처리량 문서의 검증 코드다. if __name__ == "__main__": 아래가 자체 테스트다.
"""처리량과 대역폭·소요시간의 상대적 중요성 검증.
문서: 27.처리량 (예시 표, 정의, 카드 C2)
정의: Throughput = TransferSize / TransferTime
회선 스위칭: TransferTime = RTT + TransferSize / Bandwidth
단위: KB = 2^10 바이트, MB = 2^20 바이트 (이 문서 모음의 표기), Mbps = 10^6 bps. 시간은 ms.
"""
from fractions import Fraction as F
KB = 2**10 * 8 # 비트
MB = 2**20 * 8
def total_ms(bits, R_bps, latency_ms):
return F(latency_ms) + F(bits * 1000, R_bps)
def main():
# 작은 메시지 1바이트: 소요시간이 지배
small = {(lat, R): total_ms(8, R, lat) for lat in (1, 100) for R in (10**6, 10**8)}
assert small[(1, 10**6)] == F(1008, 1000) and small[(100, 10**6)] == F(100008, 1000)
assert small[(1, 10**8)] == F(100008, 100000)
# 소요시간 차이(99 ms)가 대역폭 차이(0.00792 ms)를 압도
assert small[(100, 10**6)] - small[(1, 10**6)] == 99
assert small[(1, 10**6)] - small[(1, 10**8)] == F(792, 100000)
# 큰 메시지 25 MB: 대역폭이 지배
big = 25 * MB
assert big == 209_715_200
assert total_ms(big, 10**6, 1) == F(2097152 + 10, 10) # 209,716.2 ms
assert total_ms(big, 10**8, 1) == F(2097152 + 1000, 1000) # 2,098.152 ms
assert total_ms(big, 10**6, 100) - total_ms(big, 10**6, 1) == 99
print("[OK] 예시 표: 1바이트는 소요시간이, 25 MB는 대역폭이 지배")
# 1 MB를 1 Gbps로 = 1 KB를 1 Mbps로 (싣는 시간이 둘 다 약 8 ms)
a = F(MB * 1000, 10**9)
b = F(KB * 1000, 10**6)
assert round(float(a), 2) == 8.39 and round(float(b), 2) == 8.19
print(f"[OK] 1 MB @ 1 Gbps = {float(a):.2f} ms, 1 KB @ 1 Mbps = {float(b):.2f} ms")
# 카드 C2: 1 MB, 1 Gbps, RTT 100 ms -> 실효 처리량
T = total_ms(MB, 10**9, 100)
thr = F(MB * 1000, 1) / T # bps
assert round(float(thr) / 1e6, 1) == 77.4
assert round(float(thr) / 1e9 * 100, 1) == 7.7
print(f"[OK] 카드 C2: 전송 완료 {float(T):.2f} ms, 처리량 {float(thr) / 1e6:.1f} Mbps (대역폭의 {float(thr) / 1e9:.1%})")
# 주장: RTT > 0이면 처리량 < 대역폭, 크기가 커질수록 대역폭에 다가간다
prev = F(0)
for bits in [KB, MB, 10 * MB, 100 * MB, 1000 * MB]:
t = F(bits * 1000, 1) / total_ms(bits, 10**9, 100)
assert prev < t < 10**9
prev = t
print("ALL CHECKS PASSED")
if __name__ == "__main__":
main()