CHƢƠNG 2 : CÁC ĐẶC ĐIỂM CỦA CISCO QOS
2.3 Tránh tắc nghẽn
2.3.1. Cơ chế tránh tắc nghẽn.
Tránh tắc nghẽn là kỹ thuật giám sát tải trọng lƣu lƣợng mạng nhằm đoán trƣớc và ngăn chặn nghẽn mạch trọng mạng có “hiệu ứng nút cổ trai” thông qua biện pháp làm rớt gói. Khác với các cơ chế quản lý nghẽn nhƣ WFQ, CQ, PQ là thực hiện quản lý sự cố nghẽn và ƣu tiên lƣu lƣợng, thì ở tránh tắc nghẽn là một quá trình ngăn cản tắc nghẽn trƣớc khi nó xảy ra.
RED (Random Early Detection) là một thuật toán tránh tắc nghẽn rất hữu ích đặc biệt là đối với mạng truyền dẫn tốc độ cao.
Cisco IOS QoS sử dụng ứng dụng của RED để loại bỏ gói. Trong các thiết bị này nếu WRED không đƣợc cấu hình, thì các Router sẽ sử dụng cơ chế Tail Drop để loại bỏ gói.
Có 2 cơ chế tránh tắc nghẽn đó là: Tail drop
WRED ( Weighted Random Early Detection )
2.3.2. Tail drop:
Tail drop xử lý tất cả lƣu lƣợng nhƣ nhau mà không phân biệt giữa các lớp dịch vụ. Trong suốt quá trình tắc nghẽn các hàng đợi đầu vào luôn đƣợc làm đầy. Khi các hàng đợi đầu ra đầy các gói ở đuôi hàng đợi sẽ bị làm rớt cho tới khi quá trình tắc nghẽn đƣợc loại trừ. Quá trình làm rớt gói nhƣ vậy đƣợc gọi là "Tail drop"
2.3.3. WRED: 2.3.3.1. RED: 2.3.3.1. RED:
Phát hiện sớm ngẫu nhiên RED đƣợc tìm ra bởi Sally Floyd và Van Jacobson vào đầu những năm 90 của thập kỷ 20. RED đƣợc cấu hình nhƣ là một phƣơng thức để báo hiệu tắc nghẽn. RED điều khiển cỡ hàng đợi trung bình bằng cách thông báo cho 1 trạm giảm tốc độ hay ngừng truyền dữ liệu thông qua việc loại bỏ một phần lƣu lƣợng của trạm đó.
Khi quá trình tắc nghẽn xẩy ra RED bắt đầu làm rớt gói tại tốc độ mà đã đƣợc cấu hình trên giao diện đó.
Khả năng rớt gói dựa trên cơ sở ngƣỡng max, min. Khi hàng đợi trung bình vợt quá giới hạn min thì quá trình rớt gói bắt đầu xẩy ra. Tốc độ mất gói tăng tuyến tính với tốc độ tăng của hàng đợi và nó tăng cho tới khi đạt tới ngƣỡng tối đa. Khi vƣợt quá ngƣỡng này tất cả các gói sẽ bị rớt.
Giá trị nghƣỡng tối thiểu nên gán đủ lớn để tận dụng tối đa liên kết. Khi giá trị này đặt quá nhỏ có thể phát sinh rớt gói không cần thiết.
Khả năng làm rớt gói trong cơ chế RED có thể đƣợc mô tả nhƣ sau:
Min1 Max1 Min2 Max2
Có thể định nghĩa 6 mức
dịch vụ
Dịch vụ ƣu tiên cao hơn Dịch vụ chuẩn Có thể điều chỉnh đƣợc Cỡ hàng đợi trung bình Xác suất rớt gói 0 1
Hình 2.5: Xác suất rớt gói sử dụng RED
2.3.3.2. WRED:
WRED là phƣơng pháp tránh tắc nghẽn dựa trên việc tổ hợp các thuộc tính của thuật toán RED và ƣu tiên IP. WRED có thể lựa chọn loại bỏ lƣu lƣợng có mức ƣu tiên thấp khi trên giao diện bắt đầu xẩy ra quá trình tắc nghẽn và cung cấp các đặc tính tiêu chuẩn khác nhau cho các lớp dịch vụ khác nhau.
