Mặc dự hoạt động tốt hơn so với DropTail, song RED cũng cú nhược điểm, trong đú nhược điểm khỏ quan trọng là nhạy cảm với mức dữ liệu đưa lờn mạng. Sự thay đổi avg dẫn đến thay đổi độ trễ trung bỡnh khiến cho chất lượng dịch vụ khụng ổn định và khú đoỏn trước được.
Để khảo sỏt hoạt động của RED khi mức độ tải dữ liệu lờn mạng thay đổi, trong thớ nghiệm tạo ra một sự tăng nhanh mức tải dữ liệu lờn mạng bằng cỏch tăng số nguồn truyền tin trong một khoảng thời gian ngắn. Tương tự, sự giảm mức độ tải dữ liệu thực hiện bằng cỏch tắt một số nguồn truyền tin trong một khoảng thời gian ngắn.Thớ nghiệm này vẫn sử dụng cấu hỡnh mạng như thớ nghiệm trờn. Ba nguồn truyền tin được khởi động trong 0.3s đầu. Đến thời điểm 10s, 7 nguồn truyền tin cũn lại lần lượt được khởi động cỏch nhau 0.1s để tạo ra một sự tăng mức độ tải dữ liệu lờn mạng. Tới thời điểm 20s, 7 nguồn
truyền tin bị tắt đi cỏch nhau 0.1s, tạo ra sự giảm mức dữ liệu đưa lờn mạng. Thớ nghiệm chạy với wq=0.002, maxp=0.01. Sự biến đổi của kớch thước hàng đợi tức thời và kớch thước hàng đợi trung bỡnh thể hiện trờn hỡnh 5.10.
Cú thể nhận thấy trờn hỡnh 5.10 avg khụng vượt ra khỏi vựng {minthresh,maxthressh} trong giai đoạn đầu, khi mức độ tải dữ liệu lờn mạng khỏ thấp (chỉ cú 3 nguồn truyền tin hoạt động). Kết quả này khụng cú được trong hỡnh 5.14-5.17 , khi một số lượng lớn nguồn truyền tin cựng hoạt động. Đõy cũng chớnh là một sự nhạy cảm với mức độ tải dữ liệu lờn mạng.
avg biến đổi khỏ mạnh rồi tiến tới trạng thỏi khỏ ổn định ở khoảng 5s, dao động quanh giỏ trị 16. Tại thời điểm 10s, mức độ tải dữ liệu tăng lờn khỏ cao, avg lại biến đổi và đạt đến trạng thỏi ổn định sau khoảng 3-4s và dao động quanh giỏ trị mới vào khoảng 19. Như vậy sự tăng mức độ tải dữ liệu lờn mạng đó khiến avg tăng lờn, kộo theo độ trễ trung bỡnh tăng lờn. Mặt khỏc sự tăng mức độ tải dữ liệu cũn khiến cho kớch thước hàng đợi tức thời dao động mạnh hơn. Tuy nhiờn nú khụng gõy ảnh hưởng nhiều đến độ trễ trung bỡnh và khụng được xem xột kĩ trong phần này.
Hỡnh 5.10 : Hoạt động của RED khi mức độ dữ liệu tải lờn mạng thay đổi
Tại thời điểm 20s, mức độ tải dữ liệu lại hạ
xuống nhanh. Kết quả là avg giảm mạnh rồi sau đó
tiến dần đến trạng thái ổn định sau khoảng 5s, dao động quanh giá trị khoảng 17. Mặc dù có thể coi mức độ tải dữ liệu lên mạng gần bằng giai đoạn 0-10s (số nguồn truyền tin giống nhau), nh-ng giá trị trung gian của avg trong giai đoạn 25-31s lớn hơn so với giai đoạn 5-10s. Điều này có thể do giai đoạn 10-20s vẫn còn gây ảnh h-ởng giai đoạn 20-31s với trọng số
rất nhỏ (do số mũ t-ơng ứng trong công thức tính avg
cao), còn giai đoạn 0-10s không bị ảnh h-ởng nào do tr-ớc đó kích th-ớc hàng đợi bằng 0.
