Олифер В.Г., Олифер Н.А. - Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы (4-ое изд.) - 2010 - обработка (953099), страница 55

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 55)

ПРИМЕР Пусть сеть предоставляет три уровня качества обслуживания графика: золотой для очень чувствительного к задержкам графика, серебряный для графика, чувствительного к задержкам и требующего гарантированной пропускной способности, и бронзовый для графика, обслуживаемого по возможности. Оператор сети может различными способами добиться того, чтобы на золотом уровне обслуживания действительно гарантировались очень низкие величины задержек, вариаций задержек и потерь пакетов для графика. на серебряном — достаточно низкие значения этих характеристик, но выше, чем у золотого, а на бронзовом гарантировались только определенные величины потерь пакетов и вовсе не гарантировались значения задержек.

Для реализации такой стратегии обслуживания оператор может, например, организовать на всех коммутаторах сети приоритетную очередь для обслуживание золотого графика и отвести ей 25 Ж пропускной способности на каждом выходном интерфейсе; взвешенную очередь с 50 Ж пропускной способности для серебряного графика и взвешенную очередь с оставшимися 25 Ж для бронзового трафнка. А далее он должен принимать на обслуживание потоки пользователей в каждый класс и выполнять постоянный мониторинг характеристик графика кажаого класса. И если, например, мониторинг показывает, что задержки у 95 Уг«пакетов золотого графика не превышают 15 мс, то оператор может гарантировать эту величину пользователям золотого уровня обслуживания.

Но так как оператору нужно быть готовым к приему на обслуживание новых пользователей, то естественно было бы оставлять некоторый запас и га- г15 Инжинирингтрафика рантирозать, скажем, задержку в 20 мс вместо фактического значения в 15 мс. Аналогичным образом нужно поступать с серебряным трафнком, а для бронзового достаточно измерять только долю потерь пакетов.

В том случае, когда мониторинг показывает приближение фактических параметров трафнка определенного уровня обслуживания к гарантируемым, можно либо добавить пропускную способность для очередей этого класса, либо прекратить прием новых пользователей в этот класс. Как видно даже иэ этого краткого описания, гарантирование уровня задержек в сети является весьма сложным делом; этим объясняется тот факт, что часто операторы предпочитают давать качественное описание различных классов услуг, говоря, например, о минимальных задержках наивысшего класса обслуживания, но не давая количественных гарантий. Инжиниринг трафика При рассмотрении системы обеспечения качества обслуживания, основанной на резервировании, мы не стали затрагивать вопрос маршрутов следования потоков через сеть.

Точнее, иы считали, что маршруты каким-то образом выбраны, причем этот выбор делается без учета требований ЯоБ. И в условиях заданности маршрутов мы старались обеспечить прохождение по этим маршрутам такого набора потоков, для которого можно гарантировать соблюдение требований Ооб. Очевидно, что задачу обеспечения требований ОоБ можно решить более эффективно, если считать, что маршруты следования трафика не фиксированы, а также подлежат выбору. Это позволило бы сети обслуживать больше потоков с гарантиями ОоЯ при тех же характеристиках самой сети, то есть пропускной способности каналов и производительности коммутаторов и маршрутизаторов.

Задачу выбора маршрутов для потоков (или классов) графика с учетом соблюдения требований ОоБ решают методы инжинириига графика (Тгайс Епй!пееггпй, ТЕ). С поиошью этих методов стремятся добиться еще одной цели — по возможности максимально и сбалансировано загрузить все ресурсы сети, чтобы сеть при заданном уровне качества обслуживания обладала как можно более высокой суммарной производительностью. Методы ТЕ, как и другие рассмотренные ранее методы, основаны на резервировании ресурсов. То есть они не только позволяют найти рациональный маршрут для потока, но в резервируют для него пропускную способность ресурсов сети, находящихся вдоль этого иаршрута.

Методы инжиниринга трафика являются сравнительно новыми для сетей с коммутацией пакетов. Это объясняется во многом тем, что передача эластичного трафика не предъявляла строгих требований к параметрам ОоБ. Кроме того, Интернет долгое время не являлся коммерческой сетью, поэтому задача максимального использования ресурсов не считалась первоочередной для 1р-технологий, лежащих в основе Интернета. Сеюдня ситуация изменилась. Сети с коммутацией пакетов должны передавать различные зивы графика с заданным качеством обслуживания, максимально используя возможности своих ресурсов.

Однако для этого им нужно изменить некоторые, ставшие уже традиционзыии; подходы к выбору маршрутов. 21В Глана 7, Методы обеспечения качества обслуживания Недостатки традиционных методов маршрутизации Основным принципом работы протоколов маршрутизации в сетях с коммутацией пакетов вот уже долгое время является выбор маршрута на основе топологии сети без учета информации о ее текущей загрузке.

Для каждой пары чадрес источника — адрес назначения» такие протоколы выбирают единственный маршрут, не принимая во внимание информационные потоки, протекающие через сеть. В результате все потоки между парами конечных узлов сети идут по кратчайшему (в соответствии с некоторой метрикой) маршруту. Выбранный маршрут может быть более рациональным, например, если в расчет принимается номинальная пропускная способность каналов связи или вносимые ими задержки, или менее рациональным, если учитывается только количество промежуточных маршрутизаторов между исходным и конечным узлами. ВНИМАНИЕ В традиционных методах маршрутизации наилучший выбранный маршрут рассматривается в качестве единственно возможного, даже если существуют другие, хотя н несколько худшие маршруты. Классическим примером неэффективности такого подхода является так называемая чрыб໠— сеть с топологией, приведенной на рис.

