있습니다. 그러나 VM이 다른 MTU가 있는 Virtual Network 외부의 대상과 통신하는 경우 조각화가 발생하고 성능이 저하될 수 있습니다.

Azure VM에서 MTU를 설정하는 방법에 대한 자세한 내용은 Azure의 가상 머신에 대한 MTU(최대 전송 단위) 구성을 참조하세요.

Large Send Offload

LSO(대규모 송신 오프로드)는 패킷 분할을 이더넷 어댑터로 오프로드하여 네트워크 성능을 향상시킬 수 있습니다. LSO를 사용하도록 설정하면 TCP/IP 스택은 큰 TCP 패킷을 만들고 전달하기 전에 분할을 위해 이더넷 어댑터로 보냅니다. LSO의 이점은 CPU가 패킷을 MTU에 맞는 크기로 분할하고 해당 처리를 이더넷 인터페이스 하드웨어로 오프로드하는 것을 해제합니다. LSO의 이점에 대한 자세한 내용은 Large Send Offload 지원을 참조하세요.

LSO를 사용하도록 설정하면 Azure 고객은 패킷 캡처 중에 큰 프레임 크기를 알 수 있습니다. 이러한 큰 프레임 크기로 인해 일부 고객은 조각화가 발생하고 있다고 생각하거나 실제로는 그렇지 않은데 큰 MTU가 사용되고 있다고 생각할 수 있습니다. LSO를 사용하면 이더넷 어댑터가 더 큰 MSS(최대 세그먼트 크기)를 TCP/IP 스택에 보급하여 더 큰 TCP 패킷을 만들 수 있습니다. 그런 다음 이더넷 어댑터는 이 전체 분할되지 않은 프레임을 해당 MTU에 따라 더 작은 프레임으로 분할합니다. 이 프레임은 VM에서 수행된 패킷 캡처에 표시됩니다.

TCP MSS 창 크기 조정 및 PMTUD

TCP 최대 세그먼트 크기

TCP MSS(최대 세그먼트 크기)는 TCP 세그먼트의 크기를 제한하는 설정으로, TCP 패킷의 조각화를 방지합니다. 운영 체제는 일반적으로 이 수식을 사용하여 MSS를 설정합니다.

MSS = MTU - (IP header size + TCP header size)

IP 헤더와 TCP 헤더는 각각 20바이트이거나 총 40바이트입니다. MTU가 1,500인 인터페이스의 MSS는 1,460입니다. MSS를 구성할 수 있습니다.

원본과 대상 간에 TCP 세션이 설정될 때 TCP 3방향 핸드셰이크에서 이 설정에 대한 동의가 이루어집니다. 양쪽 모두 MSS 값을 보내고, 둘 중 낮은 값이 TCP 연결에 사용됩니다.

원본 및 대상의 MTU는 MSS 값을 결정하는 유일한 요소가 아닙니다. Azure VPN Gateway를 비롯한 VPN 게이트웨이와 같은 중간 네트워크 디바이스는 네트워크 성능을 최적화하기 위해 원본 및 대상과 독립적으로 MTU를 조정할 수 있습니다.

경로 MTU 검색

MSS가 협상되었지만 사용할 수 있는 실제 MSS가 아닐 수도 있습니다. 원본과 대상 사이의 경로에 있는 다른 네트워크 디바이스는 원본 및 대상보다 낮은 MTU 값을 가질 수 있습니다. 이 경우 MTU가 패킷보다 작은 디바이스는 패킷을 삭제합니다. 디바이스는 MTU가 포함된 ICMP 조각화 필요(형식 3, 코드 4) 메시지를 다시 보냅니다. 이 ICMP 메시지를 통해 원본 호스트는 해당 경로 MTU를 적절하게 줄일 수 있습니다. 이 프로세스를 PMTUD(경로 MTU 검색)라고 합니다.

PMTUD 프로세스는 비효율성으로 인해 네트워크 성능을 감소시킵니다. 네트워크 경로의 MTU를 초과하면 패킷을 더 낮은 MSS로 다시 전송해야 합니다. 네트워크 방화벽이 ICMP 조각화 필요한 메시지를 차단하는 경우 발신자는 MSS를 낮출 필요성을 인식하지 못하고 패킷을 반복적으로 다시 전송합니다. 이러한 이유로 Azure VM MTU를 늘리지 말 것을 권고합니다.

