Лекции 2010-го года (1130544), страница 65
Текст из файла (страница 65)
Эторезервирование может происходить постоянно, а может быть сделано только привозникновении перегрузок. Плата за резервирование - неоптимальное использованиепропускной способности каналов.5.3.6. Подавляющие пакетыТеперь рассмотрим приемы, используемые как в средах с виртуальными каналами, так и всредах с дейтаграммами. Каждый маршрутизатор может контролировать степень загрузкисвоих выходных линий и другие ресурсы. Например, он может периодически вычислятьстепень загруженности своих выходных линий. Всякий раз, когда степень загруженностипри очередном вычислении оказывается выше некоторого порога, эта линия переводится всостояние предупреждения. Каждый пакет, маршрутизируемый через такую линию,вызывает генерацию подавляющего пакета, направляемого отправителюмаршрутизируемого пакета.
При этом в пакете отправителя проставляется определенныйразряд, предотвращающий генерацию подавляющих пакетов другими маршрутизаторамив дальнейшем.Когда отправитель получает подавляющий пакет, он сокращает интенсивность своеготрафика на определенную величину. Поскольку пакеты, направляемые одному и тому жеполучателю, могут маршрутизироваться по-разному, то отправитель вправе ожидатьнесколько подавляющих пакетов. В течение определенного времени отправитель будетигнорировать подавляющие пакеты, поступающие с направления получателя.
Поистечении этого периода времени отправитель ожидает появления подавляющих пакетовв течение следующего интервала. Если появился хоть один подавляющий пакет, то линияперегружена и отправитель ждет. Если в течение очередного интервала не поступило ниодного подавляющего пакета, то отправитель может увеличить интенсивность трафика.Существует много вариантов этого алгоритма. Так, например, можно использовать нетолько загруженность линии, но и длину очереди, заполненность буфера и параметрыспецификации трафика.У методов на основе подавляющих пакетов есть один недостаток. Если есть несколькоотправителей, работающих через одну и ту же выходную линию, то при определенныхусловиях маршрутизатор всем им пошлет подавляющие пакеты.
Однако, так какотправители независимы, то один, например, сократит трафик значительно, тогда какдругие лишь незначительно. Это приведет к несправедливому использованию пропускнойспособности канала между ними.Для предотвращения такой ситуации был предложен алгоритм справедливогочередования. Суть его состоит в том, что для каждого отправителя у выходной линиистроится своя очередь. Отправка пакетов из этих очередей происходит по кругу. Поэтому,если кто-то из отправителей незначительно сократит трафик, то это лишь увеличитскорость роста его очереди.И у этого алгоритма есть недостаток: если один отправитель использует длинные пакеты,а другой - короткие, то последний получит меньшую долю пропускной способностилинии. Для борьбы с этой несправедливостью в алгоритм обслуживания очередей вносят35модификацию: пакеты из очередей передаются побайтно, а не весь пакет сразу.
Этотподход иллюстрирует рисунок 5-28.Рисунок 5-28. (а) Маршрутизатор с очередью из пяти пакетов для линии О; (b) Времяпередачи для каждого пакетаДругие модификации алгоритма чередования связаны с установкой приоритетов междуочередями, что дает большую гибкость в обслуживании отправителей. Так, если естьочереди для сервера и для клиента, то естественно обслуживать очередь сервера быстрее.Представленные здесь алгоритмы с подавляющими пакетами плохо работают ввысокоскоростных сетях и на больших расстояниях.
Дело в том, что пока подавляющийпакет дойдет до отправителя, пройдет много времени и отправитель успеет «напихать» всеть много пакетов. Для исправления этой ситуации была предложена его модификация –алгоритм с подавлением по скачкам. Суть его в том, что как только обнаружитсяперегрузка на выходной линии и маршрутизатор отправит подавляющий пакет, тоближайший маршрутизатор, получивший этот подавляющий пакет, сократит трафик кмаршрутизатору, пославшему подавляющий пакет.
И так скачок за скачком трафик будетбыстро падать. Естественно, этот прием увеличит нагрузку на буфера маршрутизаторов,сокращающих трафик, но обеспечит быструю реакцию на возникающую перегрузку. Нарисунке 5-29 дан пример алгоритма с подавлением скачками. На этом рисунке хорошовидно, что, применяя технику подавляющих пакетов «в лоб», мы достигнем сокращениянагрузки за 7 скачков (а). Техника подавляющих пакетов по скачкам позволяет добитьсятого же самого эффекта за пять скачков (b).Рисунок 5-29.
Алгоритм с подавлением скачками365.3.7. Сброс нагрузкиКогда ни один из упомянутых выше приемов не срабатывает, маршрутизатор можетприменить «тяжелую артиллерию» – сброс нагрузки. Было бы слишком примитивнопредполагать, что маршрутизатор, при возникновении перегрузки просто начинаетсбрасывать пакеты. Идея метода и его название пришли из области передачиэлектроэнергии.