5.1.3 Sự nhạy cảm với thông số của RED
Ngoài tính chất nhạy cảm với mức độ tải dữ liệu lên mạng nh- đã minh họa trong thí nghiệm trên, RED còn có nh-ợc điểm khác là nhạy cảm với các thông số thiết lập hoạt động của nó, trong đó quan trọng nhất
phải kể đến thông số maxp. Thông số wq có phạm vi lựa
chọn khá nhỏ nh-ng cũng ảnh h-ởng đến hoạt động của RED. Nh-ợc điểm này khiến cho ng-ời quản trị mạng rất khó khăn trong việc thiết lập cấu hình RED cho phù hợp với cấu trúc mạng của họ và đạt đ-ợc phạm vi mong muốn cho một số thông số quyết định đến chất l-ợng dịch vụ.
Theo nh- lí thuyết thì wq ảnh h-ởng đến tốc độ hội tụ của avg cũng nh- mức độ dao động của nó và khả năng dự đoán tắc nghẽn của RED. Trong thí nghiệm này tr-ớc hết xem xét ảnh h-ởng của wq với maxp cố định. Giá trị maxp đ-ợc cố định là 0.01 và ba giá trị wq đ-ợc khảo sát là 0.0005, 0.002 và 0.02. Kết quả thể hiện trong các hình từ 5.11 đến 5.13 với các giá trị 0.0005, 0.02 và so sánh hoạt động của ba giá trị khảo sát. Kết quả với wq=0.002 đã đ-ợc thể hiện trong hình 5.10 của thí nghiệm tr-ớc.
Cũng theo lí thuyết, maxp ảnh h-ởng đến tốc độ
loại bỏ gói tin và do đó nó ảnh h-ởng đến khả năng
avg v-ợt lên trên maxthresh cũng nh- vùng hoạt động
đ-ợc cố định là 0.002, phù hợp với cấu hình mạng nh-
đã phân tích trong thí nghiệm một. Ba giá trị maxp
đ-ợc khảo sát là 0.01, 0.1 và 0.2. Kết quả thể hiện trong các hình từ 5.14 đến 5.17. Hình 5.18 so sánh
avg ứng với ba giá trị maxp này với nhau.
Kết quả trong hình 5.11 cho thấy khi wq nhỏ, giá
trị avg dao động khá ít và biến đổi rất chậm, avg
hội tự sau một khoảng khá dài. Giá trị 0.02 trong
hình 5.12 cho thấy với wq quá lớn, avg gần nh- trùng
với kích th-ớc hàng đợi tức thời, do đó không phản ánh đúng giá trị hàng đợi trung bình thực tế, hay không phản ánh đúng mức độ tắc nghẽn trong khoảng thời gian dài. Giá trị này khiến cho các tắc nghẽn nhất thời không bị lọc bỏ, khiến cho tốc độ loại bỏ gói tin cao không cần thiết và thông l-ợng bị giảm
khá mạnh, thể hiện ở mức avg trung bình khá thấp và
có tỉ lệ thời gian nhỏ hơn minthresh khá lớn.
Nếu nhìn từ kết quả hoạt động của RED với hai giá (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
trị wq là 0.0005 và 0.002 ta thấy giá trị 0.0005 tốt
hơn. Giá trị của wq càng nhỏ, avg càng ít biến động
nh-ng lại cũng hội tụ chậm hơn, và đặc biệt là RED sẽ không phản ứng kịp thời với trạng thái tắc nghẽn
bắt đầu xuất hiện. Hơn nữa giá trị wq nhỏ còn khiến
cho avg có nhiều khả năng v-ợt lên maxthresh khi mức
độ tải dữ liệu lên mạng tăng và làm cho giá trị của
trung bỡnh ứng với wq=0.0005 cao hơn một chỳt so với wq=0.002 và avg hội tụ chậm hơn một chỳt so với wq=0.002.