VPN 및 MTU

캡슐화를 수행하는 VM(예: IPsec VPN)을 사용하는 경우 패킷 크기 및 MTU와 관련된 몇 가지 다른 고려 사항이 있습니다. VPN은 패킷에 헤더를 더 추가합니다. 추가된 헤더는 패킷 크기를 늘리고 더 작은 MSS가 필요합니다.

Azure의 경우 TCP MSS 고정을 1350바이트로 설정하고 터널 인터페이스 MTU를 1400으로 설정하는 것이 좋습니다. 자세한 내용은 VPN 디바이스 및 IPsec/IKE 매개 변수 페이지를 참조 하세요.

대기 시간, 왕복 시간 및 TCP 창 크기 조정

대기 시간 및 왕복 시간

광속도는 광섬유 네트워크를 통해 네트워크 대기 시간을 결정합니다. 두 네트워크 디바이스 간의 RTT(왕복 시간)는 TCP 네트워크 처리량을 제어합니다.

다음 표에서는 두 위치 간의 직선 거리를 보여줍니다. 네트워크의 거리는 일반적으로 직선 거리보다 깁니다. 다음은 광속의 영향을 받는 최소 RTT를 계산하는 간단한 수식입니다.

minimum RTT = 2 * (Distance in kilometers / Speed of propagation)

전파 속도는 200을 사용하면 됩니다. 전파 속도는 빛이 1밀리초 단위로 이동하는 거리(킬로미터)입니다.

예를 들어 뉴욕-샌프란시스코를 살펴보겠습니다. 직선 거리는 4,148km입니다. 수식에 해당 값을 입력하면 다음 수식이 생성됩니다.

Minimum RTT = 2 * (4,148 / 200)

방정식의 출력은 밀리초 단위입니다.

최상의 네트워크 성능을 얻기 위한 논리적 선택은 거리가 가장 짧은 대상을 선택하는 것입니다. 또한 트래픽 경로를 최적화하고 대기 시간을 줄이도록 가상 네트워크를 디자인해야 합니다. 자세한 내용은 이 문서의 "네트워크 디자인 고려 사항" 섹션을 참조하세요.

대기 시간 및 왕복 시간이 TCP에 미치는 영향

왕복 시간은 최대 TCP 처리량에 직접적인 영향을 줍니다. TCP 프로토콜에서 창 크기 는 발신자가 수신자로부터 승인을 받아야 하기 전에 TCP 연결을 통해 전송할 수 있는 최대 트래픽 양입니다. TCP MSS가 1,460으로 설정되고 TCP 창 크기가 65,535로 설정된 경우 발신자는 수신자로부터 승인하기 전에 45개의 패킷을 보낼 수 있습니다. 발신자가 승인을 받지 못하면 데이터를 다시 전송합니다. 수식은 다음과 같습니다.

TCP window size / TCP MSS = packets sent

이 예제에서는 65,535/1,460을 반올림하여 45입니다.

신뢰할 수 있는 데이터 배달을 보장하는 메커니즘인 이 "승인 대기" 상태는 RTT가 TCP 처리량에 영향을 주는 원인입니다. 발신자가 승인을 기다리는 시간이 길수록 더 많은 데이터를 보내기 전에 기다려야 하는 시간이 길어질 수 있습니다.

다음은 단일 TCP 연결의 최대 처리량을 계산하는 수식입니다.

Window size / (RTT latency in milliseconds / 1,000) = maximum bytes/second

이 표에서는 단일 TCP 연결의 최대 초당 처리량(메가바이트)을 보여 줍니다. (가독성을 위해 측정 단위로 메가바이트를 사용합니다.)

패킷이 손실되면 발신자가 전송한 데이터를 다시 전송하는 동안 TCP 연결의 최대 처리량이 줄어듭니다.

TCP 창 크기 조정

TCP 창 크기 조정은 승인이 필요하기 전에 더 많은 데이터를 보낼 수 있도록 TCP 창 크기를 동적으로 늘리는 기술입니다. 이전 예제에서는 승인이 필요하기 전에 45개의 패킷이 전송되었습니다. 승인이 필요하기 전에 전송할 수 있는 패킷 수를 늘리면 발신자가 승인을 기다리는 횟수가 줄어듭니다.