Với các giao diện đƣợc cấu hình sử dụng đặc tính RSVP, khi quá trình nghẽn xẩy ra WRED ƣu tiên các luồng RSVP hơn là các luồng dữ liệu khác trong quá trình làm mất gói để tránh tắc nghẽn.
Cũng giống nhƣ RED trong cơ chế của mình WRED làm mất gói một cách ngẫu nhiên, từ đó thông báo tới trạm gốc giảm tốc độ truyền dẫn. Nếu trạm gốc sử dụng TCP, nó sẽ làm giảm tốc độ của chính các gói đó cho tới khi tất cả các gói có thể đến đƣợc đích.
WRED làm rớt gói dựa trên giá trị ƣu tiên IP đƣợc gán cho mỗi gói. Các gói có giá trị ƣu tiên thấp hơn có khả năng bị làm rớt cao.
WRED khắc phục các điểm yếu của cơ chế Tail drop khi đầu ra giao diện có nguy cơ bị tắc nghẽn nó sẽ thực hiện lựa chọn làm mất một số gói thay vì chờ cho tới khi các hàng đợi đƣợc làm đầy mới thực hiện quá trình cắt gói. WRED tránh làm mất một
lƣợng lớn các gói trong tại một thời điểm từ đó nó cho phép các đƣợc truyền đƣợc sử dụng hữu ích tại mọi thời điểm.
WRED tránh đƣợc các vấn đề về sự đồng bộ xẩy ra khi sử dụng Tail drop để tránh tắc nghẽn. Sự đồng bộ toàn bộ là quá trình xẩy ra khi nhiều trạm TCP giảm tốc độ truyền dẫn để ngăn cản quá trình mất gói và cùng tăng tốc độ truyền dẫn trở lại khi khả năng tắc nghẽn đƣợc giảm đi. Cơ chế làm việc của WRED đƣợc minh họa nhƣ sau:
P hâ n lớ p Các gói đầu ra 10/16/2006 - 10/23/2006
Cơ chế kiểm tra rớt gói dựa trên: - Thông số bộ đệm hàng đợi. - Quyền ƣu tiên IP
10/16/2006 - 10/23/2006Tài nghuyên bộ đệm hàng đợi Lập lịch theo cơ chế FIFO Kiểm tra rớt gói
Hình 2.6: Nguyên lý hoạt động của WRED
Chú ý rằng WRED chỉ hữu ích khi phần lớn lƣu lƣợng là dữ liệu TCP/IP, khi đó các gói bị rớt sẽ phát sinh thông báo nghẽn mạch để từ đó trạm phát giảm tốc độ truyền dẫn của mình. Đối với các gói tin đƣợc đóng gói theo một giao thức khác sẽ trạm gửi có thể không phát hiện quá trình mất gói xẩy ra, nhƣ vậy có thể không ngăn chặn đƣợc quá trình nghẽn mạch.
Với các dữ liệu mà không thuộc dạng gói IP, WRED coi đó nhƣ là dữ liệu có mức ƣu tiên thấp nhất, precedence 0, bởi vậy khả năng bị mất gói của nó là cao hơn các dữ liệu IP.
Router sẽ tự động tính toán các thông số của WRED để xác định cỡ hàng đợi trung bình. Cỡ hàng đợi trung bình đƣợc tính trên cơ sở cỡ hàng đợi trung bình trƣớc và cỡ hàng đợi hiện tại. Giá trị của nó đƣợc tính theo công thức sau:
Trung bình = (Trung bình cũ * (1-2-n)) + (Cỡ hàng đợi mới * 2-n) n: là hệ số trọng số và có thể cấu hình đƣợc
Nên hệ số cho phù hợp nếu n quá lớn WRED sẽ không tác động để chống tắc nghẽn, các gói tin sẽ đƣợc gửi hoặc bị rớt nhƣ thể là không đƣợc cấu hình WRED. Còn nếu lựa chọn n quá nhỏ WRED sẽ phản ứng mãnh liệt với sự bùng nổ lƣu lƣợng tạm thời và có thể làm mất gói trong khi không thực sự cần thiết.
Chú ý rằng WRED không thể cấu hình trên cùng một giao diện với RSVP dựa trên CQ, PQ hay là WFQ.