Hỡnh 5.12 :Kớch thước hàng đợi của RED với wq=0.02
Hỡnh 5.14 :Kớch thước hàng đợi của RED với maxp=0.01
Hỡnh 5.16 :Kớch thước hàng đợi của RED với maxp=0.2
Giỏ trị maxp cũng ảnh hưởng rất nhiều đến khả năng hoạt động của RED. Hỡnh 5.14 cho thấy với maxp nhỏ (0.01), giỏ trị avg biến thiờn khỏ nhanh và tập trung ở vựng gần với maxthresh. Giỏ trị maxp nhỏ khiến cho tốc độ loại bỏ gúi tin khi avg nằm trong vựng {minthresh,maxthresh} cũng nhỏ. Tuy nhiờn nếu mức dữ liệu tải lờn mạng lớn, tốc độ loại bỏ gúi tin nhỏ sẽ khiến avg dễ vượt quỏ maxthresh. Khi avg vượt qua maxthresh, toàn bộ cỏc gúi tin đến sẽ bị loại bỏ cho đến khi avg giảm xuống dưới maxthresh, tốc độ loại bỏ gúi tin trong giai đoạn này bị tăng cao. Kết quả là tốc độ loại bỏ gúi tin nhỏ nhưng khụng ổn định. Giai đoạn tăng cao của tốc độ loại bỏ gúi tin càng kộo dài nếu
wq càng nhỏ.
maxp nhỏ cũn làm cho avg trung bỡnh cao, khiến cho thụng lượng trung bỡnh cao nhưng độ trễ trung bỡnh cũng cao. Kết quả so sỏnh trong hỡnh 5.17 cho thấy maxp càng lớn thỡ avg càng nhỏ. maxp càng lớn thỡ avg càng hoạt động ở vựng gần với minthresh, dẫn đến mức avg trung bỡnh nhỏ, kộo theo thụng lượng nhỏ và độ trễ trung bỡnh nhỏ. Tuy nhiờn kết quả cụ thể cũn tựy thuộc cả vào mức độ dữ liệu tải lờn mạng. Khi mức độ tải dữ liệu lờn mạng thấp, giỏ trị maxp=0.2 cú thể là quỏ lớn, khiến cho hiệu suất mạng thấp. Nhưng nếu mức tải dữ liệu lờn mạng cao, giỏ trị maxp=0.2 cú thể lại phự hợp, cho phộp mạng đạt được hiệu suất ở mức phự hợp, hoặc thậm chớ giỏ trị này lại khụng đủ lớn nếu mức tải dữ liệu lờn mạng quỏ cao.
Như vậy việc chọn giỏ trị maxp phụ thuộc cả vào mức dữ liệu tải lờn mạng và mức trễ trung bỡnh mà người quản trị mạng mong muốn. Sự thay đổi mức độ tải dữ liệu lờn mạng khiến cho giỏ trị maxp phải liờn tục được cập nhật nếu muốn giữ mức trễ trung bỡnh ớt thay đổi. Đõy chớnh là ý tưởng cơ bản cho thuật toỏn RED thớch nghi : "thay đổi maxp tự động theo mức tải dữ liệu lờn mạng".
Qua ba thớ nghiệm trờn em chưa thể nờu hết được cỏc ưu nhược điểm của RED, nhưng những vấn đề cơ bản đó được làm rừ. RED đó trỏnh được hiện tượng đồng bộ toàn cục, giữ avg trong khoảng định trước ({minthresh, maxthresh}) khiến cho cú thể đạt được thụng lượng cao mà vẫn giữ độ trễ trung bỡnh thấp. Tuy nhiờn hoạt động của RED phụ thuộc vào nhiều yếu tố, khiến cho người quản trị phải lựa chọn rất cẩn thận để gateway hoạt động tốt và cú thể phải điều chỉnh liờn tục một vài thụng số (maxp) nếu muốn giữ được mức trễ khụng bị thay đổi quỏ nhiều khi mức dữ liệu tải lờn mạng thay đổi.
