Алгоритмы борьбы с перегрузкой.Когда количество пакетов, передаваемых одновременно по сети, превышает некий пороговый уровень, производительность сети начинает снижаться. Это называется

Алгоритмы борьбы с перегрузкой. Когда количество пакетов, передаваемых одновременно по сети, превышает некий пороговый уровень, производительность сети начинает снижаться. Это называется перегрузкой.За борьбу с перегрузкой отвечают сетевой и транспортный уровни. Сетевой уровень должен решить, что делать с лишними пакетами. Эффективный метод борьбы с перегрузкой — снижение нагрузки на сеть со стороны транспортного уровня.

Когда нагрузка на сеть приближается к пропускной способности, большие объемы трафика постепенно заполняют буферы маршрутизаторов, и в результате некоторые пакеты теряются. Потерянные пакеты расходуют часть пропускной способности, поэтому число доставленных пакетов оказывается ниже идеальной кривой. Это означает, что сеть перегружена.

Предотвращение перегрузки. Предотвращение перегрузки гарантирует, что сеть справится с предлагаемым ей трафиком. Это глобальный вопрос, включающий поведение всех хостов и маршрутизаторов.

Управление потоком относится к трафику между двумя конкретными станциями — отправителем и получателем. Задача управления потоком состоит в согласовании скорости передачи отправителя со скоростью, с которой получатель способен принимать поток пакетов.

Лучшее решение проблем перегрузки и управления потоком — добиться того, чтобы хост работал медленнее. Хост может получить просьбу замедлить передачу в двух случаях: когда с передаваемым потоком не справляется получатель или когда с ним не справляется вся сеть.

Подходы к борьбе с перегрузкой. Наличие перегрузки означает, что нагрузка на сеть (временно) превышает возможности (сетевых) ресурсов. Существует два возможных решения: увеличить ресурсы или снизить нагрузку. Обычно используют разные временные шкалы в зависимости от того, что требуется: предотвратить перегрузку или справиться с ней, если ее не удалось избежать. Временные шкалы подходов к борьбе с перегрузкой:

Обеспечение сети. Простой способ избежать перегрузки - построить такую сеть, которая соответствует передаваемому по ней трафику. Если часть пути, по которому пересылаются большие объемы данных, обладает низкой пропускной способностью, вероятно возникновение перегрузки.

Маршрутизация с учетом состояния трафика. Чтобы максимально эффективно использовать пропускную способность сети, маршруты могут строиться в соответствии со специальными схемами трафика, которые меняются в течение суток по мере того, как пользователи просыпаются и ложатся спать в различных временных зонах. Можно отвести трафик от загруженных линий, изменив весовые коэффициенты кратчайшего пути. В этом случае полезно разделять трафик, направляя его по разным линиям.

Управление доступом. Иногда увеличение пропускной способности оказывается невозможным. Тогда единственным средством борьбы с перегрузкой является снижение нагрузки. В сети виртуальных каналов новые соединения могут быть отклонены, если они приведут к перегрузке сети.

Регулирование трафика. Более сложный вариант: когда перегрузка неизбежна, сеть может послать сообщение обратной связи тому отправителю, чей трафик вызывает проблему. Сеть может попросить отправителя уменьшить трафик или же сделать это сама. Регулирование трафика (traffic throttling) требует обнаруживать зарождающуюся перегрузку. Маршрутизаторы должны следить за средней нагрузкой на сеть, временем ожидания в очереди и числом утерянных пакетов.

Сброс нагрузки. Если все остальные методы не работают, сеть вынуждена удалить пакеты, которые она не может доставить. Для этого используется общий термин сброс нагрузки (load shedding). Если правильно выбрать удаляемые пакеты, можно предотвратить затор.

Сдерживающие пакеты. Самый простой способ сообщить отправителю о перегрузке — сказать об этом прямо. При таком подходе маршрутизатор выбирает перегружающий пакет и отправляет источнику сдерживающий пакет (choke packet). Информация об источнике берется из задержанного пакета.

Явное уведомление о перегрузке. Вместо того чтобы создавать дополнительные пакеты, маршрутизатор может добавить специальную метку в любой передаваемый пакет, тем самым сообщая о перегрузке. Когда пакет будет доставлен, получатель поймет, что сеть перегружена, и добавит эту информацию в ответный пакет. Отправитель должен начать регулировать трафик.

Обратное давление на ретрансляционных участках. Результатом применения метода сдерживания трафика на ретрансляционных участках является максимально быстрое устранение перегрузки в самой горячей точке за счет использования большего объема буферной памяти промежуточных маршрутизаторов. Таким образом, перегрузка пресекается без потери пакетов.

Случайное раннее обнаружение. В действительности единственным достоверным сигналом о перегрузке сети служит утеря пакетов. Реакцией транспортных протоколов наподобие TCP на утерю пакетов при перегрузке является ответное снижение трафика от источника. Обоснование такой логики состоит в том, что TCP предназначен для проводных сетей, которые по сути своей являются очень надежными, и потеря пакетов в них чаще всего сигнализирует о переполнении буфера, а не об ошибках передачи. Эта ситуация и используется для уменьшения перегрузок. Если заставить маршрутизаторы сознательно терять пакеты еще до того, как ситуация станет безнадежной, то останется время на то, чтобы источник мог предпринять какие-то действия. Для определения условий, при которых следует начинать терять пакеты, маршрутизаторы постоянно высчитывают скользящее среднее длин своих очередей. Когда средняя длина очереди на какой-либо связи превышает пороговое значение, эта связь объявляется перегруженной и небольшая часть пакетов удаляется случайным образом. Именно случайный выбор пакетов увеличивает вероятность того, что самые быстрые отправители обнаружат утерю пакета; этот вариант является наилучшим, поскольку маршрутизатор не знает, какой именно источник является причиной большинства проблем в дейтаграммной сети. Отправитель заметит утерю пакета без всяких уведомлений, после чего транспортный протокол замедлит работу.

Таким образом, утерянный пакет несет ту же информацию, что и сдерживающий пакет, но неявно, то есть маршрутизатор обходится без отправки реального сигнала. Случайное раннее обнаружение используется в тех случаях, когда хосты не принимают явные уведомления.

Дата добавления: 2015-08-27