4.Обслуживание очередей в маршрутизаторе

Сеть с коммутацией пакетов Интернет предназначена для обслуживания различных типов услуг (видео, речь, данные). Для реализации каждой услуги необходимо выделить определенный сетевой ресурс – производительность управляющих устройств, полосу передачи канала связи и т.д

Схема обслуживания услуг маршрутизатором.

Каждая услуга характеризуется своей полосой передачи bw (Band Width) и длиной пакета LEN. Услуга порождает поток пакетов (вызовов). На каждый из n входов (интерфейсов) сетевого маршрутизатора поступает множество пакетов, принадлежащим разным услугам. Каждый пакет может потребовать соединения с одним или несколькими из М выходов (интерфейсов) маршрутизатора. Если в момент поступления пакета имеется свободный требуемый выход, то пакет обслуживается немедленно, в противном случае он обслуживается в порядке очереди. Дефицит канальных ресурсов возникает в моменты времени, когда несколько одновременно поступивших пакетов требуют соединения с одним и тем же выходом маршрутизатора, имеющего конечную скорость передачи VEL.

Для обнаружения перегрузки на интерфейсе маршрутизатору необходимо иметь численные значения среднего размера очереди Bmid и вероятности отбрасывания пакета prob.

Средний размер очереди вычисляется по формуле

Bmid= (1- )+ *

Где -измеренный предыдущий размер очереди, Вn - измеренный текущий размер очереди, n - весовой коэффициент, определяемый администратором. Большое значение n приводит к доминированию предыдущего среднего значения очереди, малое - к доминированию текущего размера очереди. Эмпирически найдено наиболее приемлемое значение п=9.

Вероятность отбрасывания пакета вычисляется по формуле

Prob=

где Bmid - вычисленный выше средний размер очереди, Втах - конфигурируемое администратором значение длины очереди буфера, с которого начинает действовать алгоритм RED. В - конфигурируемое администратором максимальное значение очереди.

При малом значении очереди (Bmid> Bmax) отбрасывание пакетов не происходит, при превышении средней длины очереди допустимого значения (Bmax< Bmid<B) вероятность отбрасывания пакетов линейно возрастает, а при достижении очереди своего максимального значения (Bmid=B) отбрасываются все вновь поступившие пакеты.

Задание 6.

Измеренный предыдущий размер очереди =Y3, измеренный размер очереди =Y4, конфигурируемое администратором значение =Y2+10, B=Y2+50. Найти вероятность отбрасывания пакета из очереди prob.

Bmid= (1- )+ * =7*(1 )+14* =7*

*(1-0,001953125)+14*0,001953125=

=7*0,998046875+ 0,0644531=7,050781225

Prob= = = = -0,1487

Вывод: отбрасывание пакетов не происходит, т.к. значение среднего размера очереди меньше значения длины очереди буфера (Bmid<Bmax, 29<38).

Механизм обслуживания очередей состоит из двух устройств - классификатора

пакетов и планировщика очередей.

Классификатор пакетов выполняет две функции: распознавание пакета и его маркировку. Он устанавливается в каждом пограничном маршрутизаторе. Функция распознавания зависит от пяти параметров - IP-адреса источника, IР-адреса назначения, порта источника, порта назначения, поля протокола IP-пакета (ICMP, TСР, UDP) В зависимости от принятого механизма обеспечения качества обслуживания пакет маркируется путем

• установки поля IP-приоритета

• установки кода дифференцированной услуги взамен поля TOS в заголовке пакета;

• внесения внутренней записи о принадлежности пакета к QoS-группе.

Планировщик очередей может использовать один из ниже перечисленных механизмов обслуживания очереди: взвешенного справедливого обслуживания потока, взвешенного справедливого обслуживания классов, относительного приоритета.

Пакеты одного класса одинаково маркируются классификатором пакетов (Packet Classifier), а планировщик очередей (Packet Scheduler) помещает их в свою очередь. Более приоритетные пакеты помещаются в очередь с большей полосой передачи. В дальнейшем планировщик циклически обходит все очереди и считывает из каждой очереди число пакетов в соответствии с выделенной для нее полосой передачи.

Если BWi% - относительное значение выделенной полосы для i-гo класса, a MTU-максимальная длина пакета, то за один цикл из очереди i-гo класса будет передано пакетов объемом Qi= *MTU байт, где min{BWi%} – минимальное относительное значение из выделенных полос.

Задание 7.

Для класса А выделено Y1% полосы, а оставшаяся полоса – для класса В. Максимальная длина пакета 512 байт. Сколько байт будет считано из очереди за один цикл для каждого класса?

Решение

q₁=30%/70%*512=219 байт;

q₂=70%/70%*512=512 байт.