5.2 RED thớch nghi
RED thớch nghi được thiết kế để khắc phục nhược điểm phụ thuộc vào thụng số và mức độ tải dữ liệu lờn mạng của RED, trong đú quan trọng nhất là sự thay đổi độ trễ trung bỡnh khi mức dữ liệu tải lờn mạng thay đổi. Ngoài mục tiờu cơ bản là điều chỉnh maxp theo mức dữ liệu tải lờn mạng để giữ avg
hay độ trễ trung bỡnh trong một phạm vi nhỏ, RED thớch nghi cũn tự động lựa chọn hai thụng số khỏc của RED là wq và maxthresh. Trong thớ nghiệm này tập trung phõn tớch khả năng giữ avg trong một giới hạn nhỏ khi mức dữ liệu tải lờn mạng thay đổi, ngoài ra cũng minh họa ảnh hưởng của wq lờn hoạt động của RED thớch nghi (khi wq được chọn khụng tự động). Khi mức độ dữ liệu tải lờn mạng thay đổi, avg cũng bị thay đổi theo, nhưng sau đú nú hội tụ dần về giỏ trị cũ, tốc độ hội tụ khụng chỉ chịu ảnh hưởng của cỏc thụng số
và mà cũn chịu tỏc động của wq. Khi wq lớn, hoạt động của RED thớch nghi cũng bị ảnh hưởng như trong RED cơ bản: khụng hoạt động dựa vào kớch thước hàng đợi trung bỡnh mà hoạt động dựa vào kớch thước hàng đợi tức thời. Tuy nhiờn mức avg trung bỡnh cũng vẫn được điều chỉnh để hội tụ về giỏ
trị cũ khi cú sự thay đổi mức dữ liệu tải lờn mạng, tức là phần thớch nghi của thuật toỏn vẫn cũn hoạt động.
Topology của mạng trong thớ nghiệm này vẫn giữ nguyờn như trong hỡnh 5.1. Tại 0.1s, 3 nguồn truyền tin được khởi động cỏch nhau một chỳt. Đến 20s, 7 nguồn truyền tin cũn lại được lần lượt khởi động, tạo ra một sự gia tăng mức độ tải dữ liệu lờn mạng. Đến 40s, 7 nguồn truyền tin được tắt đi, tạo ra một sự giảm mức độ tải dữ liệu lờn mạng. Hoạt động của RED thớch nghi được xem xột tập trung vào 3 sự kiện này. Để so sỏnh với RED cơ bản, cỏc thớ nghiệm cũng được tiến hành với RED cơ bản với cựng cỏc thụng số (thụng số
maxp khụng thể chọn tương đương được, tuy nhiờn nú hầu như chỉ ảnh hưởng đến mức avg trung bỡnh, cũn mục tiờu xem xột ở đõy là sự thay đổi và hội tụ của avg, chứ khụng so sỏnh mức avg cụ thể với nhau). Một số thớ nghiệm bị lặp lại so với cỏc thớ nghiệm về RED cơ bản, tuy nhiờn điều này là cần thiết để cú thể quan sỏt dễ dàng hơn. Cỏc thớ nghiệm về RED cơ bản cú maxp=0.1.
Cỏc thụng số trong cỏc thớ nghiệm được đặt là: minthressh=10, maxthressh=3.minthresh=30. Trong cỏc thớ nghiệm so sỏnh hoạt động của RED thớch nghi với RED cơ bản, maxp của RED cơ bản được đặt là 0.1 và
minthresh, maxthresh, wq được đặt giống RED thớch nghi. Ba thớ nghiệm được tiến hành với wq=0.001, 0.002, 0.005 để xem xột ảnh hưởng của wq đến hoạt động của RED thớch nghi. Cỏc thụng số và của RED thớch nghi được cố định là 0.01 và 0.9 trong ba thớ nghiệm này. Ngoài ra để xem xột ảnh hưởng của và đến hoạt động của RED thớch nghi, mà cụ thể là đến tốc độ hội tụ của avg, hai thớ nghiệm khỏc được tiến hành với ba giỏ trị của là 0.01, 0.02, 0.03 trong khi cố định là 0.9 và ba giỏ trị của là 0.85, 0.9, 0.95 trong khi
cố định là 0.01. Khoảng target trong cỏc thớ nghiệm được lấy mặc định là {10+0.4(30-10),10+0.6(30-10)}={18,22}.
