Алгоритм «дырявого ведра»
Семейство алгоритмов класса «дырявое ведро» используется практически во всех современных коммутаторах Frame Relay. Одна из модификаций алгоритма «дырявого ведра» под названием Generic Cell Rare Algorithm (GCRA) применяется в коммутаторах ATM для контроля нескольких параметров: пиковой скорости, средней скорости, вариации интервала прибытия ячеек и объема пульсации. Рассмотренный в данной лабораторной работе вариант алгоритма «дырявого ведра» довольно прост и применяется для контроля трафика в сетях frame relay (рис. 6.1).
Алгоритм с одним ведром.
В ведро с постоянной скоростью CIR помещаются маркеры. Если количество маркеров достигло объёма «ведра» CBS, то они туда больше не добавляются. Если размер пакета, который необходимо передать, больше, чем число маркеров в «ведре», то пакет отбрасывается, иначе — передаётся. При этом из ведра удаляется количество маркеров, равное длине пакета. Маркеры продолжают добавляться в ведро со скоростью CIR.
Пример
Рассмотрим пример с устройством, на котором работает алгоритм текущего ведра. Пусть размер «ведра» равен 10 кбайт, а согласованная скорость равна 3 кбайт/c. Допустим, что в момент времени t1 «ведро» содержит 3500 маркеров. Пришедший в этот же момент времени пакет размером 1500 байт будет отправлен с исходящего интерфейса, поскольку его размер меньше числа маркеров в «ведре» (1500<3500). При этом из ведра удалится 1500 маркеров и останется — 2000 маркеров. В момент времени t2=t1+100 мс в «ведро» добавится 300 маркеров (3000 м/с * 0,1 с = 300 м) и на входящий интерфейс поступит новый пакет (1500 байт). Данный пакет также будет передан с исходящего интерфейса, так как 1500<2000+300. Ещё через 100 мс (t3) в «ведре» будет 2300—1500+300=1100 маркеров. Пришедший в данный момент пакет будет отброшен (1500>1100). Все пакеты, которые поступят на устройство между t3 и t4=t3+400 мс, тоже будут отброшены, поскольку в «ведре» в течение этого промежутка будет недостаточно маркеров для их передачи. Если усреднить число переданных пакетов по времени, то мы получим среднюю согласованную скорость CIR=3 кбайта/c. Если пакетов не было длительное время («ведро» успело наполниться), то допускается передача всплеска, то есть пачки пакетов. Размер всплеска определяется количеством маркеров в «ведре». Максимальный размер всплеска определяется объёмом «ведра». Однако средняя скорость передачи не превышает CIR. Пакеты не удовлетворяющие согласованной скорости могут не отбрасываться, а буферизироваться. То есть перед алгоритмом трафик ставится в очередь и на вход алгоритма пакеты будут поступать из начала очереди.
Алгоритм с двумя вёдрами.
В данном алгоритме используется два ведра, размеры которых могут быть разными. Скорости поступления маркеров тоже могут быть разными. Если скорости поступленя маркеров одинаковы, то алгоритм работает следующим образом. Размер первого «ведра» равен CBS, размер второго ведра равен EBS. Если число маркеров в первом «ведре» больше или равно размеру пакета, то пакет передаётся без изменений, как и в случае с одним «ведром». При этом маркеры удаляются только из первого «ведра». Если число маркеров в первом «ведре» меньше размера пакета, то занимаются маркеры из второго «ведра». При этом пакет передаётся, но с пониженным приоритетом. Например, устройство может изменить значение поля DSCP в IP заголовке. В данном случае передача пакета увеличит реальную среднюю скорость и она будет больше CIR. То есть если канал свободен, то устройство, в принципе, может передать этот пакет по сети. Однако если на пути его следования встретится перегруженное устройство, то он будет удалён в первую очередь, поскольку имеет более низкий приоритет. Если для передачи пакета не хватает маркеров из второго «ведра», то пакет отбрасывается. Т.о. размер гарантированно передаваемого всплеска равен CBS, то есть пакеты, которые отправляются по маркерам первого «ведра», будут гарантированно переданы. Размер максимального всплеска определяется суммой объёмов обоих «вёдер» CBS+EBS. Однако часть пакетов такого всплеска передаётся с пониженным приоритетом. Это те пакеты, которые передаются по маркерам второго «ведра». И их доставка не гарантируется, поскольку далее по сети они следуют с пониженным приоритетом. Поведение устройства в том или ином случае может отличаться от описанного здесь.
Рис. 6.1. Схема работы алгоритма «дырявого ведра»
Рис. 6.3. Временные диаграммы работы алгоритма «дырявого ведра»