Эндрю Уэзеролл - Компьютерные сети. 5-е издание

Рис. 5.23.Явное уведомление о перегрузке

Обратное давление на ретрансляционных участках

При больших скоростях передачи данных или при сильной удаленности хостов много новых пакетов может быть отправлено даже после передачи уведомлений о перегрузке, поскольку реакция на уведомление занимает некоторое время. Рассмотрим, к примеру, хост в Сан-Франциско (маршрутизатор A на рис. 5.24), посылающий поток данных на хост, расположенный в Нью-Йорке (маршрутизатор D на рис. 5.24), со скоростью OC-3 155 Мбит/с. Если у нью-йоркского хоста начнет кончаться буферная память, сдерживающему пакету потребуется около 40 мс на то, чтобы добраться обратно в Сан-Франциско и сообщить о том, что необходимо снизить объем трафика. Явное уведомление о перегрузке займет еще больше времени, поскольку оно доставляется через получателя. Распространение сдерживающего пакета схематично показано на второй, третьей и четвертой диаграммах рис. 5.24, а. За те 40 мс, пока этот пакет движется по сети, в сторону нью-йоркского маршрутизатора передается еще 6,2 Мбит данных, с которыми тоже надо как-то совладать. Только к седьмой диаграмме (рис. 5.24, а) маршрутизатор заметит начавшееся снижение потока.

Однако есть альтернативный метод, позволяющий бороться с этой проблемой. Он заключается в том, что сдерживающий пакет влияет на трафик каждого маршрутизатора, через который он проходит. Это показано на последовательности диаграмм на рис. 5.24, б. Как только сдерживающий пакет достигает точки F, поток данных от F в сторону D должен быть уменьшен. Таким образом, F резервирует для соединения большее количество буферной памяти: источник все еще продолжает заваливать это направление своими данными. Нагрузка на D мгновенно спадает, как головная боль у страдальца, рекламирующего по телевизору чудодейственные пилюли. На следующем шаге сдерживающий пакет, продолжая свой путь, достигает E и приказывает уменьшить поток в сторону F. В результате в течение какого-то времени точке E приходится выдерживать повышенную нагрузку, но зато мгновенно освобождается от своего бремени точка F . Наконец, победный марш сдерживающего пакета приводит его к источнику всех бед — точке A, и теперь поток снижается на самом деле.

Рис. 5.24.Сдерживающий пакет влияет только на источник (а); Сдерживающий пакет влияет на все промежуточные участки (б)

Результатом применения метода сдерживания трафика на ретрансляционных участках является максимально быстрое устранение перегрузки в самой горячей точке за счет использования большего объема буферной памяти промежуточных маршрутизаторов. Таким образом, перегрузка пресекается без потери пакетов. Эта идея обсуждается более подробно у Mishra и др. (1996).

5.3.5. Сброс нагрузки

Когда ни один из выше приведенных методов не помогает в борьбе с перегрузкой, маршрутизаторы могут ввести в бой тяжелую артиллерию — сброс нагрузки. Сбросом нагрузкиназывается простое игнорирование маршрутизаторами пакетов, которые они не могут обработать. Своим происхождением этот термин обязан системам электроснабжения, где он означает отключение в случае перегрузок отдельных участков во избежание выхода из строя всей системы. Обычно такое происходит в жаркие летние дни, когда спрос на электроэнергию многократно превосходит предложение.

Ключевой проблемой для маршрутизатора, заваленного пакетами, является выбор пакета, который будет отвергнут. Выбор может зависеть от типа приложений, использующих данную сеть. Для передачи файла более старый пакет ценится выше нового, так как отвержение пакета номер 6 и сохранение пакетов с номерами, например, с 7 по 10 лишь заставит получателя выполнить лишнюю работу: поместить в буфер данные, которые он еще не может использовать. Для мультимедийных приложений, работающих в реальном времени, напротив, новый пакет важнее старого. Причина в том, что пакеты становятся ненужными, если они задерживаются и не приходят вовремя.

Первую стратегию (старое лучше нового) часто называют винной стратегией, а вторую (новое лучше старого) — молочной стратегией, так как большинство людей предпочтут пить свежее молоко и выдержанное вино, а не наоборот.