Головна

Резервування ресурсів і контроль допуску

  1. I. Контрольні нормативи для оцінки силової підготовленості студентів вузів
  2. U По ролі і місця в структурі можуть бути виділені: основні, що доповнюють, дублюючі, контрольні та коригувальні зв'язку.
  3. VII. КОНТРОЛЬНО-ВИМІРЮВАЛЬНІ МАТЕРІАЛИ
  4. Авторський контроль.
  5. Адміністративний контроль.
  6. Акціонерне фінансування являє собою форму отримання додаткових фінансових ресурсів шляхом емісії цінних паперів.
  7. Амортизація основних фондів підприємств: поняття, призначення і методи розрахунку. Місце амортизації в системі формування інвестиційних ресурсів.

Розглянуті методи підтримки якості обслуговування орієнтовані в основному на боротьбу з перевантаженнями або запобігання їм у межах окремого вузла мережі. Разом з тим зрозуміло, що для забезпечення гарантованого рівня якості обслуговування деякого потоку пакетів необхідно скоординоване застосування цих методів на всьому шляху проходження потоку через мережу. Такий координуючої процедурою є процедура резервування ресурсів мережі для певного потоку. Ця процедура дозволяє налаштувати всі механізми підтримки якості обслуговування уздовж проходження потоку таким чином, щоб потік з деякими заданими характеристиками швидкості був обслужений з заданими характеристиками QoS.

Основна ідея процедури полягає в тому, що кожному вузлу мережі уздовж маршруту проходження потоку задається питання, чи може цей вузол обслужити деякий новий потік з заданими характеристиками QoS, якщо відомі граничні характеристики швидкості потоку, такі як середня і пікова швидкості? Кожен вузол при відповіді на це питання повинен оцінити свої можливості, тобто перевірити, чи достатньо у нього вільних ресурсів, щоб прийняти на обслуговування новий потік і обслуговувати його якісно. При позитивній відповіді вузол повинен певним чином зарезервувати частину своїх ресурсів для даного потоку, щоб під час вступу пакетів потоку на вхідні інтерфейси використовувати ці ресурси для їх обслуговування з гарантованим рівнем якості.

У загальному випадку кожен вузол самостійно вирішує, які ресурси він повинен резервувати для обслуговування деякого потоку з заданою якістю. Як показує практика, основним ресурсом, необхідним для якісного обслуговування пакетів, є пропускна здатність інтерфейсу, через який пакети потоку залишають вузол. Тому в подальшому ми будемо, дещо спрощуючи дійсний стан справ, вживати формулювання «резервування пропускної здатності» замість «резервування ресурсів».

Сенс резервування полягає в тому, щоб обмежити рівень перевантажень певного потоку або декількох потоків деякої прийнятною величиною. Ця величина повинна бути такою, щоб механізми QoS (управління чергами, кондиціонування трафіку і зворотного зв'язку), що застосовуються у вузлах мережі, справлялися з короткочасними невеликими перевантаженнями і забезпечували необхідні значення характеристик QoS. Однак що ж означає резервування пропускної здатності в мережах з комутацією пакетів? Раніше ми не зустрічалися з таким механізмом, всі попередні пояснення роботи мережевих пристроїв обходилися без нього. Справа в тому, що цей механізм не є обов'язковим, а використовується тільки в тих випадках, коли потрібне гарантоване виконання вимог якості обслуговування пакетів.

Резервування пропускної здатності в мережах з комутацією пакетів схоже на аналогічну процедуру в мережах з комутацією каналів тим, що певним потоку даних призначається певна частина пропускної здатності лінії зв'язку. Однак це призначення тут набагато більш гнучке - якщо відведена пропускна здатність в якийсь період часу недовикористовується потоком, то вона може бути передана іншим потокам. Ця обставина дозволяє більш ефективно витрачати пропускну спроможність ліній зв'язку, але викликає ефект поступової деградації якості транспортного сервісу через перевантаження і черг замість простого відмови в обслуговуванні, який має місце в мережі з комутацією каналів, коли пропускної здатності виявляється недостатньо для обслуговування деякого потоку . Мета гнучкого резервування - забезпечити потік зарезервованої пропускною спроможністю в ті періоди, коли вона йому потрібна вся, тобто в періоди перевантажень. Іншою відмінністю резервування в пакетних мережах є та обставина, що воно може виконуватися не тільки «від краю до краю», але і для якихось окремих вузлів по маршруту потоку, однак цей випадок не може гарантувати необхідний рівень характеристик QoS, так як перевантаження навіть в одному вузлі може привести до затримок і втрат пакетів.

Резервування пропускної здатності в пакетної мережі «від краю до краю» починається з операції, званої контролем допуску в мережу потоку, який просить зарезервувати для свого обслуговування деяку пропускну здатність мережі між її двома кінцевими вузлами. Ця операція полягає в перевірці наявності доступною (тобто незарезервірованних для інших потоків) пропускної здатності в кожному з вузлів мережі протягом всього маршруту слідування потоку (тут ми не зупиняємося на проблемі пошуку маршруту потоку, вона детально розглядається далі в розділі «Інжиніринг трафіку») . Очевидно, що максимальна середня швидкість потоку повинна бути менше, ніж запитувана пропускна здатність, інакше потік буде обслужений з дуже поганою якістю навіть незважаючи на те, що йому була зарезервована деяка пропускна здатність.