Hỡnh 5.18 : Hoạt động củaRED thớch nghi với wq=0.001
Hỡnh 5.20 : Hoạt động củaRED thớch nghi với wq=0.002
Hỡnh 5.22 : Hoạt động củaRED thớch nghi với wq=0.005
Hỡnh 5.24 : So sỏnh avg RED thớch nghi với cỏc giỏ trị khỏc nhau
Hỡnh 5.26 : So sỏnh avg RED thớch nghi với cỏc giỏ trị wq khỏc nhau (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Kết quả trờn cỏc hỡnh 5.18, 5.20, 5.22 thể hiện sự thành cụng của RED thớch nghi trong việc điều chỉnh maxp để giữ avg ở xung quanh giỏ trị 20. Khi mức dữ liệu tải lờn mạng tăng (ở 20s), avg nhanh chúng tăng cao, lờn đến 40, tức là vượt quỏ cả maxthresh. RED thớch nghi tăng maxp lờn, sau đú một thời gian avg được kộo về mức cũ. Núi chung RED thớch nghi mất khoảng 10s để cho avg hội tụ về khoảng target. Khi mức độ tải dữ liệu lờn mạng giảm mạnh (ở 40s), avg cũng giảm mạnh theo, nhưng sau đú khoảng 10s thỡ hồi phục lại giỏ trị cũ. Trong khi đú thỡ avg của RED cơ bản cũng biến thiờn mạnh khi mức tải dữ liệu lờn mạng thay đổi, nhưng sau đú nú hội tụ về một giỏ trị mới. Kết quả trong cỏc hỡnh 5.19, 5.21, 5.23 cho thấy với cựng wq, avg của RED thớch nghi cú mức độ dao động lớn hơn so với RED cơ bản trong trạng thỏi khụng cú biến động lớn về mức tải dữ liệu lờn mạng. Đõy là kết quả của việc điều chỉnh maxp liờn tục của RED thớch nghi.
wq lớn vẫn khiến cho avg của RED thớch nghi biến thiờn mạnh theo kớch thước hàng đợi tức thời, tức là giống như trong RED cơ bản, thể hiện rừ trong hỡnh 5.22 và 5.23 với wq=0.005. Tuy nhiờn mức avg trung bỡnh của RED thớch nghi vẫn được kộo về giỏ trị 20, tức là phần thớch nghi của thuật toỏn vẫn hoạt động tốt. Trờn hỡnh 5.26 so sỏnh sự biến thiờn của avg tương ứng với ba giỏ trị wq khỏc nhau. Kết quả cho thấy là giỏ trị của wq ảnh hưởng rất ớt đến tốc độ hội tụ của avg.
Giỏ trị và tỏc động đến hoạt động của RED thớch nghi, mà cụ thể là tốc độ hội tụ của avg. Khi mức độ tải dữ liệu lờn mạng tăng, avg tăng theo và RED thớch nghi phải tăng maxp lờn để kộo avg về giỏ trị cũ. Sự tăng maxp là do cộng thờm vào maxp, nờn sẽ ảnh hưởng đến tốc độ hội tụ của avg khi cú sự tăng mức dữ liệu tải lờn mạng (tức là ở giai đoạn 20s trong thớ nghiệm), cũn khi cú sự giảm mức độ dữ liệu tải lờn mạng (giai đoạn 40s trong thớ nghiệm) thỡ khụng gõy ảnh hưởng nhiều đến tốc độ hội tụ của avg. Ngược lại chỉ làm giảm maxp, dẫn đến làm tăng avg nờn chỉ ảnh hưởng đến tốc độ hội tụ của avg trong giai đoạn giảm mức dữ liệu tải lờn mạng, cũn giai