7.17. Несмотря на то что между коммутаторами А и Е существует два пути (верхний — через коммутатор В, и нижний — через коммутаторы С и О), весь трафик от коммутатора А к коммутатору Е в соответствии с традиционными принципами маршрутизации направляется по верхнему пути. Только потому, что нижний путь немного (на один ретрансляционный участок) длиннее, чем верхний, он игнорируется, хотя мог бы работать чпараллельно» с верхним путем. Рис. 7.17. Неэффективность кратчайших путей Такой подход приводит к тому, что даже если кратчайший путь перегружен, пакеты все равно посылаются по этому пути. Так, в сети, представленной на рис, 7.17, верхний путь будет продолжать использоваться даже тогда, когда его ресурсов перестанет хватать для обслуживания трафика рт коммутатора А к коммутатору Е, а нижний путь будет простаивать, хотя, возможно, ресурсов коммутаторов В н С хватило бы для качественной передачи этого графика. Налицо явная ущербность методов распределения ресурсов сети — одни ресурсы работают с перегрузкой, а другие не используются вовсе.

Традиционные методы борьбы с перегрузками эту проблему решить не могут, нужны качественно иные механизмы. 21т Инжиниринг графика Методы инжиниринга трафика Исходными данными для методов инжиниринга графика являются: Э характеристики передающей сети — ее топология, а также производительность состав- ляющих ее коммутаторов и линий связи (рис. 7.18); 0 сведения о предложенной нагрузке сети, то есть о потоках графика, которые сеть должна передать между своими пограничными коммутаторами (рис.

7.19). Рис. 7.16. Топология сети и производительность ее ресурсов Рис. 7.19. Предложенная нагрузка Пусть производительность процессора каждого коммутатора достаточна для обслуживания трзфнка всех его входных интерфейсов, даже если трафик поступает на интерфейс с макааатьно возможной скоростью, равной пропускной способности интерфейса. Поэтому врв резервировании ресурсов будем считать ресурсами пропускную способность линий сзззв между коммутаторами, которая определяет также пропускную способность двух иперфейсов, связанных этой линией. Кзклый поток характеризуется точкой входа в сеть, точкой выхода из сети и профилем тнфвка, Для получения оптимальных решений можно использовать детальное описаии кзждого потока, например, учитывать величину возможной пульеации трафика или 218 Глава 7.

Ывтоды обеспечения качества обслуживания требования Яо5. Однако поскольку количественно оценить их влияние на работу сети достаточно сложно, а влияние этих параметров на характеристики Оо5 менее значимо, то для нахождения субоптнмального распределения путей прохождения потоков через сеть, как правило, учитываются только нх средние скорости передачи данных, что и показано на рис. 7.19. Методы инжиниринга графика чаще применяют не к отдельным, а к агрегированным потокам, которые являются объединением нескольких потоков. Так как мы ищем общий маршрут для нескольких потоков, то агрегировать можно только потоки, имеющих общие точки входа в сеть и выхода из сети. Агрегированное задание потоков позволяет упростить задачу выбора путей, так как при индивидуальном рассмотрении каждого пользовательского потока промежуточные коммутаторы должны хранить слишком большие объемы информации, поскольку индивидуальных потоков может быть очень много.

Необходимо, однако, подчеркнуть, что агрегирование отдельных потоков в один возможно только в том случае, когда все потоки, составляющие агрегированный поток, предъявляют одни и те же требования к качеству обслуживания. Далее в этом разделе мы будем для краткости пользоваться термином чпотокь как для индивидуального потока, так и для агрегированного, поскольку принципы ТЕ от этого не меняются. Задача ТЕ состоит в определении маршрутов прохождения потоков трафика через сеть, то есть для каждого потока требуется найти точную последовательность промежуточных коммутаторов и их интерфейсов. При этом маршруты должны быть такими, чтобы асе ресурсы сети были нагружены до максимально возможного уровня, а каждый поток получал требуемое качество обслуживания.

Максимальный уровень использования ресурсов выбирается таким образом, чтобы механизмы управления перегрузкой могли обеспечить требуемое качество обслуживания. Это означает, что для эластичного графика максимальное значение выбирается не больше, чем 0,9, а для чувствительного к задержкам трафика — не больше, чем 0,5. Так как обычно резервирование производится не для всех потоков, то нужно оставить часть пропускной способности для свободного непользования. Поэтому приведенные максимальные значения обычно уменьшают до 0,75 и 0,25 соответственно. Для упрощения рассуждений мы будем считать далее, что в сети передается один вид трафика, а потом покажем, как обобщить методы ТЕ для случая графика нескольких типов. Существуют различные формальные математические определения задачи ТЕ.

Мы здесь ограничимся наиболее простым определением, тем более что сегодня оно чаще всего используется на практике. Будем считать, что решением задачи ТЕ является такой набор маршрутов для заданного множества потоков трафика, для которого все значения коэффициентов использования ресурсов вдоль маршрута следования каждбго потока не превышают некоторого заданного порога К На рис.7.20 показано одно из возможных решений задачи, иллюстрируют которую рис. 7.18 и 7.19. Найденные маршруты гарантируют, что максимальный коэффициент использования любого ресурса для любого потока не превышает 0,6.

Решение задачи ТЕ можно искать по-разному. Во-первых, можно искать его заблаговременно, в фоновом режиме. Для этого нужно знать исходные данные: топологию и производительность сети, входные и выходные точки потоков трафика, среднюю скорость передачи данных в них. После этого задачу рационального распределения путей следования графика при фиксированных точках входа и выхода, а также заданном уровне максимального 219 Инжиниринг графике звачення коэффициента использования ресурса можно передать некоторой программе, которая, например, с помощью направленного перебора вариантов найдет решение.

Характеристики

Список файлов книги