KNOW INTUIT, Лекция, Качество на услугата (QoS)
Управление на задръстванията и механизми за опашка
Най-често задръстванията на мрежата възникват на кръстовищата на мрежи с различна честотна лента чрез комутатори. В случай на претоварване на мрежата, пакетите с данни започват да се буферират и разпределят в опашки. Редът, в който пакетите на опашка се предават през изходния интерфейс въз основа на техния приоритет, се определя отмеханизма за опашка, който ви позволява да управлявате честотната лента на мрежата, когато възникне задръстване.
Механизмът за управление на претоварване (Управление на претоварване) включва следните механизми за опашка:
- FIFO механизъм (First-In, First-Out);
- приоритетни опашки ( Priority Queuing );
- претеглена кръгла система (WRR);
- персонализирани опашки (Custom Queueing).
Суичовете на D-Link използват претеглен кръгов режим, приоритетни опашки и комбинации от тези методи за опашка.
Механизмът за опашка FIFO (First In, First Out) предава пакети, поставени на опашка в реда, в който са влезли в опашката. Този механизъм не предоставя класификация за пакети и ги третира като принадлежащи към един и същ клас.
Опашка със строг приоритетозначава, че трафикът се предава стриктно според приоритета на изходните опашки. Този механизъм предвижда наличието на 4 опашки - с висок, среден, нормален и нисък приоритет на обслужване. Пакетите в опашката с висок приоритет се обработват първи. Пакети от следващ приоритет на услугатаопашките ще започнат да се предават едва след като опашката с висок приоритет е празна. Например, пакетите от опашката със среден приоритет няма да бъдат предадени, докато не бъдат обслужени пакетите от опашката с висок приоритет. Пакетите от опашката с нормален приоритет няма да се предават, докато опашката със среден приоритет не е празна и т.н.
Трябва да се отбележи, че на пакетите в опашка с висок приоритет винаги се дава предимство за обслужване, независимо от броя на пакетите в други опашки и времето, изминало от предаването на последния пакет от опашката с нисък приоритет. В някои случаи това може да доведе до "замръзване" в услугата на трафик с нисък приоритет, т.е. пакети от опашки с нисък приоритет няма да бъдат обработвани дълго време.
По подразбиране превключвателите на D-Link са конфигурирани с опашки със строг приоритет.
Друг механизъм за опашка еWeighted Round Robin(WRR). Този механизъм преодолява основния недостатък на опашките с приоритет, като гарантира, че опашките се обработват според зададеното им тегло и че честотната лента е достъпна за пакети от опашки с нисък приоритет.
Опашките се обработват по кръгов начин, като се започне с опашката с най-висок приоритет. От всяка непразна опашка се прехвърля определено количество трафик, пропорционално на зададената й тежест, след което се извършва преход към следващата опашка в низходящ ред по приоритет и т.н. кръгъл.
Механизъм за предотвратяване на претоварване
Избягване на задръстваниятае процесът на селективно изпускане на пакети, за да се избегне претоварването на мрежата, когато изходните опашки достигнатнеговата максимална дължина (в опаковки).
Традиционната политика за обработка на пакети от комутатори в случай, че всички изходни опашки са пълни, е тяхното премахване, което продължава, докато дължината на опашките бъде намалена поради предаването на пакетите в тях. Този алгоритъм за контролиране на дължината на изходните опашки се нарича"Tail-Drop". Пускането на пакет ще служи като сигнал за претоварване на мрежата към източника на TCP връзката. няма да получи потвърждение за доставка на пакет от получателя на TCP връзката. В този случай той ще намали скоростта на предаване, като намали размера на прозореца на задръстване до един сегмент и ще рестартира алгоритъмабавен старт.
Тъй като превключвателят обработва много TCP потоци едновременно, падането на пакети ще сигнализира за задръстване към хиляди източници на TCP връзка, което ще забави скоростта на трансфер. В този случай почти всички източници на TCP връзки ще използват едни и същи таймери за забавяне, преди да започнат да увеличават скоростта на трансфер. Стойностите на тези таймери ще достигнат лимита си почти едновременно, което ще доведе до увеличаване на трафика и препълване на опашките, което ще доведе до изпускане на пакети и целият процес ще се повтори отново.
Процесът, при който всеки източник на TCP връзка намалява и увеличава скоростта на предаване едновременно с други източници на TCP връзка, се наричаефект на глобална синхронизация. Ефектът от глобалната синхронизация води до неефективно използване на честотната лента, както и до увеличаване на забавянето при предаване на пакети.
За да разрешите проблема с поведението на източниците на TCP връзка по време на изпускане на пакет, произволноранно откриване (Случайно ранно откриване, ЧЕРВЕНО) .
За разлика от алгоритъма за опашка, алгоритъмът RED премахва входящите пакети вероятностно въз основа на оценка на средния размер на опашката. Той не чака, докато опашките се запълнят, но започва да изпуска пакети с известна вероятност, когато средният размер на опашката надвиши определена минимална прагова стойност. Това избягва ефекта на глобалната синхронизация, т.к няма да бъдат премахнати всички пакети, а само пакети от произволно избрани потоци.
Суичовете на D-Link поддържатПросто случайно ранно откриване (SRED), което е базирана на ASIC версия на RED, която произволно отхвърля входящите „цветни“ пакети. "Оцветяването" на пакетите ви позволява да прилагате различни политики за пакетни услуги (различна вероятност за изпадане) въз основа на техните приоритети. Така че пакетите, "оцветени" в зелено, имат най-висок приоритет. Пакетите "боядисани" в жълто - среден, червен - най-нисък приоритет.
Алгоритъмът SRED ви позволява да зададете два прага на размера за всяка опашка - минимален и максимален. Ако дължината на опашката е по-малка от минималния праг, тогава пакетите ще бъдат поставени на опашка. Ако размерът на опашката ще бъде в интервала между минималните и максималните прагови стойности, т.е. Ако се наблюдава умерено задръстване, тогава пакетите, "оцветени" в червени и жълти цветове, ще бъдат отхвърлени с определена вероятност. Ако дължината на опашката надвишава максималната прагова стойност, тогава пакети от произволен цвят ще бъдат отхвърлени с дадена вероятност. Тези. алгоритъмът SRED предоставя възможност за повече настройкасилно отпадане на трафик пакети с нисък приоритет и по-малко интензивно отпадане на трафик пакети с висок приоритет.
В комутаторите на D-Link, когато конфигурирате SRED, има избор от осем скорости на падане на пакети (вероятности):