Лекции 2010-го года (1130544), страница 64
Текст из файла (страница 64)
В то же время жесткая схема управления потоком (небольшоеокно) сдерживает нарастание трафика и предотвращает появление перегрузок.На сетевом уровне выбор схемы работы - с виртуальными соединениями илидейтаграммами - влияет на появление перегрузок. На этом уровне большинство методовборьбы с перегрузками ориентированы на виртуальные соединения. Методы управленияочередями, организация очередей: одна общая на входе или одна общая на выходе; поодной на каждую входную линию или на каждую выходную; по одной очереди на каждуювходную и выходную - все это влияет на появление перегрузок. Выбор метода сбросапакетов также влияет на перегрузки.Правильная маршрутизация, равномерно использующая каналы в транспортной среде,позволяет избежать перегрузки. Методы, регулирующие время жизни пакета в сети, такжевлияют на образование перегрузок.
Если пакет долго блуждает в сети, прежде чем будетпринято решение о его сбросе, то это плохо, так как увеличивает трафик и может привестик перегрузке. Если поторопиться, то преждевременный сброс пакета может привести кповторным передачам, что опять-таки увеличит нагрузку.На транспортном уровне возникают те же самые проблемы, что и на канальном, однакоопределить величину time_out намного сложнее. Дело в том, что оценить время передачичерез СПД много сложнее, чем время передачи по каналу «точка-точка» между двумямаршрутизаторами.
Если оно будет слишком большим, то это снизит вероятностьперегрузки, но повлияет на производительность из-за длительного ожидания поступленияпакета. Если сделать его коротким, то появятся лишние пакеты.5.3.3. Формирование трафикаОдной из основных причин перегрузки является нерегулярный, взрывообразный трафик всети. Если бы он был равномерным, то перегрузок можно было бы избежать. Один изметодов с открытым контуром, часто используемым особенно в АТМ-сетях, - методформирования трафика (shaping - т.е. придание формы), когда скорость передачи пакетовконтролируется и регулируется.Формирование трафика регулирует среднюю скорость передачи данных так, чтобысделать его по возможности гладким.
Следует обратить внимание, что протоколскользящего окна, который мы рассматривали при изучении канального уровня, лишьрегулирует объем данных, передаваемых за один раз, но не скорость передачи. Здесь жеречь идет именно о скорости передачи. Когда виртуальное соединение устанавливается,то пользователь договаривается с транспортной средой о форме трафика. Еслипользователь обеспечивает договоренную форму трафика, то транспортная средаобеспечивает ему доставку трафика с определенной скоростью. Для таких приложений,как передача видео- и аудиоданных в реальном времени, это очень важно.
Здесь уместновспомнить организацию работы СПД Frame Relay.30Когда пользователь и транспортная среда договариваются о форме трафика, то ониприходят к соглашению не только о форме трафика, но также и о том, что произойдет,если эта форма будет нарушена пользователем. Это соглашение называется соглашениемо трафике.
Использование техники формирования трафика и соглашения о трафике легчевсего реализовать при использовании виртуальных соединений, чем в случае дейтаграмм.В случае дейтаграмм эти идеи могут быть применены к соединениям на транспортномуровне.5.3.3.1. Алгоритм текущего ведраИдея этого алгоритма показана на рисунке 5-23 (а). Ведро может наполняться с любойскоростью, но вытекать из него вода будет со строго определенной скоростью. Если водабудет поступать слишком быстро, то ее часть будет переливаться через края и пропадать.Скорость истечения воды из ведра зависит только от размера отверстия в днище.Рисунок 5-23.
Алгоритм текущего ведраЭтот прием можно применить и к пакетам, как показано на рисунке 5-23 (b). Каждаястанция, подключенная к сети, имеет подобие текущего ведра в своем интерфейсе. Неважно, сколько процессов посылает пакеты в сеть. Если буфер переполнен, то пакетыбудут сбрасываться в соответствии с соглашением о трафике. Это не что иное, как серверс постоянной скоростью обслуживания.В качестве регулятора скорости поступления пакетов можно использовать системныечасы. В этом случае устанавливается предел числа пакетов, которые процесс можетнаправить в сеть за один промежуток времени.
Этот прием дает хорошие результаты,когда пакеты имеют фиксированную длину, как в АТМ. В случае пакетов переменнойдлины это соглашение ограничивает количество байтов, направляемых в сеть. Например,если разрешается за один промежуток послать 2048 байт, то это может быть два пакета по1024 или 4 пакета по 512 байт. Если же пакет больше чем 2048, например, 2560 байт, то ондолжен ждать следующего временного промежутка.Рисунок 5-24. Алгоритм текущего ведра со счетчиком байтов31На рисунке 5-24 дан пример использования алгоритма текущего ведра со счетчикомбайтов. Если имеется буфер С на 1 Мбит и скорость истечения равна 2 Мбит/сек., то привсплеске в 1 Мбит в течение 40 мсек.
