Засоби управління перевантаженнями і політики відкидання пакетів (стр. 1 из 3)

ЗАСОБИ УПРАВЛІННЯ ПЕРЕВАНТАЖЕННЯМИ І ПОЛІТИКИ ВІДКИДАННЯ ПАКЕТІВ

Вступ

Механізми запобігання перевантаженню і різні політики відкидання пакетів призначені на основі аналізу мережного трафіка відслідковувати вузькі місця в мережі і не допускати виникнення на цих ділянках перевантажень. В умовах перевантаження ці механізми забезпечують тільки пільгову обробку пріоритетного трафіка. Але на практиці часто виникає ситуація, що пакет, який тільки-но надійшов, необхідно поставити у чергу, що вже досягла свого максимального розміру. У результаті деякі пакети слід відкинути. У найпростішому випадку застосовується політика "відкидання хвоста" (tail drop), відповідно до якої відкидаються пакети, які тільки-но надійшли.

Однак політика "відкидання хвоста" призводить до виникнення ефекту глобальної синхронізації – одночасного (синхронного) перезапуску алгоритмів повільного старту множини ТСР-джерел. Крім небажаної зміни розмірів черги, цей ефект здатний також призвести до зростання джитера, затримки пакетів трафіка і зниження продуктивності всієї мережі. Більш ефективними є механізми превентивного управління перевантаженнями, до яких належать алгоритми RED і його модифікації WRED і DWRED.

1. Алгоритм довільного раннього виявлення RED

Алгоритм довільного раннього виявлення (Random Early Detection –RED) є алгоритмом активного управління чергою і має істотні переваги в порівнянні з традиційним механізмом "відкидання хвоста". Механізм RED використовує превентивний підхід до запобігання перевантаженню мережі та замість очікування фактичного переповнення черги, як при "відкиданні хвоста", RED починає відкидати пакети з ненульовою імовірністю, коли середній розмір черги перевищить певне мінімальне граничне значення. Імовірнісний підхід до відкидання пакетів дозволяє бути впевненими в тому, що механізм RED відкине пакети усього лише декількох довільно обраних потоків, тим самим дозволяючи уникнути ефекту глобальної синхронізації.

Механізм раннього довільного виявлення RED націлений на:

• мінімізацію джитера затримки пакетів шляхом контролю за середнім розміром черги;

• запобігання ефекту глобальної синхронізації ТСР-трафіка;

• забезпечення неупередженого обслуговування трафіка, що характеризується короткочасними сплесками;

• строге обмеження максимального середнього розміру черги (шляхом уведення максимального порога).

Головна мета механізму RED полягає в мінімізації середнього розміру черги, а виходить, і результуючої затримки пакетів трафіка.

У рамках механізму RED уводиться ряд параметрів:

•

– мінімальне граничне значення розміру черги, при перевищенні якого чергою починається процес відкидання пакетів. Найменше значення, що рекомендується, пакетів;

•

– максимальне граничне значення, при перевищенні якого відкидаються всі пакети, які тільки-но надійшли. Значення, що рекомендується, ;

•

– це експонентний ваговий коефіцієнт, який бере участь в обчисленні середнього розміру черги і визначає відносний внесок попереднього середнього і поточного розміру черги (миттєвий розмір) у новий середній розмір черги, що обчислюється за формулою

, (1)

де рекомендоване значення

=9;

•

– знаменник граничної імовірності (mark probability denominator), який визначає імовірність відкидання пакетів при досягненні середнім розміром черги максимального граничного значення . У загальному випадку

, (2)

де рекомендоване значення

=10.

При реалізації алгоритму RED у залежності від співвідношень середньої довжини черги

і введених граничних значень можливі три ситуації (табл. 1). На рис. 1 наведений характерний для механізму RED графік залежності імовірності відкидання пакетів від середнього розміру черги .

Таблиця 1 – Дії механізму RED

Умова	Дія
<	Пакети не відкидаються ( =0).
< <	Частина пакетів відкидається. Імовірність відкидання прямо пропорційна збільшенню середнього розміру черги від мінімального до максимального граничного значення ( змінюється від 0 до ).
>	Усі нові пакети відкидаються ( =1).

Рисунок 1 – Графік залежності імовірності відкидання пакетів

( ) для механізму RED

Якщо ж середній розмір черги досить невеликий і знаходиться нижче мінімального граничного значення, механізм RED не здатний забезпечити істотних переваги в порівнянні з традиційними механізмами управління чергами. З іншого боку, при затяжному періоді перевантаження мережі поведінка механізму RED, незважаючи на довгу чергу і високе максимальне граничне значення, аналогічна поведінці класичного механізму "відкидання хвоста". Отже, основне призначення механізму RED полягає в згладжуванні сплесків трафіка і попередженні тривалого перевантаження мережі за допомогою повідомлення джерел трафіка про необхідність зниження інтенсивності передачі інформації. Якщо джерела виявлять здатність до взаємодії й одночасно зменшать інтенсивність переданого трафіка, це допоможе запобігти перевантаженню мережі. У іншому випадку середній розмір черги досить скоро досягне максимального граничного значення, що призведе до відкидання всіх пакетів, які надходять.

Фактично механізм довільного раннього виявлення RED базується на обчисленні середнього розміру черги

, що визначає припустимий рівень сплеску трафіку в черзі, та обчисленні імовірності відкидання пакетів , яка визначає частоту відкидання пакетів для заданого середнього розміру черги. Зверніть увагу, що при визначенні імовірності відкидання пакетів механізм RED обчислює не поточний, а експонентно зважений середній розмір черги (1). Використання механізмом RED середнього розміру черги обумовлено прагненням реагувати тільки на довготривале перевантаження мережі, а не на короткочасні сплески трафіка.

Під час розрахунку

досить важливим є правильний вибір вагового коефіцієнта . Збільшення експонентного вагового коефіцієнта призведе до домінування попереднього середнього розміру черги над її поточним розміром в аспекті обчислення нового середнього розміру черги . Навпаки, зменшення експонентного вагового коефіцієнта приведе до зростання значущості поточного розміру черги при обчисленні її нового середнього розміру.

Нижче наведена формула для розрахунку експонентного вагового коефіцієнта:

, (3)