다음 표에서는 이러한 관계를 보여줍니다.

그러나 TCP 창 크기의 TCP 헤더 값은 2바이트 길이입니다. 즉, 수신 창의 최댓값은 65,535입니다. 최대 창 크기를 늘리기 위해 TCP 창 배율 인수가 도입되었습니다.

배율 인수는 운영 체제에서 구성할 수 있는 설정이기도 합니다. 배율 인수를 사용하여 TCP 창 크기를 계산하는 수식은 다음과 같습니다.

TCP window size = TCP window size in bytes * (2^scale factor)

다음은 창 배율 인수가 3이고 창 크기가 65,535일 때의 계산 식입니다.

65,535 * (2^3) = 524,280 bytes

배율 인수가 14이면 TCP 창 크기는 14(허용되는 최대 오프셋)입니다. TCP 창 크기는 1,073,725,440바이트(8.5기가비트)입니다.

TCP 창 크기 조정 지원

Windows는 서로 다른 연결 형식에 대해 서로 다른 배율 인수를 설정할 수 있습니다. (연결 클래스로는 데이터 센터, 인터넷 등이 있습니다.) 다음과 같이 Get-NetTCPConnection PowerShell 명령을 사용하여 창 크기 조정 연결 유형을 볼 수 있습니다.

Get-NetTCPConnection

다음과 같이 Get-NetTCPSetting PowerShell 명령을 사용하여 각 클래스의 값을 볼 수 있습니다.

Get-NetTCPSetting

Set-NetTCPSetting PowerShell 명령을 사용하여 Windows의 초기 TCP 창 크기 및 TCP 크기 조정 인수를 설정할 수 있습니다. 자세한 내용은 Set-NetTCPSetting을 참조하세요.

Set-NetTCPSetting

다음 값은 다음에 대한 유효한 TCP 설정입니다 AutoTuningLevel.

이러한 설정은 TCP 성능에 영향을 미칠 가능성이 높지만, Azure의 제어를 받지 않는 인터넷의 다른 여러 요소 역시 TCP 성능에 영향을 줄 수 있습니다.

가속화된 네트워킹 및 수신측 크기 조정

가속된 네트워킹

지금까지 가상 머신 네트워크 함수는 게스트 VM과 하이퍼바이저/호스트 모두에서 CPU를 많이 사용합니다. 호스트 CPU는 소프트웨어에서 호스트를 통해 전송되는 모든 패킷을 처리하며, 여기에는 모든 가상 네트워크 캡슐화 및 디캡슐화가 포함됩니다. 호스트를 통과하는 트래픽이 많을수록 CPU 부하가 높아집니다. 호스트 CPU가 네트워크 처리량 및 대기 시간에 영향을 주는 다른 작업으로 사용 중인 경우 Azure는 가속화된 네트워킹을 통해 이 문제를 해결합니다.

가속화된 네트워킹은 Azure의 사내 프로그래밍 가능 하드웨어 및 SR-IOV와 같은 기술을 통해 일관적으로 매우 낮은 네트워크 대기 시간을 제공합니다. 가속화된 네트워킹은 Azure 소프트웨어 정의 네트워킹 스택의 대부분을 CPU에서 FPGA 기반 SmartNIC로 이동합니다. 이러한 변경을 통해 최종 사용자 애플리케이션은 VM에 대한 부하를 줄이면 지터 및 대기 시간의 불일치가 감소하는 컴퓨팅 주기를 회수할 수 있습니다. 즉, 성능이 더 결정적일 수 있습니다.

가속화된 네트워킹을 사용하면 게스트 VM이 호스트를 우회하여 호스트의 SmartNIC와 직접 데이터 경로를 설정할 수 있으므로 성능이 향상됩니다. 다음은 가속화된 네트워킹의 몇 가지 이점입니다.

• 낮은 대기 시간/높은 초당 패킷 수(pps): 데이터 경로에서 가상 스위치를 제거하면 패킷이 정책 처리를 위해 호스트에서 소요하는 시간이 사라지고 VM 내에서 처리할 수 있는 패킷 수가 늘어납니다.

