Эндрю Уэзеролл - Компьютерные сети. 5-е издание

Дырявое ведро и маркерное ведро просты в реализации. Давайте посмотрим на то, как работает маркерное ведро. Хотя до этого мы говорили о втекающей и вытекающей жидкости, нужно понимать, что на практике сеть имеет дело с дискретными величинами. Реализация алгоритма маркерного ведра подразумевает наличие переменной, считающей маркеры. Счетчик увеличивается на R/AT. В нашем примере счетчик будет увеличиваться на 200 Кбит за 1 мс. Каждый раз при посылке трафика счетчик уменьшается; когда его значение доходит до нуля, передача пакетов останавливается.

Если все пакеты имеют одинаковый объем, уровень ведра можно измерять в пакетах (например, 200 Мбит — это 20 пакетов по 1250 байт). Однако чаще всего используются пакеты разного размера. Тогда уровень ведра исчисляется в байтах. Если число байт в ведре не является достаточным для отправки пакета, пакет вынужден ждать, пока ситуация не изменится (что может произойти не сразу, если скорость заполнения ведра мала).

При расчете длительности максимальной выходной пачки (до тех пор, пока ведро не станет пустым) нужно учитывать, что пока ведро опорожняется, появляются новые маркеры. При длительности пачки S с, емкости маркерного ведра B байт, скорости появления маркеров R байт/с и максимальной выходной скорости M байт/с очевидно, что максимальное количество переданных байтов в пачке будет равно B + RS байт. Мы также знаем, что количество байтов, переданных в пачке с максимальной скоростью, равно MS . Таким образом,

B + RS = MS.

Решив это уравнение, получим: S = B/(M - R). При наших параметрах B = = 9600 Кбайт, M = 125 Мбайт/с и R = 25 Мбайт/с получаем длительность пачки около 94 мс.

Недостатком алгоритма маркерного ведра является то, что скорость передачи крупных пачек снижается до постоянного значения R. Часто бывает желательно уменьшить пиковую скорость, не возвращаясь при этом к постоянному значению скорости (но и не увеличивая это значение, чтобы не пропустить в сеть дополнительный трафик). Один из способов получения более гладкого трафика состоит в помещении еще одного маркерного ведра после первого. Скорость второго ведра должна быть гораздо выше скорости первого. По сути, первое ведро определяет характеристики трафика и фиксирует его скорость, иногда позволяя отправлять крупные объемы данных. Второе ведро уменьшает максимальную скорость, с которой могут передаваться такие пачки. Например, если скорость второго ведра равна 500 Мбит/с, а емкость — 0, первая пачка поступит в сеть с максимальной скоростью 500 Мбит/с. Это меньше, чем наше предыдущее значение 1000 Мбит/с.

Управление такими схемами может оказаться непростым. Когда маркерные ведра используются для формирования трафика на хостах, пакеты вынуждены ждать в очереди до тех пор, пока ведро их не пропустит. Когда они применяются на маршрутизаторах сети для определения трафика, сеть имитирует алгоритм и гарантирует, что пакетов и байтов посылается не больше, чем разрешено. Тем не менее эти методы позволяют формировать сетевой трафик, приводя его к более управляемому виду и обеспечивая тем самым выполнение требований по качеству обслуживания.

5.4.3. Диспетчеризация пакетов

Возможность управления трафиком — это неплохой начальный шаг в деле обеспечения гарантированного качества обслуживания. Однако чтобы предоставить клиенту гарантии производительности, необходимо резервировать достаточное количество ресурсов. Для этого мы будем считать, что все пакеты в потоке следуют по одному и тому же пути. При распределении их случайным образом между несколькими маршрутизаторами невозможно что-либо гарантировать. Следовательно, между источником и приемником должно быть установлено нечто вроде виртуального канала, и все пакеты, принадлежащие данному потоку, должны следовать по указанному маршруту.

Алгоритмы распределения ресурсов маршрутизатора между пакетами потока и конкурирующими потоками называются алгоритмами диспетчеризации пакетов( packet scheduling algorithm). Резервироваться могут три типа ресурсов:

1. Пропускная способность.

2. Буферное пространство.

3. Время центрального процессора.

Наиболее очевидно резервирование пропускной способности. Если потоку необходима скорость в 1 Мбит/с, а исходящая линия может работать со скоростью 2 Мбит/с, то направить три потока с такими параметрами по этой линии не удастся. То есть резервирование пропускной способности означает предотвращение предоставления канала большему числу абонентов, чем канал может обработать.