Управление перегрузками и механизмы обслуживания очередей

Наиболее часто перегрузка сети возникает в местах соединения коммутаторами сетей с разной полосой пропускания. В случае возникновения перегрузки сети пакеты начинают буферизироваться и распределяться по очередям. Порядок передачи через выходной интерфейс поставленных в очередь пакетов данных на основе их приоритетов определяется механизмом обслуживания очередей (Queuing mechanism), который позволяет управлять пропускной способностью сети при возникновении перегрузок.

Рис. 7.4. Возникновение перегрузки в сети

Механизм управления перегрузками (Congestion management) включает следующие механизмы обслуживания очередей:

- механизм FIFO (First-In, First-Out);

- очереди приоритетов (Priority Queuing);

- взвешенный алгоритм кругового обслуживания (Weighted Round Robin, WRR);

- настраиваемые очереди (Custom Queuing).

В коммутаторах D-Link для обслуживания очередей используются взвешенный алгоритм кругового обслуживания, очереди приоритетов и комбинации этих методов.

Механизм обслуживания очередей FIFO («первым пришел, первым ушел») передает пакеты, поставленные в очередь в том порядке, в котором они поступили в нее. Этот механизм не обеспечивает классификации пакетов и рассматривает их как принадлежащие одному классу.

Рис. 7.5. Очередь FIFO

Очереди приоритетов со строгим режимом (Strict Priority Queue) предполагают передачу трафика строго в соответствии с приоритетом выходных очередей. В этом механизме предусмотрено наличие 4-х очередей – с высоким, средним, обычным и низким приоритетами обслуживания. Пакеты, находящиеся в очереди с высоким приоритетом, обрабатываются первыми. Пакеты из следующей по приоритету обслуживания очереди начнут передаваться только после того, как опустеет высокоприоритетная очередь. Например, пакеты из средней по приоритету очереди не будут передаваться до тех пор, пока не будут обслужены пакеты из высокоприоритетной очереди. Пакеты из очереди с нормальным приоритетом не начнут передаваться до тех пор, пока не опустеет очередь со средним приоритетом и т.д.

Следует отметить, что пакеты очереди с высоким приоритетом всегда получают предпочтение при обслуживании независимо от количества пакетов в других очередях и времени, прошедшего с момента передачи последнего пакета из очереди с низким приоритетом. В некоторых случаях это может привести к «зависанию» обслуживания низкоприоритетного трафика, т.е. пакеты из очередей с низким приоритетом будут долго не обрабатываться.

По умолчанию на коммутаторах D-Link настроены очереди приоритетов со строгим режимом.

Рис. 7.6. Очереди приоритетов со строгим режимом

Еще одним механизмом обслуживания очередей является взвешенный алгоритм кругового обслуживания (Weighted Round Robin, WRR). Этот механизм исключает главный недостаток очередей приоритетов, обеспечивая обработку очередей в соответствии с назначенным им весом и предоставляя полосу пропускания для пакетов из низкоприоритетных очередей.

Рис. 7.7. Обслуживание очередей с использованием алгоритма WRR

Процесс обработки очередей осуществляется по круговому принципу, начиная с самой приоритетной очереди. Из каждой непустой очереди передается некоторый объем трафика, пропорциональный назначенному ей весу, после чего выполняется переход к следующей по убыванию приоритета очереди и т.д. по кругу.