Starvation”
“Tail drop” xảy ra khi một gói tin cần phải được thêm vào hàng đợi, nhưng hàng đợi lại đầy, do đó bộ định tuyến phải loại bỏ gói tin đó. Đúng vậy, “tail drop” thực sự là đơn giản. Nhưng kết quả “tail drop” trong một vài cơ chế trong mạng thực tế hầu hết lưu lượng là của TCP, và một vài lưu lượng UDP. Tất nhiên internet ngày nay mang chủ yếu là lưu lượng TCP, bởi vì web và email sử dụng TCP.
Phần trước mô tả cơ chế của kết nối TCP đơn sau khi mất một gói tin đơn. Bây giờ hãy tưởng tượng bộ định tuyến internet, lưu lương của nó với 100.000 hoặc nhiều kết nối TCP đang chạy trên giao diện tốc độ cao. Số lượng lưu lượng truy cập trong các kết nối TCP cuối cùng vượt quá tốc độ, là nguyên nhân gây ra các hàng đợi đầu ra trên cổng, dó đó sẽ bị loại bỏ đuôi.
Những gì xảy ra với 100.000 kết nối TCP sau khi nhiều người trong số họ có ít nhất một gói dữ liệu bị loại bỏ? Các kết nối TCP giảm CWND của nó; tắc nghẽn trong hàng đợi sẽ được giảm bớt; các giá trị khác nhau tăng với khởi động chậm và sau đó với tránh tắc nghẽn. Cuối cùng, tuy nhiên như các giá trị CWND của các kết nối TCP chung dần đến giá trị trước đó của CWND, tắc nghẽn xảy ra một lần nữa và tiến trình được lặp đi lặp lại. Khi một số lớn các kết nối TCP trải qua gần như đồng thời bị mất gói tin, giảm và tăng cường CWND tại một thời điểm của các kết nối TCP để đồng bộ hóa. Kết quả là đồng bộ hóa toàn cầu. Đồ thị trong hình 3-3 chỉ ra cơ chế này của nó.
109
Hình 3-3: Đồ thị của Global Synchronization
Đồ thị cho thấy kết quả của đồng bộ hóa toàn cầu. Bộ định tuyến không bao giờ sử dụng tất cả băng thông trên liên kết bởi vì tốc độ được cung cấp tiếp tục gây ra hiện tượng loại bỏ goi là kết quả của đồng bộ hóa. Lưu ý rằng tốc độ tổng không loại bỏ mà hầu như là không có bởi vì không phải tất cả các kết nối TCP xảy ra để có các gói dữ liệu loại bỏ khi loại bỏ đuôi xảy ra, và một số lưu lượng truy cập sử dụng UDP, mà không làm chậm phản ứng trước gói dữ liệu bị mất.
Loại bỏ gói tin sớm bằng trọng số (WRED), khi áp dụng cho cổng mà những gói tin được loại bỏ đuôi, kể đến là việc giảm đồng bộ hóa toàn cầu. WRED cho phép tốc độ đầu ra trung bình tiến tới tốc độ dòng, với điều đáng kể hơn là thông qua cải tiến, bởi vì tránh tắc nghẽn và loại bỏ đuôi giảm số gói dữ liệu bị mất tổng thể. Hình 3-4 chỉ ra một ví dụ về đồ thị của cổng tương tự sau khi WRED được ứng dụng.
Hình 3-4: Đồ thị của Tốc độ lưu lượng sau khi sử dụng WRED.
Một vấn đề có thể xảy ra nếu lưu lượng truy cập UDP cạnh tranh với TCP về băng thông và không gian hàng đợi. Mặc dù lưu lượng truy cập UDP tiêu thụ tỷ lệ phần trăm thấp băng thông của internet hơn TCP, UDP có thể nhận được một lượng băng thông không cân xứng như khi kết quả phản ứng của TCP với việc mất gói tin. Tưởng tượng rằng trên cùng một bộ định tuyến trên internet, 20% của các gói dữ liệu được cung cấp là UDP và 80% là TCP. Loại bỏ đuôi là nguyên nhân một số gói tin TCP và UDP bị loại bỏ; tuy nhiên, bởi vì người gửi TCP giảm xuống và người gửi
110
UDP không làm tăng thêm dòng UDP từ ngươi gửi UDP có thể tiêu thụ nhiều hơn rất nhiều băng thông trong khi tắc nghẽn.
Để nắm được khái niệm sâu hơn, tưởng tượng rằng một số người quay một vài ứng dụng audio và video của UDP, và lưu lượng truy cập đó cũng xảy ra cần phải thoát khỏi cổng tắc nghẽn như thế. Hàng đợi cổng đầu ra trên bộ định tuyến internet này có thể đầy với các gói tin UDP. Nếu những ứng dụng UDP sử dụng băng thông cao một chút sẽ đầy hàng đợi, tỷ lệ phần trăm lớn hơn của gói tin TCP có thể nhận được nhờ loại bỏ đuôi là kết quả của việc giảm cửa sổ TCP và lưu lượng TCP ít nhất liên quan đến lưu lượng UDP.
Thuật ngữ “TCP starvation” mô tả các hiện tượng của hàng đợi đầu ra được làm đầy với khối lượng lớn của UDP, gây ra các kết nối TCP có các gói bị loại bỏ đuôi. Loại bỏ đuôi không phân biệt giữa các gói dữ liệu trong bất kỳ cách nào, bao gồm cả TCP hoặc UDP, hoặc cho dù dòng sử dụng rất nhiều băng thông hoặc chỉ cần ít băng thông. Các kết nối TCP có thể được starved cho băng thông bởi vì các dòng UDP hoạt động kém trong điều kiện kiểm soát tắc nghẽn. Dựa trên dòng WRED (FRED), mà cũng dựa trên RED, địa chỉ cụ thể là các vấn đề liên quan đến TCP starvation.