• 지터 감소: 가상 스위치 처리는 적용해야 하는 정책의 양과 처리를 수행하는 CPU의 워크로드에 따라 달라집니다. 정책 적용을 하드웨어로 오프로드하면 패킷이 VM으로 직접 전달되고, 호스트-VM 통신과 모든 소프트웨어 인터럽트 및 컨텍스트 전환이 제거되어 이러한 가변성이 해소됩니다.

• CPU 사용률 감소: 호스트의 가상 스위치를 무시하면 네트워크 트래픽 처리에 사용되는 CPU가 감소됩니다.

가속화된 네트워킹을 사용하려면 해당하는 각 VM에서 명시적으로 가속화된 네트워킹을 사용하도록 설정해야 합니다. 가속화된 네트워킹을 사용하는 Linux 가상 머신 만들기 지침을 참조하세요.

수신측 크기 조정

RSS(수신측 크기 조정)는 수신 처리를 다중 프로세서 시스템의 여러 CPU에 분산하여 네트워크 트래픽 수신을 보다 효율적으로 분산하는 네트워크 드라이버 기술입니다. 간단히 말해서, RSS는 CPU 하나가 아닌 모든 가용 CPU를 사용하기 때문에 시스템에서 더 많은 수신 트래픽을 처리할 수 있습니다. RSS에 대한 자세한 기술 설명은 수신측 크기 조정 소개를 참조하세요.

VM에서 가속화된 네트워킹을 사용할 때 최상의 성능을 얻으려면 RSS를 사용하도록 설정해야 합니다. 또한 RSS는 가속화된 네트워킹을 사용하지 않는 VM에 도움이 될 수 있습니다. RSS가 사용되는지 확인하는 방법 및 사용하도록 설정하는 방법의 개요는 Azure 가상 머신의 네트워크 처리량 최적화를 참조하세요.

TCP TIME_WAIT 및 TIME_WAIT assassination

TCP TIME_WAIT 네트워크 및 애플리케이션 성능에 영향을 주는 또 다른 일반적인 설정입니다. 사용 중인 VM은 클라이언트 또는 서버로 많은 소켓을 자주 열고 닫습니다. 일반적인 TCP 작업 중에 소켓은 종종 TIME_WAIT 상태가 되며 장기간 유지됩니다. 이 상태는 소켓이 닫히기 전에 소켓에 남아 있는 모든 데이터를 배달하도록 합니다. 따라서 TCP/IP 스택은 일반적으로 클라이언트의 TCP SYN 패킷을 자동으로 삭제하여 소켓 재사용을 방지합니다.

소켓이 TIME_WAIT 상태로 유지되는 기간을 구성할 수 있습니다. 기간 범위는 30초에서 240초까지입니다. 소켓은 한정된 리소스이며 가용성을 구성할 수 있습니다. 일반적으로 지정된 시간에 약 30,000개의 소켓을 사용할 수 있습니다. 시스템에서 사용 가능한 모든 소켓을 사용하거나 클라이언트와 서버가 일치하지 않는 TIME_WAIT 설정을 사용하는 경우 VM은 TIME_WAIT 상태에서 소켓을 다시 사용하려고 시도할 수 있습니다. 이 경우 TCP SYN 패킷이 자동으로 삭제되므로 새 연결이 실패합니다.

아웃바운드 소켓의 포트 범위 값은 운영 체제의 TCP/IP 스택 내에서 구성할 수 있습니다. TCP TIME_WAIT 설정 및 소켓 재사용의 경우에도 마찬가지입니다. 이러한 숫자를 변경하면 확장성이 향상될 수 있습니다. 그러나 상황에 따라 이러한 변경으로 인해 상호 운용성 문제가 발생할 수 있습니다. 이러한 값을 변경할 때에는 주의해야 합니다.

TIME_WAIT assassination을 사용하여 이러한 크기 조정 제한을 해결할 수 있습니다. TIME_WAIT assassination을 사용하면 새 연결의 IP 패킷에 있는 시퀀스 번호가 이전 연결의 마지막 패킷 시퀀스 번호를 초과하는 경우와 같은 상황에서 소켓을 다시 사용할 수 있습니다. 이 경우 운영 체제에서 새 연결을 설정하고(새 SYN/ACK를 허용) TIME_WAIT 상태였던 이전 연결을 강제로 닫습니다. 이 기능은 Azure의 Windows VM에서 지원됩니다. 다른 VM의 지원에 대한 자세한 내용은 OS 공급업체에 문의하세요.

