Предотвращение перегрузки и политика отбрасывания пакетов

Традиционный механизм обслуживания очередей FIFO предусматривает отбрасывание всех входящих пакетов после достижения максимального значения длины очереди. Подобный способ управления очередью получил название “отбрасывание хвоста” (tail

drop) и характеризуется тем, что сигнал о перегрузке поступает лишь в момент фактического переполнения очереди. К сожалению, механизм FIFO не предусматривает проведения каких-либо активных действий по предотвращению перегрузки или по уменьшению размера очереди с целью снижения времени задержки. Активный алгоритм управления очередями позволяет маршрутизатору предвидеть перегрузку еще до переполнения очереди.

Механизмы обслуживания очередей Необходимость механизмов обслуживания очередей

Динамика передачи пакетов в сети делает её уязвимой для случайных или постоянных перегрузок, наиболее часто возникающих в местах расположения маршрутизаторов, объединяющих сети с существенно различающимися полосами пропускания. В моменты нормального функционирования сети любая схема обслуживания кажется идеальной, поскольку очередей как таковых в маршрутизаторах попросту нет. Однако же при перегрузке сети маршрутизаторы начинают проводить буферизацию пакетов и использовать механизмы обслуживания очередей с целью выбора пакета, который должен быть обработан на следующем шаге.

Закон сохранения из теории очередей гласит, что любая дисциплина обслуживания очередей может уменьшить среднюю задержку потока только за счет увеличения средней задержки другого потока. Другими словами, время от времени задержка одних потоков трафика «обменивается» на предоставление определенной полосы пропускания для других потоков. В то время как один поток получает преференциальное обслуживание, другой поток неизбежно страдает от его недостатка.

Задержки обусловленные применением нескольких очередей

Применение дифференцированного обслуживания приводит к необходимости использования нескольких выходных очередей, что, в свою очередь, вносит дополнительные задержки – задержку буферизации и задержку, вызванную передачей низкоприоритетных пакетов.

Рис. 1. Задержка, вызванная передачей низкоприоритетного пакета и задержка буферизации

Задержка буферизации вызвана нахождением пакетов очереди и зависит интенсивности трафика, относящегося к данной очереди.

Другая дополнительная задержка и её вариация для высокоприоритетного трафика обуславливается остаточной передачей низкоприоритетного трафика. Когда высокоприоритетный трафик разделяет канал связи с другим трафиком, передаваемым в моменты времени, свободные от данных с высоким приоритетом. В таком случае, прибывающие в очередь высокоприоритетные пакеты вынуждены ждать окончания передачи пакета низкоприоритетного трафика, что влияет на вариацию задержки голосового трафика. Кроме того, вызванная этим степень неравномерности увеличивается с количеством транзитных узлов.

Количество пакетов одновременно отправляемых на обработку, а затем и на передачу задается командой transmit-packets и влияет самым непосредственным образом на задержку, вызванная передачей низкоприоритетного пакета и на задержу сериализации.