Якщо результат контролю допуску позитивний в кожному вузлі (випадок, показаний на рис. 7.15), то мережеві пристрої запам'ятовують факт резервування, щоб при появі пакетів даного потоку розпізнати їх і виділити їм зарезервовану пропускну здатність. Крім того, при успішному резервуванні доступна для резервування (в майбутньому) пропускна здатність зменшується на величину, зарезервовану за даними потоком. Як видно з опису процедури, для її реалізації необхідно знати маршрут прямування потоку, для якого виконується резервування. У мережах з розподіленим принципом побудови таблиць маршрутизації, коли кожне мережеве пристрій самостійно визначає наступний за маршрутом вузол, з'ясування маршруту може представляти досить складну задачу, але ми залишимо дослідження цієї проблеми до розгляду конкретних технологій в наступних розділах, а поки будемо вважати, що маршрут яким -то чином нам відомий.

Потрібно підкреслити, що резервування - це процедура, яка виконується перед тим, як реальний трафік буде направлений в мережу.

Давайте тепер подивимося, яким же чином виконується власне виділення пропускної здатності потоку в моменти часу, коли його пакети надходять на вхід комунікаційного пристрою 52, яке запам'ятав факт резервування пропускної здатності для потоку F1 на вихідному інтерфейсі Р2 (рис 7.16).

Мал. 7.15. Контроль допуску потоку

Мал. 7.16. Виділення зарезервованої пропускної здатності

Таке виділення можна забезпечити різними способами, в нашому прикладі це буде зроблено з використанням зважених черг.

Нехай потоку F1 при резервуванні було виділено 25% пропускної здатності інтерфейсу Р2 (зазвичай резервування можна виконувати як в абсолютних величинах, наприклад в мегабитах в секунду, так і у відсотках; це, власне, деталі реалізації механізмів QoS в конкретних пристроях). Також для простоти будемо вважати, що резервування було виконано тільки для потоку F1, в той же час для всіх інших потоків, які проходять через вихідний інтерфейс Р2, резервування не проводилося.

Для того щоб домогтися бажаного результату, досить організувати для вихідного інтерфейсу дві зважені черзі - черга для потоку F1 з вагою 25% і черга «за замовчуванням» для всіх інших потоків. Крім того, необхідно активізувати класифікатор, який буде перевіряти пакети на всіх вхідних інтерфейсів пристрою 52 (на рис. 7.16 показаний тільки один вхідний інтерфейс Р1), відбирати пакети потоку F1 по заданих при резервуванні ознаками і направляти їх в чергу для потоку F1. У ті періоди часу, коли швидкість потоку F1 виявиться менше зарезервованої пропускної здатності в 25%, невикористана її частина буде споживатися потоками з черги «за замовчуванням» - в силу алгоритму роботи зважених черг. Зате в періоди, коли швидкість потоку F1 досягне заявленого максимуму середньої швидкості в 25%, вся зарезервована пропускна здатність вихідного інтерфейсу буде виділятися потоку F1, а всі інші потоки будуть задовольнятися залишилися 75%. Значення в 75% може виявитися недостатньо для якісного обслуговування цих потоків, і тоді їх пакети будуть затримуватися або навіть губитися при переповненні черги «за замовчуванням». Може виявитися і так, що значення в 75% виявиться занадто багато для інших потоків, і вони будуть обслуговуватися з високою якістю; яка з двох ситуацій буде спостерігатися частіше, ми не знаємо, тому що у нас немає ніякої попередньої інформації про «інших» потоках. Цей приклад добре ілюструє особливість методів забезпечення параметрів QoS - вони вимагають контролю над потоками, тобто знання їх маршрутів і середніх швидкостей. В іншому випадку гарантій параметрів QoS досягти важко, можна говорити тільки про обслуговування «по можливості».

В описаному прикладі не використаний механізм профілювання трафіку. При наявності окремої зваженої черзі для потоку, зарезервованих пропускну здатність, цей механізм не є обов'язковим, так як сам механізм зважених черг обмежить пропускну здатність потоку в потрібних межах в періоди перевантажень, коли все зважені черзі заповнюються повністю.

Однак кількість зважених черг в мережевих пристроях зазвичай обмежена не дуже великою, наприклад, їх може бути не більше 16 або 32. У той же час кількість потоків, для яких бажано зарезервувати пропускну здатність, може бути значно більше. У такій ситуації можна організувати одну зважену чергу для всіх зарезервованих потоків з пропускною спроможністю, рівною або більшою сумі резервуються пропускних спроможностей потоків. А для того щоб необхідні частки пропускної здатності виділялися кожному потоку, необхідно після класифікації виконати профілювання кожного потоку на рівні запитаної їм швидкості. Правда, ми позбавляємося в цьому випадку в періоди неактивності інших потоків можливості надавати окремим потокам більше пропускної здатності, ніж вони запросили, але це плата за масштабується рішення, засноване на одній зваженої резервованій черзі.

Використання зважених черг - не єдиний варіант резервування пропускної здатності в пакетних мережах. Для тієї ж мети можна задіяти пріоритетні черги. Застосування пріоритетною черзі може бути не тільки можливим, але й необхідним, якщо потоку крім певного рівня пропускної здатності потрібно забезпечити мінімально можливий рівень затримок пакетів.

При використанні пріоритетною черзі профілювання необхідно завжди, так як пріоритетний механізм не забезпечує обмеження швидкості потоку, як це робить механізм зваженого обслуговування.

Потрібно підкреслити, що резервування призводить до очікуваних результатів тільки в тих випадках, коли реальна швидкість потоків, для яких було виконано резервування, виявляється не вище, ніж пропускна здатність, запитана при резервуванні і реалізована при конфігурації мережевих пристроїв. В іншому випадку результати можуть виявитися навіть гірше, ніж при наявності єдиної черги «за замовчуванням» і обслуговуванні «по можливості». Так, якщо швидкість потоку виявиться вище, ніж межа, що враховується механізмом профілювання, то частина пакетів буде відкинута навіть в тому випадку, якщо пристрій не перевантажено і могло б відмінно впоратися з запропонованим трафіком без застосування механізмів QoS.

Що ж змінюється в мережі після резервування? При надходженні на вхідний інтерфейс комутатора пакетів потоку, для яких було виконано резервування, механізм класифікації розпізнає пакети, що відносяться до цього потоку, і направляє їх в потрібну чергу. При цьому пакети можуть проходити через механізм профілювання, покликаний запобігти ситуації обслуговування потоку, швидкість якого перевищує обумовлену при резервуванні.

В результаті резервування мережу виявляється завантаженою раціонально. У ній немає ресурсів, які працюють із значним перевантаженням. Механізми організації черг і раніше забезпечують тимчасову буферизацию пакетів в періоди пульсацій. Так як ми планували завантаження ресурсів з розрахунку середніх швидкостей передачі даних, то на періодах пульсацій протягом деякого обмеженого часу швидкості потоків можуть перевищувати середні швидкості, так що механізми боротьби з перевантаженнями і раніше потрібні. Для забезпечення необхідних середніх швидкостей потоків на періодах перевантажень відповідні потоки можуть обслуговуватися за допомогою зважених черг.

Зберігається також головна перевага методу комутації пакетів: якщо деякий потік не витрачає відведеної йому пропускної здатності, то вона може виділятися для обслуговування іншого потоку. Нормальною практикою є резервування пропускної здатності тільки для частини потоків, в той час як інші потоки обслуговуються без резервування, отримуючи обслуговування по можливості (з максимальними зусиллями). Тимчасово вільна пропускна здатність може для таких потоків виділятися динамічно, без порушення взятих зобов'язань з обслуговування потоків, для яких ресурси зарезервовані.

ПРИКЛАД-АНАЛОГІЯ

Проілюструємо принципова відмінність резервування ресурсів у мережах з комутацією пакетів і каналів на прикладі автомобільного трафіку. Нехай в деякому місті вирішили забезпечити деякі привілеї для руху машин швидкої допомоги. В ході обговорення цього проекту виникли дві конкуруючі ідеї його реалізації. Перший варіант передбачав на всіх дорогах міста виділення для автомобілів швидкої допомоги окремої смуги, недоступною для іншого транспорту ні за яких умов, навіть якщо в якийсь період часу машин швидкої допомоги на дорозі немає. У другому випадку для машин швидкої допомоги також виділялася окрема смуга, але у відсутності привілейованих машин по ній дозволялося рухатися й іншому транспорту. У разі ж поява машини швидкої допомоги автомобілі, що займають виділену смугу, зобов'язані були її звільнити. Неважко помітити, що перший варіант відповідає принципу резервування в мережах з комутацією каналів - пропускна здатність виділеної смуги монопольно використовується автомобілями швидкої допомоги і не може бути перерозподілена навіть тоді, коли вона їм не потрібна. Другий варіант є аналогією резервування в мережах з комутацією пакетів. Пропускна здатність дороги тут витрачається більш ефективно, але для потоку автомобілів швидкої допомоги такий варіант менш сприятливий, так як при необхідності звільнення смуги виникають перешкоди, створювані непривілейованими машинами.

Мережа з комутацією каналів подібного перерозподілу ресурсів виконати не може, так як у неї в розпорядженні немає незалежно адресованих одиниць інформації - пакетів!



Попередня   104   105   106   107   108   109   110   111   112   113   114   115   116   117   118   119   Наступна

класи додатків | Модель М / М / 1 | Черги і різні класи трафіку | пріоритетне обслуговування | зважені черги | Комбіновані алгоритми обслуговування черг | Механізми кондиціонування трафіку | профілювання | формування трафіку | Учасники зворотного зв'язку |

© 2016-2022  um.co.ua - учбові матеріали та реферати