TCP TIME_WAIT 설정 및 원본 포트 범위 구성에 대한 자세한 내용은 네트워크 성능 향상을 위해 수정할 수 있는 설정을 참조하세요.

성능에 영향을 줄 수 있는 가상 네트워크 요소

VM 최대 아웃바운드 처리량

Azure는 다양한 VM 크기 및 유형을 제공하며, 각 VM에는 다양한 성능 기능이 혼합되어 있습니다. 이러한 기능 중 하나는 네트워크 처리량(또는 대역폭)이며 Mbps(초당 메가비트)로 측정됩니다. 가상 머신은 공유 하드웨어에 호스트되므로 동일한 하드웨어를 사용하는 가상 머신 간에 네트워크 용량을 균등하게 공유해야 합니다. 용량이 큰 가상 머신은 작은 가상 머신보다 더 많은 대역폭이 할당됩니다.

각 가상 머신에 할당된 네트워크 대역폭은 가상 머신의 송신(아웃바운드) 트래픽에서 측정됩니다. 가상 컴퓨터에서 나가는 모든 네트워크 트래픽은 대상에 관계없이 할당된 제한에 대해 계산됩니다. 가상 머신에 1,000Mbps 제한이 있는 경우 해당 제한은 아웃바운드 트래픽이 동일한 가상 네트워크의 다른 가상 머신으로 향하는지 아니면 Azure 외부에 있는지 여부에 따라 적용됩니다.

진입은 직접적으로 측정되거나 제한되지 않습니다. 그러나 들어오는 데이터를 처리하는 가상 머신의 기능에 영향을 줄 수 있는 다른 요인(예: CPU 및 스토리지 제한)이 있습니다.

가속화된 네트워킹은 대기 시간, 처리량 및 CPU 사용률을 포함하여 네트워크 성능을 향상하도록 설계되었습니다. 가속화된 네트워킹은 가상 머신의 처리량을 향상할 수 있지만, 가상 머신에 할당된 최대 대역폭까지만 향상할 수 있습니다.

Azure 가상 머신에는 하나 이상의 네트워크 인터페이스가 연결됩니다. 여러 개를 가지고 있을 수도 있습니다. 가상 머신에 할당된 대역폭은 가상 머신에 연결된 모든 네트워크 인터페이스의 전체 아웃바운드 트래픽 합계입니다. 즉, 대역폭은 가상 머신에 연결된 네트워크 인터페이스 수에 관계없이 가상 머신 단위로 할당됩니다.

각 VM 크기에 지원되는 예상 아웃바운드 처리량 및 네트워크 인터페이스 수는 Azure의 Windows 가상 머신 크기에 자세히 설명되어 있습니다. 최대 처리량을 확인하려면 유형(예: 범용)을 선택한 다음, 결과 페이지에서 크기 시리즈에 대한 섹션을 찾습니다(예: "Dv2 시리즈"). 각 시리즈의 마지막 열에는 네트워킹 사양을 제공하는 "최대 NIC/예상 네트워크 대역폭(Mbps)"이라는 테이블이 있습니다.

처리량 제한은 가상 컴퓨터에 적용됩니다. 처리량은 다음 요인의 영향을 받지 않습니다.

• 네트워크 인터페이스 수: 대역폭 제한은 가상 머신의 모든 아웃바운드 트래픽 합계에 적용됩니다.

• 가속화된 네트워킹: 이 기능은 게시된 제한까지 활용하는 데 도움이 되지만 제한을 변경하지는 않습니다.

• 트래픽 대상: 모든 대상이 아웃바운드 제한에 대해 계산됩니다.

• 프로토콜: 모든 프로토콜로 전달되는 모든 아웃바운드 트래픽은 제한에 포함됩니다.

자세한 내용은 가상 머신 네트워크 대역폭을 참조하세요.

Linux VM(Virtual Machines) 최적화

최신 Linux 커널에는 일관성과 성능을 달성하는 데 도움이 되는 기능이 있으며, 특정 워크로드에 필요한 경우도 있습니다.