Там при возникновении перегрузок в сети, начинают отключатьотдельные группы потребителей, чтобы сохранить работоспособность системы.Маршрутизатор может сбрасывать пакеты, исходя из информации о приложении,пославшем эти пакеты. Если, например, передается файл, то старые пакеты, т.е.расположенные ближе к концу файла, сбрасывать лучше, поскольку приложение можетпотребовать перепослать все пакеты, начиная с пропущенного пакета. В этом случае, чемстарее пакет, тем меньше придется перепосылать. Есть приложения, для которых всенаоборот. Лучше сбрасывать новые пакеты, т.е. ближе к началу передачи, чем старые.В общем случае подход на основе сброса нагрузки предполагает определенноевзаимодействие между приложением и маршрутизатором.
Например, при передачеизображений в целях компрессии сначала посылают всю картинку, а потом лишь ееизменения. Ясно, что потеря одного из изменений лишь ухудшит изображение нанекоторое время, в то время, как потеря картинки будет означать потерю изображениявовсе. Для обеспечения такого взаимодействия с приложением вводят приоритеты средипакетов. Это позволяет маршрутизатору минимизировать потери для приложения, когдамаршрутизатор вынужден сбрасывать пакеты.37Для того, чтобы приложение не злоупотребляло приоритетными пакетами, можно увязатьприоритет пакетов с величиной оплаты за трафик. Чем больше приоритетных пакетов, темвыше стоимость передачи.
Приоритеты можно использовать также в целях формированиятрафика. Например, при использовании алгоритма ведра с маркерами, если пакет пришел,а маркеров нет, можно применить прием, когда пакет все же будет передан, но низкимприоритетом.Приоритеты используются, например, в протоколах Frame Relay.
Пока величина трафиканаходится в заранее оговоренных пределах, все пакеты идут с определеннымприоритетом. При пиковых нагрузках, превосходящих номинальную величину,приоритеты пакетов начинают падать в зависимости от времени. Если увеличение размератрафика продолжается недопустимо долго, то вскоре приоритеты пакетов достигнутминимума, и при первых же признаках перегрузки их начнут сбрасывать.5.3.8. Управление перегрузками при групповой передачеВсе алгоритмы управления перегрузками, которые мы до сих пор рассматривали,относились к случаю, когда был один источник и один получатель.
В этом разделе мырассмотрим случай управления нагрузкой при групповой передаче, т.е. когда естьнесколько источников и несколько получателей. Примером могут служить системыкабельного телевидения. Например, в системе может быть несколько источниковтелепередач (станций вещания), и зрители могут по желанию переключаться с однойстанции на другую. Аналогичная ситуация может иметь место в системевидеоконференций, когда слушатели могут переключаться с одной конференции надругую.Во многих подобных приложениях группы могут возникать и изменяться по составудинамически. В этих условиях прием, когда источник сообщений резервирует заранеенеобходимые для передачи ресурсы, не работает эффективно.
Источнику сообщенийпридется при каждом изменении группы генерировать дерево связей. В случае кабельноготелевидения, когда группы содержат миллионы зрителей, такой подход не годится.Одно из возможных решений для подобных случаев было предложено в 1993 году – этоRSVP-протокол (Resource reSerVation Protocol – протокол резервирования ресурсов). Онпозволяет нескольким отправителям передавать сообщения группам получателей,отдельным получателям переходить из группы в группу, оптимизировать использованиепропускной способности каналов, избегая перегрузок.В простейшей форме этот протокол для групповой маршрутизации использует деревосвязей так, как мы уже рассматривали ранее. Каждой группе приписана группа адресов.При отправке пакета отправитель помещает в него весь список адресов группы.
Послеэтого стандартный алгоритм групповой маршрутизации строит дерево связей,покрывающее все адреса группы. Собственно маршрутизация не является частью RSVP.Чтобы понять действие алгоритма RSVP, рассмотрим пример. На рисунке 5-30 (а)показана сеть. Пусть 1 и 2 – групповые отправители, а 3, 4 и 5 – групповые получатели.То, что множество отправителей и получателей не пересекаются, сделано для простоты.Дерево связей для групповой рассылке от 1 дано на рисунке 5-30 (b), а от 2 – на рисунке 530 (c).Рисунок 5-30.
Групповая передача38Чтобы избежать перегрузок, любой получатель в группе шлет надлежащему отправителюрезервирующее сообщение. Это сообщение с помощью алгоритма пересылки вдольобратного пути, рассмотренного в разделе 5.2.9, движется к отправителю и вызываетрезервирование необходимой пропускной способности на каждом узле, через который онопроходит. Если при прохождении очередного узла ему не удается зарезервироватьнеобходимую пропускную способность, то получателю направляется отказ вустановлении соединения.Рисунок 5-31. Управление перегрузками при групповой передачеНа рисунке 5-31 (а) показан путь резервирования между получателем 3 и отправителем 1.Как только канал между ними установлен, получатель 3 может получать поток пакетов от1.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