мы легко справимся с таким трафиком. При этихусловиях даже не важно, с какой скоростью будут поступать этот 1 Мбит, главное чтобыэтот всплеск не растянулся более чем на 500 мсек. На рисунке 5-24 (c) - (f) показанаработа алгоритма текущего ведра при разных скоростях входного потока.5.3.3.2. Алгоритм ведра с маркерамиАлгоритм текущего ведра позволяет сгладить трафик, убрать нерегулярность.
Однако вцелом ряде приложений бывает полезно разрешить, при всплеске трафика и наличиинеобходимых ресурсов, ускорить на некоторое время передачу пакетов в сеть. Один изалгоритмов, позволяющих это сделать, - алгоритм ведра с маркерами. Рисунок 5-25иллюстрирует этот алгоритм. Идея его заключается в том, что вместе с пакетами в ведропоступают маркеры.
Пакеты из ведра уходят в сеть только при наличии соответствующегоколичества маркеров. Таким образом, можно накапливать маркеры и кратковременноускорять передачу пакетов в сеть.Рисунок 5-25. Алгоритм ведра с маркерами32Другое отличие алгоритма ведра с маркером - при переполнении буфера хосту будетвременно запрещено передавать пакеты. Здесь опять существуют разные варианты взависимости от длины пакетов, правила работы со счетчиком маркеров и т.д. Дляреализации алгоритма ведра с маркерами нужна лишь переменная, значение которойувеличивается каждые ΔТ сек. и уменьшается с каждым посланным пакетом.
В случаепакетов переменной длины значение этой переменной увеличивается на k байтов каждыеΔТ сек. и уменьшается на длину каждого посланного пакета. Нетрудно рассчитатьдлительность всплеска при передаче на основе уравненияC + ρ S = MSгде С – объем буфера, S – длительность всплеска, ρ – скорость поступления маркера, М –максимальная скорость «вытекания» данных.Таким образом, S = C/(M - ρ).Рисунок 5-24 (d-f) иллюстрирует эту функцию для случая С = 250 Кбит, М = 25 Мбит/сек.и ρ = 2 Мбит/сек.5.3.4. Спецификация потокаФормирование трафика эффективно тогда, когда отправитель, получатель и средапередачи заранее договорились о форме трафика.
Это соглашение называетсяспецификацией потока. Она представляет собой структуру данных, которая определяеткак форму выходного трафика, так и качество сервиса, необходимого приложению. Этаспецификация применима как к пакетам, передаваемым по виртуальным каналам, так и кдейтаграммам.33В таблице 5-26 показан пример спецификации потока. Левый столбец определяетхарактеристики выходного потока. Правый определяет то, что приложение ожидает отСПД-среды.Таблица 5-26.
Пример спецификации потокаХарактеристики выходного потокаЖелаемый сервисМаксимальный размер пакета (байт)Чувствительность к потерям (байт)Пропускная способность ведра с маркерами(байт/сек.)Интервал между потерями (мксек.)Размер ведра с маркерами (байт)Чувствительность к потерям пакетов (пакеты)Максимальная скорость передачи (байт/сек.)Минимальная задержка (мксек.)Максимальное различие в задержке (мксек.)Качество гарантии5.3.5.
Управление перегрузками в сетях с виртуальнымиканаламиДо сих пор мы рассматривали методы управления перегрузками, основанные на открытомконтуре. Это значит, что данные методы скорее стараются предотвратить появлениеперегрузок, чем, обнаружив перегрузку, принять меры к ее устранению. Здесь мырассмотрим только один метод устранения уже возникшей перегрузки в сетях свиртуальными каналами - динамический контроль доступа. В последующих двух разделахмы рассмотрим приемы для управления перегрузками, применимые в любых СПД-средах.Прием, который широко используется, чтобы сдержать уже возникшую перегрузку и недать положению ухудшиться - это контроль на входе.
Идея очень проста - еслиобнаружена перегрузка, то все, что способствует увеличению трафика, запрещено.Прежде всего, запрещается создание новых виртуальных соединений. Таким образом,запрещается создание новых соединений на транспортном уровне. Этот метод хотя игрубоват, но прост в реализации и хорошо апробирован в телефонных сетях.Другой подход разрешает установку новых виртуальных соединений, но только приналичии не перегруженных маршрутов, т.е. таких маршрутов, которые не пересекаются сперегруженными участками, даже если такие маршруты далеко не оптимальны. Рисунок5-27 иллюстрирует этот подход.Рисунок 5-27. (а) Участок сети с перегрузкой; (b) Измененный участок сети безперегрузки с виртуальным каналом АВ34Третий подход уже упоминался: хост и транспортная среда договариваются передустановкой виртуального соединения о форме трафика, объеме передаваемых данных,качестве сервиса и т.п. После этого транспортная среда резервирует необходимоеколичество ресурсов, необходимых ей для выполнения этих соглашений.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