자세한 내용은 Azure VM에서 네트워크 대역폭 최적화를 참조하세요.

인터넷 성능 고려 사항

이 문서 전체에서 설명했듯이, Azure의 제어 범위를 벗어나는 인터넷의 요소는 네트워크 성능에 영향을 줄 수 있습니다. 다음은 이러한 요소 중 일부입니다.

• 대기 시간: 두 엔드포인트 간의 왕복 시간은 중간 네트워크의 문제, "가장 짧은" 거리 경로를 사용하지 않는 트래픽 및 최적이 아님 피어링 경로의 영향을 받습니다.

• 패킷 손실: 패킷 손실은 네트워크 정체, 물리적 경로 문제 및 실적이 저조한 네트워크 디바이스로 인해 발생합니다.

• MTU 크기/조각화: 경로를 따라 조각화하면 데이터 도착이 지연되거나 순서 없이 도착하는 패킷에 영향을 줄 수 있으며, 이는 패킷 전송에 영향을 미칠 수 있습니다.

Traceroute는 원본 디바이스와 대상 디바이스 간의 모든 네트워크 경로를 따라 네트워크 성능 특성(예: 패킷 손실 및 대기 시간)을 측정하는 데 유용한 도구입니다.

네트워크 디자인 고려 사항

이 문서의 앞부분에서 설명한 고려 사항과 함께 가상 네트워크의 토폴로지는 네트워크의 성능에 영향을 줄 수 있습니다. 예를 들어 단일 허브 가상 네트워크에 전 세계적으로 트래픽을 백홀하는 허브 및 스포크 디자인은 전체 네트워크 성능에 영향을 주는 네트워크 대기 시간을 도입합니다.

네트워크 트래픽이 통과하는 네트워크 디바이스 수도 전체 대기 시간에 영향을 줄 수 있습니다. 허브 및 스포크 디자인에서 트래픽이 스포크 네트워크 가상 어플라이언스 및 허브 가상 어플라이언스를 통과한 후 인터넷으로 전송되면 네트워크 가상 어플라이언스에 약간의 대기 시간이 발생합니다.

Azure 지역, 가상 네트워크 및 대기 시간

Azure 지역은 일반적인 지역에 존재하는 여러 데이터 센터로 구성됩니다. 이러한 데이터 센터는 물리적으로 서로 붙어 있지 않을 수 있습니다. 어떤 경우에는 10킬로미터만큼 분리됩니다. 가상 네트워크는 Azure 물리적 데이터 센터 네트워크 상에 있는 논리적 오버레이입니다. 가상 네트워크는 데이터 센터 내의 특정 네트워크 토폴로지를 의미하지 않습니다.

예를 들어 동일한 가상 네트워크 및 서브넷에 있는 두 VM이 서로 다른 랙, 행 또는 데이터 센터에 있을 수 있습니다. 광섬유 케이블의 피트 또는 킬로미터로 분리할 수 있습니다. 이러한 변형으로 인해 서로 다른 VM 간에 가변 대기 시간(밀리초 단위의 차이)이 발생할 수 있습니다.

VM의 지리적 배치 및 두 VM 간의 잠재적인 대기 시간은 가용성 집합, 근접 배치 그룹 및 가용성 영역의 구성에 의해 영향을 받습니다. 그러나 한 지역에 있는 데이터 센터 간의 거리는 지역에 따라 다르며 주로 해당 지역의 데이터 센터 토폴로지의 영향을 받습니다.

원본 NAT 포트 소진

Azure에 배포되는 솔루션은 공용 인터넷 및/또는 공용 IP 공간에 있는 Azure 외부의 엔드포인트와 통신할 수 있습니다. 한 인스턴스에서 아웃바운드 연결을 시작하면 Azure는 개인 IP 주소를 공용 IP 주소에 동적으로 매핑합니다. Azure에서 이 매핑을 만들면 이 아웃바운드에서 시작된 흐름에 대한 반환 트래픽도 흐름이 시작된 개인 IP 주소에 연결할 수 있습니다.

