X là biến ngẫu nhiên thể hiện số lượng các gói đến sau một gói được đánh dấu cho tớ
3.5.3.2 Hoạt động của WRED
Bằng việc loại bỏ sớm các gói trước khi các chu kì có độ tắc nghẽn cao xảy ra, WRED sẽ thông báo về cho nguồn phát các gói biết để giảm tốc độ truyền dẫn. Nếu
nguồn phát các gói sử dụng TCP thì nó giảm tốc độ truyền gói cho tới khi các gói đạt được đến đích, lúc này chỉ thị tắc nghẽn sẽ thông báo là tắc nghẽn đã bị loại bỏ.
Nhìn chung WRED loại bỏ các gói có lựa chọn dựa trên trường IP Precedence. Các gói có trường IP Precedence cao thì ít bị loại bỏ hơn các gói có IP Precendece thấp. Do đó các gói có độ ưu tiên cao hơn thì xác suất được truyền đi cũng cao hơn. WRED giảm cơ hội loại bỏ đuôi do các gói bị loại bỏ đều được lựa chọn khi giao diện đầu ra bắt đầu có dấu hiệu tắc nghẽn. Bằng cách loại bỏ một số gói sớm hơn là chờ cho hàng đợi đầu mới loại bỏ gói nên WRED tránh loại bỏ một số lượng lớn các gói tại cùng một thời đểm và tối thiểu hoá có hội xảy ra đồng bộ trên diện rộng. Do đó WRED cho phép sử dụng hiệu quả các đường truyền tại mọi thời điểm.
Thêm vào, WRED cho phép loại bỏ thống kê nhiều gói hơn tại một nhóm nhiều người sử dụng hơn là nhóm có ít người sử dụng. Do đó, các nguồn lưu lượng mà tạo ra phần lớn lưu lượng thì giảm chậm hơn các nguồn lưu lượng tạo ra ít lưu lượng hơn. Không giống như loại bỏ phần đuôi trong cơ chế tránh tắc nghẽn WRED tránh được các vấn đề xảy ra trên toàn thể các luồng. Đồng bộ toàn thể luồng được biểu thị bằng việc khi các host đa luồng TCP giảm tốc độ truyền dẫn để đáp ứng quá trình loại bỏ gói, sau khi tắc nghẽn được giảm thì chúng sẽ đồng loạt tăng lại tốc độ truyền dẫn.
Hình 3.11:Mô phỏng hoạt động của WRED
WRED chỉ thực sự hiệu quả khi phần lớn lưu lượng là lưu lượng TCP/IP. Trong TCP các gói bị loại bỏ dùng để chỉ thị tắc nghẽn do đó nguồn phát gói sẽ giảm bớt tốc độ truyền dẫn của nó. Còn đối với các giao thức khác thì các nguồn phát gói có thể đáp ứng hoặc gửi lại các gói tại cùng một tốc độ, do vậy mà chúng không làm giảm sút được tắc nghẽn.
WRED gán cho các lưu lượng không phải là luồng IP giá trị Precedence 0, giá trị ưu tiên thấp nhất. Do đó mà các lưu lượng không phải là IP thường bị loại bỏ hơn. Chức năng loại bỏ các gói này áp dụng khác nhau đối với các lớp lưu lượng khác nhau tuỳ thuộc vào mức độ ưu tiên.
Để hiểu rõ hơn về hoạt động của WRED ta đi vào thuật toán WRED. Lấy ví dụ đơn giản:
Giả sử cho hàng đợi có đầu ra đơn, cấu hình chuyển mạch bao gồm WRED có mức ngưỡng 50% cho tất cả các lưu lượng best effort có giá trị DSCP lớn hơn 20, và 80% cho tất cả các lưu lượng có giá trị DSCP trong khoảng 20-30. Trong ví dụ này chuyển mạch sẽ loại bỏ các gói có giá trị DSCP dưới 20 khi đầu ra hàng đợi đạt mức 50%. Nếu hàng đợi tiếp tục được thêm vào quá 80%, thì chuyển mạch bắt đầu loại bỏ các gói có giá trị DSCP lớn hơn 20. Kết quả cuối cùng là tầng chuyển mạch sẽ loại bỏ ít nhất các gói có độ ưu tiên cao.
