Các giải thuật chống tắc nghẽn Các giải thuật chống tắc nghẽn Bởi: unknown Các giải thuật chống tắc nghẽn Khi có nhiều gói tin diện mạng (hoặc phần nó), hiệu hoạt động hệ thống bị giảm Tình trạng gọi “tắc nghẽn” Mô tả tắc nghẽn (H6.19) Hình H6.19 mô tả lại tượng tắc nghẽn Khi số lượng gói tin chạy mạng nằm ngưỡng cho phép, chúng phân phối đến đích (ngoại trừ gói tin bị lỗi), số lượng gói tin phân phối tỉ lệ thuận với số lượng gói tin phát lúc đầu Tuy nhiên, mật độ giao thông tăng cao, router không đáp ứng kịp chúng đánh số gói tin Điều có xu hướng làm cho vấn đề tắc nghẽn nghiêm trọng thêm Khi mà giao thông cực cao, hiệu hệ thống sụp đổ hoàn toàn không gói tin phân phát đến đích Có vài yếu tố góp phần gây tắc nghẽn Nếu nhiều luồng mang gói tin đến nút nhiều ngõ vào, tất gói tin cần ngõ ra, hàng 1/8 Các giải thuật chống tắc nghẽn đợi xuất Nếu không đủ nhớ để lưu gói tin hàng đợi này, số gói tin bị Tăng thêm nhớ giúp không gói tin hàng đợi, Nagle (1987) rằng: router có nhớ vô hạn, tắc nghẽn lại tồi tệ hơn! Lý mà gói tin đến đầu hàng đợi bị mãn kỳ (timed out), có nhiều phiên trùng với gói tin bên gởi gởi đến router, làm tăng thêm tải hướng đến đích gói tin Các xử lý chậm gây tắc nghẽn Nếu CPU router xử lý gói tin trung chuyển qua chậm, hàng đợi phát sinh, cho dù dung lượng đường nối vào vượt yêu cầu Tóm lại, đường truyền băng thông thấp gây tắc nghẽn Nâng cấp đường truyền lực xử lý xử lý router yếu gây tắc nghẽn Thành thử, nâng cấp phần mà toàn hệ thống đẩy tắc nghẽn từ nơi đến nơi khác mà Vấn đề phát sinh từ bất cân đối phận hệ thống, qua mà phận giữ cân với Các nguyên tắc chung để điều khiển tắc nghẽn Nhiều toán hệ thống phức tạp, ví dụ mạng máy tính, xem xét theo quan điểm lý thuyết điều khiển (control theory) Cách tiếp cận dẫn đến việc chia giải pháp thành hai loại: vòng đóng vòng mở (closed loop and open loop) Các giải pháp dạng vòng đóng cố gắng giải vấn đề tắc nghẽn cách đưa thiết kế tốt cho mạng, thực chất để đảm bảo tắt nghẽn không xảy Một mạng khởi động chạy, việc sửa chữa kỳ Các công cụ thực việc điều khiển kiểu vòng mở bao gồm việc định nên chấp nhận luồng giao thông mới, định bỏ qua gói tin bỏ qua gói Tất công cụ có đặc điểm chung chúng đưa định mà không quan tâm đến trạng thái hành mạng Ngược lại, giải pháp kiểu vòng đóng dựa quan niệm chu trình phản hồi thông tin Cách tiếp cận bao gồm phần: Giám sát hệ thống để phát nơi xảy tắc nghẽn Chuyển thông tin đến nơi cần có hành động ứng phó Điều chỉnh lại hoạt động hệ thống để khắc phục cố Nhiều kiểu đo lường sử dụng để giám sát mạng để phát tắc nghẽn Các kiểu đo lường thường dùng tỉ lệ gói tin bị bỏ qua thiếu không gian trữ đệm, chiều dài trung bình hàng đợi, số lượng gói tin bị mãn kỳ tái truyền, thời gian trì hoãn gói tin trung bình Trong tình huống, số đo tăng đồng nghĩa với việc tăng tắc nghẽn 2/8 Các giải thuật chống tắc nghẽn Bước thứ hai chu trình phản hồi chuyển thông tin tắc nghẽn từ điểm phát bị tắc nghẽn đến điểm có trách nhiệm xử lý tình Cách dễ router phát tắc nghẽn phát thông báo đến nút nguồn vừa gởi thông tin đến làm tắc hệ thống Dĩ nhiên, thông báo làm cho tắc nghẽn tăng thêm tạm thời Một cách thông báo tắc nghẽn khác là: Người ta dành riêng bit trường gói tin để trường hợp có tắc nghẽn, router bật bit trường lên gởi đến ngõ nhằm thông báo cho láng giềng biết Hoặc dùng cách phản hồi sau: Cho host router thường xuyên gởi gói tin thăm dò để hỏi thẳng tình hình tắc nghẽn Thông tin sử dụng để chuyến hướng vạch đường vòng qua khu vực bị tắc nghẽn Ví dụ thực tế: Một số đài phát thường phái số máy bay trực thăng bay vòng quanh thành phố để báo cáo lại trục đường bị tắc, từ thông báo đến thính giả giúp họ chuyển hướng lái xe tránh điểm nóng Sự diện tắc nghẽn đồng nghĩa với việc: tài nguyên hệ thống không đủ để tải gánh nặng thông tin truyền qua Vì ta nghĩ hai giải pháp: tăng tài nguyên giảm tải Ví dụ, mạng bắt đầu sử dụng đường điện thoại quay số để tạm thời tăng băng thông số điểm Trong hệ thống vệ tinh, việc tăng công suất truyền đồng nghĩa với việc cung cấp băng thông lớn Chia tách lưu lượng thông tin cho chúng chạy nhiều đường khác giúp tăng băng thông Cuối cùng, router dự phòng (thường để dự phòng tình router bị cố) mang chạy trực tuyến để tăng dung lượng truyền tải hệ thống tắc nghẽn nghiêm trọng xảy Tuy nhiên, ta tăng tài nguyên hệ thống lên nữa, tài nguyên tăng tối đa Cách thức để chống lại tắc nghẽn giảm tải Có nhiều cách giảm tải, ví dụ: từ chối phục vụ số người dùng, giảm cấp dịch vụ vài tất người dùng, buộc người dùng cung cấp lịch trình phát yêu cầu họ Các biện pháp phòng ngừa tắc nghẽn Tại tầng mạng, việc chọn sử dụng mạch ảo hay datagram tác động đến tắc nghẽn nhiều giải thuật điều khiển tắc nghẽn chạy mạch ảo Giải pháp “lập hàng đợi cho gói tin phục vụ chúng” liên quan đến việc router có hàng đợi cho ngõ vào, hàng đợi cho ngõ hay hai Nó liên quan đến trình tự xử lý gói tin hàng đợi ( round-robin hay dựa ưu tiên) Chính sách hủy bỏ gói tin gói tin cần bị hủy bỏ không không gian chứa Một sách tốt giúp làm giảm tắc nghẽn, ngược lại làm tắc nghẽn trầm trọng thêm Một giải thuật vạch đường tốt giúp tránh tắc nghẽn cách trải giao thông tất đường nối, giải thuật tồi đơn giản gởi nhiều thông 3/8 Các giải thuật chống tắc nghẽn tin lên đường tải tải Cuối cùng, việc quản lý thời gian sống gói tin phải đưa định gói tin sống hàng đợi trước bị hủy bỏ Thời gian sống dài làm trì trệ công việc lâu Nhưng thời gian sống ngắn, gói tin bị mãn kỳ (timed-out) trước chúng đến đích, dẫn đến việc tái truyền Điều khiển tắc nghẽn mạng dạng mạch ảo Một giải pháp đơn giản điều khiển cấp phép (admission control) Ý tưởng sau: có cảnh báo tắc nghẽn, hệ thống không thiết lập thêm mạch ảo đến cố qua Vì thế, lúc tắc nghẽn xảy ra, cố gắng thiết lập mạch ảo thất bại Lý do: cho phép nhiều người vào làm cho vấn đề trở nên trầm trọng Cách tiếp cận khác cho phép tạo mạch ảo cẩn trọng vạch đường cho mạch ảo vòng qua khu vực bị vấn đề tắc nghẽn Ví dụ, xem xét mạng hình H6.20, hai router bị tắc nghẽn (a) Một mạng bị tắc nghẽn (b) Mạng vẽ lại sau loại trừ điểm gây tắc nghẽn (H6.20) H6.20 (a) Một mạng bị tắc nghẽn (b) Mạng vẽ lại sau loại trừ điểm gây tắc nghẽn Giả sử host nối với router A muốn thiết lập nối kết tới host router B Thường nối kết chạy qua hai nút bị tắc nghẽn Để tránh chuyện này, vẽ lại mạng hình (b), bỏ qua router bị tắc nghẽn với đường nối chúng Đường chấm đường tránh tắc nghẽn Một chiến lược khác liên quan đến mạch ảo là: host mạng thỏa thuận với việc thiết lập mạch ảo Thỏa thuận thường bao gồm dung lượng đường 4/8 Các giải thuật chống tắc nghẽn