모든 아웃바운드 연결에 대해 Azure Load Balancer는 일정 기간 동안 이 매핑을 유지해야 합니다. Azure의 다중 테넌트 특성 때문에 모든 VM의 모든 아웃바운드 흐름에 대해 이 매핑을 유지하려면 많은 리소스가 소모될 수 있습니다. 따라서 Azure Virtual Network의 구성에 따라 설정되는 제한이 있습니다. 또는 더 정확하게 말하자면 Azure VM은 지정된 시간에 일부 아웃바운드 연결만 만들 수 있습니다. 이러한 제한에 도달하면 VM은 더 많은 아웃바운드 연결을 만들지 않습니다.

하지만 이 동작을 구성할 수 있습니다. SNAT 및 SNAT 포트 소진에 대한 자세한 내용은 이 문서를 참조하세요.

Azure에서 네트워크 성능 측정

이 문서의 대부분의 성능 최대값은 두 VM 간의 네트워크 대기 시간/RTT(왕복 시간)와 관련이 있습니다. 이 섹션에서는 대기 시간/RTT를 테스트하는 방법과 TCP 성능 및 VM 네트워크 성능을 테스트하는 방법에 대한 몇 가지 권장 사항을 제공합니다. 이 섹션에 설명된 기술을 사용하여 앞에서 설명한 TCP/IP 및 네트워크 값을 튜닝하고 성능을 테스트할 수 있습니다. 앞에서 제공된 계산에 대기 시간, MTU, MSS 및 창 크기 값을 입력하고 테스트 중에 관찰된 실제 값과 이론적 최대값을 비교합니다.

왕복 시간 및 패킷 손실 측정

TCP 성능은 RTT 및 패킷 손실에 크게 좌우됩니다. Windows 및 Linux에서 사용할 수 있는 PING 유틸리티는 RTT 및 패킷 손실을 측정하는 가장 쉬운 방법을 제공합니다. PING의 출력은 원본과 대상 간의 최소/최대/평균 대기 시간을 표시합니다. 패킷 손실이 표시됩니다. PING은 기본적으로 ICMP 프로토콜을 사용합니다. PsPing을 사용하여 TCP RTT를 테스트할 수 있습니다. 자세한 내용은 PsPing을 참조하세요.

ICMP 및 TCP ping은 가속화된 네트워킹 데이터 경로를 측정하지 않습니다. 데이터 경로를 측정하려면 이 문서에서 Latte 및 SockPerf에 대해 읽어보세요.

가상 머신의 실제 대역폭 측정

Azure VM의 대역폭을 정확하게 측정하려면 이 지침을 따르세요.

다른 시나리오를 테스트하는 방법에 대한 자세한 내용은 다음 문서를 참조하세요.

• Expressroute 네트워크 성능 문제 해결

• 가상 네트워크에 대한 VPN 처리량의 유효성을 검사하는 방법

비효율적인 TCP 동작 탐지

패킷 캡처에서 Azure 고객은 네트워크 성능 문제를 의미할 수 있는 TCP 플래그(SACK, DUP ACK, RETRANSMIT 및 FAST RETRANSMIT)가 있는 TCP 패킷을 볼 수 있습니다. 이러한 패킷은 특히 패킷 손실의 결과로 나타나는 네트워크 비효율성을 나타냅니다. 하지만 패킷 손실은 반드시 Azure 성능 문제 때문에 발생하지는 않습니다. 성능 문제는 애플리케이션, 운영 체제 또는 Azure 플랫폼과 직접 관련되지 않을 수 있는 기타 문제의 결과일 수 있습니다.

또한 일부 재전송 및 중복 ACK는 네트워크에서 정상입니다. TCP 프로토콜은 안정적으로 작동하도록 빌드되었습니다. 패킷 캡처에서 이러한 TCP 패킷의 증거는 과도한 경우를 제외하고 반드시 시스템 네트워크 문제를 의미하지는 않습니다.

그럼에도 불구하고, 이러한 패킷 유형은 이 문서의 다른 섹션에 설명된 이유로 TCP 처리량이 최대 성능을 달성하지 못하고 있다는 것을 나타냅니다.

다음 단계

이제 Azure VM에 대한 TCP/IP 성능 조정에 대해 알아보았으므로 가상 네트워크를 계획하기 위한 다른 요인을 살펴보는 것이 좋습니다. 가상 네트워크 연결 및 구성에 대해 자세히 알아볼 수도 있습니다.