Hình 3.14: Thuật toán WRED
Chính sách tốt nhất là đưa ra hàng đợi có độ ưu tiên chặt cho các lưu lượng có độ ưu tiên cao và sử dụng WRED để duy trì các hàng đợi này cho các lưu lượng dữ liệu. Đối với các chuyển mạch hỗ trợ chức năng loại bỏ đuôi và cấu hình WRED, thì các cấu hình thay đổi phụ thuộc vào số lượng các hàng đợi đầu ra và các modul đường truyền hỗ trợ các mức ngưỡng tối thiểu có thể cấu hình được. Mức ngưỡng tối thiểu chỉ thị độ sâu hàng đợi mà tại mức đó không có gói nào bị loại bỏ.
Trong hình dưới đây thì các gói không bị đánh dấu có giá trị ngưỡng nhỏ nhất là min1th,và giá trị ngưỡng lớn nhất là max2th. Các gói bị đánh dấu có các giá trị ngưỡng min2th, max2th. Do các gói chưa bị đánh dấu có khả năng được truyền cao hơn nên được ưu tiên đưa vào hàng đợi nhiều hơn là các gói đã bị đánh dấu ,do đó giá trị min1th > min2th ,và max1th > max2th. Giá trị maxp là xác suất loại bỏ các gói đỉnh của các gói không bị đánh dấu. Khi có hiện tượng tắc nghẽn thì xác suất loại bỏ các gói đã bị đánh
dấu sẽ tăng dần đến 1, còn các gói chưa bị đánh dấu thì xác suất chỉ tăng đến maxp, nếu vẫn không khắc phục được tắc nghẽn thì sẽ tiếp tục tăng đến 1.
Hình 3.15 : Tính năng đánh dấu các gói có thể chỉnh sửa chức năng loại bỏ gói
Kích thước hàng đợi trung bình trong thuật toán WRED
Thiết bị định tuyến tự động quyết định các tham số được sử dụng trong các toán WRED. Kích thước hàng đợi trung bình dựa trên kích thước hàng đợi trung bình trước đó và kích thước hàng đợi trung bình hiện tại.
Công thức:
Average = (avg cũ * (1 – 2-n)) + (kích thước hàng đợi hiện tại * 2-n) n : tác nhân trọng số theo luỹ thừa.
Với các giá trị n lớn thì kích thước trung bình trước đó trở nên quan trọng.
Nếu giá trị n quá lớn thì WRED không có tác dụng đối với tắc nghẽn. Lúc này các gói sẽ bị loại bỏ hoặc được gửi như thể WRED không có hiệu quả. Kích thước hàng đợi trung bình không nên thay đổi quá nhanh. Tiến trình WRED sẽ bắt đầu loại bỏ các gói chậm, nhưng nó có thể tiếp tục loại bỏ các gói tại thời điểm sau khi kích thước hàng đợi thực giảm xuống dưới mức ngưỡng nhỏ nhất. Nhưng nếu n quá nhỏ thì WRED sẽ phản ứng quá mạnh với các bó lưu lượng tạm thời, và việc loại bỏ lưu lượng là không cần thiết.
Ta có thể cấu hình WRED tại cùng một giao diện như bộ xử lý chuyển mạch thiết bị định tuyến (RSP) trên cơ sở CQ, hàng đợi ưu tiên (PQ), hay hàng đợi cân bằng có trọng số(WFQ). Regular packets 0 Minth2 Min th1 Maxth2 Maxth1 100% 1 Unmarked maxp D ro p Pr ob ab ili ty Queue Occupancy Marked packet
WRED phục vụ cho các dịch vụ phân biệt(DS)
WRED dành riêng cho dịch vụ DS là phần mở rộng của WRED có khả năng hỗ trợ dịch vụ phân biệt và các AFPHB. Tính năng này cho phép các khách hàng thực hiện AFPHB bằng việc đánh dấu các gói theo giá trị DSCP và sau đó ấn định các xác suất loại bỏ ưu tiên cho các gói này. Tính năng này chỉ được sử dụng với các gói IP. WRED dùng cho DS cho phép WRED sử dụng các giá trị DSCP khi nó tính toán xác suất loại bỏ một gói. Loại này có thêm hai câu lệnh: random-detect dscp và dscp. Ngoài ra nó còn có hai luận điểm liên quan: luận điểm trên cơ sở dscp,và trên cơ sở prec. Luận điểm trên cơ sở dscp cho phép WRED sử dụng giá trị DSCP của gói khi nó tính toán xác suất loại bỏ gói. Sau khi sử dụng dscp thì sử dụng lệnh random-detect dscp để thay đổi các mức ngưỡng minth, maxth của các gói theo giá trị DSCP. Còn luận điểm prec cho phép WRED sử dụng giá trị các trường IP Precedence để tính toán xác suất loại bỏ gói. Nếu đã sử dụng dscp thì không thể sử dụng prec với cùng một câu lệnh.