thông tin, chất lượng dịch vụ yêu cầu thông số khác Để đảm bảo thực thỏa thuận, mạng dành riêng tài nguyên suốt đường mạch ảo qua Các tài nguyên bao gồm không gian bảng vạch đường buffer router, với băng thông đường nối Trong tình này, tắc nghẽn không xảy mạch ảo tất tài nguyên cần thiết đảm bảo sẵn dùng Kiểu dành riêng tài nguyên thực toàn thời gian phương thức hoạt động chuẩn, thực tắc nghẽn xảy Nếu thực toàn thời gian có hạn chế lãng phí tài nguyên Nếu đường truyền Mbps tận hiến cho mạch ảo, mạch ảo tiêu tốn Mbps, đường truyền đánh dấu đầy, cho dù có mạch ảo truyền hết công suất thời điểm Điều khiển tắc nghẽn mạng dạng Datagram Trong mạng dạng Datagram, router dễ dàng kiểm soát hiệu đường tài nguyên khác Ví dụ, gán cho đường nối biến thực u, với giá trị từ 0.0 đến 1.0, dùng phản ánh hiệu gần đường nối Để trì độ xác tốt cho u, mẫu hiệu tức thời f đường nối lấy thường xuyên, u cập nhật sau số a định router quên lịch sử gần nhanh Khi u vượt qua ngưỡng, đường rơi vào trạng thái “cảnh báo” Mỗi gói tin tới giữ lại chờ kiểm tra xem đường có trạng thái cảnh báo không Nếu có, số hành động thực hiện, thảo luận sau Các gói tin chặn (Choke Packets) Khi gói tin đến router ngõ trạng thái báo động, router gởi gói tin chặn ngược nút nguồn gởi gói tin Gói tin gặp tắc nghẽn nói đánh dấu để không làm phát sinh gói tin chặn khác Khi gói tin chặn đến nút nguồn, nút nguồn giảm lưu lượng thông tin đến điểm bị nghẽn X phần trăm Do vài gói tin đường đến đích bị nghẽn, sau nút nguồn nên bỏ qua gói tin chặn phát tiếp từ đích Sau giai đoạn trên, nút nguồn bỏ thêm khoảng thời gian để lắng nghe thêm gói tin chặn khác Nếu chúng tới, đường nối bị nghẽn, nút nguồn tiếp tục giảm dung 5/8 Các giải thuật chống tắc nghẽn lượng truyền Nếu không gói tin chặn chạy ngược nút nguồn thời gian lắng nghe, bước tăng lưu lượng truyền lên Gởi gói chặn bước ( Hop-by-Hop Choke Packets) Ở tốc độ cao qua khoảng cách xa, việc gởi gói tin chặn ngược nút nguồn không hiệu quả, phản ứng nút nguồn chậm Một cách tiếp cận khác làm cho gói tin chặn có tác dụng nút trung gian mà qua Hãy xem hình ví dụ 5.18(b) 6/8 Các giải thuật chống tắc nghẽn (a) Một gói tin chặn tác động lên nút nguồn (b) Một gói tin chặn tác động lên nút mà qua (H6.21 ) 7/8 Các giải thuật chống tắc nghẽn Ở hình 5.18(b), gói tin chặn vừa đến F, F liền giảm lưu lượng truyền đến D Tương tự, gói tin chặn đến E, E giảm lưu lượng truyền đến F Cuối gói tin chặn đến A lưu lượng giảm suốt tuyến đường từ A đến D Hiệu sơ đồ chặn bước giải phóng điểm bị nghẽn nhanh chóng Tuy nhiên giá phải trả tiêu tốn băng thông hướng lên cho gói tin chặn Nhưng lợi cuối chỗ, giải pháp bóp chết tắc nghẽn trứng nước 8/8 ... tăng tắc nghẽn 2/8 Các giải thuật chống tắc nghẽn Bước thứ hai chu trình phản hồi chuyển thông tin tắc nghẽn từ điểm phát bị tắc nghẽn đến điểm có trách nhiệm xử lý tình Cách dễ router phát tắc nghẽn. .. giảm tắc nghẽn, ngược lại làm tắc nghẽn trầm trọng thêm Một giải thuật vạch đường tốt giúp tránh tắc nghẽn cách trải giao thông tất đường nối, giải thuật tồi đơn giản gởi nhiều thông 3/8 Các giải. .. ví dụ 5.18(b) 6/8 Các giải thuật chống tắc nghẽn (a) Một gói tin chặn tác động lên nút nguồn (b) Một gói tin chặn tác động lên nút mà qua (H6.21 ) 7/8 Các giải thuật chống tắc nghẽn Ở hình 5.18(b),