Nagle Algorithm (네이글 알고리즘) 에 대한 정리

예전에 네트워크 수업 시간에 배운 내용 정리 겸, 가끔 인터넷에 잘못 알려진 내용들이 있어서 다시 복습정리해보았다.

TCP 의 통신 방식은 흔히 알고 있는 3-Way Handshake 방식이다.

즉, 요청을 위한 ACK, 응답을 위한 SYN+ACK, 응답에 대한 응답을 위한 ACK 패킷이 그것이다.

원칙적으로는 전송되는 모든 패킷에 대해 TCP는 3-Way Handshake 를 고안하게 되어있다.

여기서 TCP의 특징은 TCP는 신뢰성을 위해 어느정도의 비효율을 감소한다는 점이다.

가령, "Hello World" 라는 메시지를 전송해야한다고 가정하자.

이 때, 만약 어플리케이션이 몇가지 이슈로 인해 H, e, l, l, o, , W, o, r, l, d 와 같이 메시지를 끊어서 보내야한다고 할 때, 이는 TCP 통신에 있어서 커다란 비효율이 된다.

TCP 스러운 통신을 위해 모든 통신은 3-Way handshake 를 거쳐야 하며 그를 통해 신뢰성을 검증하게 된다.

이 상황은 상당히 빈번하게 발생할 수 있는데, 가령 통신 이슈가 생기거나 Host 간의 Window 크기에 있어서도 영향을 받는다.

(자세한 건 다음 내용을 참고하자.)

(http://jins-dev.tistory.com/entry/%ED%95%9C-%EB%88%88%EC%97%90-%EC%A0%95%EB%A6%AC%ED%95%98%EB%8A%94-TCP%EC%99%80-UDP-%EC%A0%95%EB%A6%AC-%EB%82%B4%EC%9A%A9?category=760148)

이 때 발생하는 주요 문제점은 단순한 메시지의 전달에 대해서도 네트워크 비용이 막대하게 발생한다는 점이다.

메시지 하나하나의 처리량과 반응속도는 높아질 지언정 전체 "Hello World" 메시지를 통신하기 위해서는 글자수만큼의 네트워크 비용을 소모한다.

더군다나 매 통신 시, 컴퓨터는 메시지에 별도의 헤더 등과 같은 추가 정보들을 추가하며 이는 동일한 정보더라도 한 패킷의 사이즈가 커지는 결과를 만들어낸다.

즉, 하나의 메시지 H 를 보내는데 메시지보다 헤더의 데이터가 더 큰 비효율이 발생할 수 있는 것이다.

Nagle's Document 에 따라 이러한 문제는 Small Packet Problem 으로 정의되며 Nagle 알고리즘은 이 문제를 해결하는 방법을 제시한다.

Nagle Algorithm 은 송신에 있어서 버퍼를 둔 뒤 상대방 Host 의 Window 사이즈를 고려한 후, 어느정도 길이만큼의 패킷을 한번에 전송하는 기술이다.

다음은 위키에서 발췌한 Nagle Algorithm 의 수도코드이다.

<출처 : https://en.wikipedia.org/wiki/Nagle%27s_algorithm>

당연히 이렇게 하면 통신 횟수가 적어져서 네트워크 비용은 절감되게 된다. 대신 패킷 하나당 처리량이 늘어나므로 반응속도는 조금 느려질 수 있다.

가령 Health Check ping 을 날리는 경우나, signal 을 전송하는 경우에는 오히려 Nagle Algorithm 을 적용하지 않음으로써 반응속도의 효율을 좋게 만들 수 있다.