Để kiểm tra các tính chất của DCTCP, ta thực hiện thử nghiệm kịch bản đơn giản với một mạng gồm có 3 nút A, B, C cùng nối với một switch. Trong kịch bản này ta sẽ đánh giá kích thƣớc hàng đợi tại switch, thông lƣợng truyền và sự điều chỉnh cửa sổ tắc nghẽn của các bên gửi.
53
Hình 24 – Mạng mô phỏng 3 nút
Liên kết giữa switch và các nút có bandwidth 100Mbps, delay 2ms. Do hạn chế phần cứng của công cụ Mininet nên để đảm bảo độ tin cậy trong kết quả mô phỏng cần có có sự khác biệt so với thực tế môi trƣờng Data Center, cụ thể là bandwidth của các liên kết trong mô phỏng là nhỏ hơn thay vì 1Gbps hay 10Gbps.
Các liên kết giữa nút và switch có delay 2ms nên thời gian RTT giữa các nút từng đôi một là: RTT ≈ 2(2+2) = 8 ms.
Switch có kích thƣớc bộ nhớ đệm tối đa là 425 gói tin và ngƣỡng đánh dấu K = 30 gói tin. Kích thƣớc mỗi gói tin là 1500 Bytes.Tức là khi chiều dài hàng đợi của switch tại một liên kết nào đó vƣợt quá ngƣỡng K thì các gói tin đến liên kết đó sẽ bị đánh dấu CE trong trƣờng IP Header.
Trên 2 nút A, B ta tạo ra 2 luồng lớn cùng gửi đến nút C, bằng công cụ Iperf.Tổng băng thông của 2 luồng gửi lớn hơn băng thông của liên kết giữa nút C với switch nên liên kết này đƣợc gọi là Bottleneck-link (thắt cổ chai). Thời gian thực hiện là 120s, sử dụng các công cụ giám sát Monitor tích hợp sẵn trong Mininet để lƣu các số liệu và biểu diễn trên đồ thị. Ta nhận đƣợc các kết quả sau:
4.5.1 Chiều dài hàng đợi
Giải thuật TCP thông thƣờng sẽ cho phép bên gửi thăm dò khả năng chứa gói tin của mạng bằng cách tăng số lƣợng gói tin gửi trong 1 RTT lên dần dần cho đến khi
54
xảy ra hiện tƣợng mất gói, khi đó chiều dài hàng đợi bằng kích thƣớc bộ nhớ đệm tối đa của switch nên các gói tin đến đều bị bỏ đi, lúc đó Sender tiến hành giảm tốc độ gửi một nửa. Vì vậy TCP Sender luôn sử dụng tối đa khả năng lƣu giữ gói tin tại bộ nhớ đệm của switch nên chiều hàng đợi tại switch luôn lớn và số lƣợng gói tin trong hàng đợi luôn dao động xung quanh 425 gói tin.
Hình 25 – So sánh chiều dài hàng đợi giữa TCP và DCTCP
Ngƣợc lại, giải thuật DCTCP sẽ luôn duy trì hàng đợi ở switch tại mức dao động xung quanh ngƣỡng K = 30 gói tin (hình bên phải). Bởi vì khi hàng đợi ở switch có chiều dài vƣợt quá K thì các gói tin gửi đến sẽ bị đánh dấu bởi ECN và DCTCP Sender sẽ nhận đƣợc cảnh báo và giảm tốc độ gửi xuống.
Nhƣ vậy, giải thuật DCTCP cho phép sử dụng các switch có kích thƣớc bộ nhớ đệm nhỏ - giảm chi phí trong khi vẫn cho hiệu quả tƣơng đƣơng.
4.5.2 Thông lƣợng truyền tải
Giải thuật TCP thông thƣờng sẽ cho phép Sender thăm dò khả năng lƣu giữ gói tin của switch cho đến khi làm đầy bộ nhớ đệm của switch rồi giảm tốc độ gửi đi một nửa. Vì vậy các TCP Sender gửi đi rất nhiều gói tin nên luôn tận dụng tối đa băng thông của liên kết thắt cổ chai. Do đó TCP đạt thông lƣợng tối đa khi truyền tải.
55
Hình 26 – So sánh throughput giữa TCP và DCTCP
Trên hình cho thấy giải thuật DCTCP vẫn đạt đƣợc thông lƣợng truyền tải cao (xấp xỉ 99%) nhƣ giải thuật TCP thông thƣờng. Sở dĩ đạt đƣợc nhƣ vậy là vì DCTCP sử dụng switch luôn duy trì mức chiếm giữ hàng đợi nhỏ, hiện tƣợng mất gói ít xảy ra và mức độ giảm của cửa sổ gửi của Sender tùy theo mức độ tắc nghẽn tại switch.
4.5.3 Sự thay đổi kích thƣớc của cửa sổ tắc nghẽn CWND
Giải thuật TCP thông thƣờng sẽ cho phép Sender thăm dò khả năng lƣu giữ gói tin của switch cho đến khi làm đầy bộ nhớ đệm của sw itch rồi giảm tốc độ gửi đi một nửa. Vì vậy cửa sổ tắc nghẽn của TCP Sender có hình răng cƣa để thể hiện hình thái “tăng chậm, giảm sâu”.
56
Hình 27 – So sánh sự thay đổi cwnd của TCP và DCTCP
Giải thuật DCTCP sử dụng tính năng ECN của switch nên các Sender dự đoán đƣợc tình trạng tắc nghẽn tại switch một cách rõ ràng và khi có tắc nghẽn (chiều dài hàng đợi switch vƣợt quá ngƣỡng K) thì các Sender không giảm đột ngột nhƣ giải thuật TCP mà giảm tùy theo mức độ tắc nghẽn nhiều hay ít. Nhƣ vậy, cửa sổ tắc nghẽn của DCTCP Sender thay đổi đều đặn, dần dần (Steady State).