15-441 Lecture
Download
Report
Transcript 15-441 Lecture
۲ شبکه های کامپیوتری
Mozafar Bag-Mohammadi
Lecture 3
TCP کنترل ازدحام در
ازدحام
10 Mbps
1.5 Mbps
100 Mbps
• فرستنده های مختلف برای منابع شبکه رقابت میکنند.
• چه مشکالتی وجود دارد؟
– فرستنده ها از وضعیت جاری منابع خبر ندارند.
– فرستنده ها از همدیگر خبر ندارند.
• عالئم وقوع:
– گم شدن بسته ها (پر شدن بافر مسیریابها)
– تاخیرهای طوالنی (صف بندی در بافر روترها)
– کاهش گذردهی موثر به مقدرای کمتر از ظرفیت لینک گلوگاه (در توپولوژی باال )1.5Mbps
2
هزینه های ازدحام
•
•
3
بسته ها منابع را مصرف می کنند و در جایی از شبکه دور انداخته می شوند.
ارسال مجدد بسته های دچار تاخیر طوالنی منجر به مصرف بیخود پهنای باند می شود.
کنترل ازدحام و اجتناب از ازدحام
• یک مکانیسم که:
– از منابع شبکه به طور موثر استفاده می کند.
– باعث تخصیص عادالنه ی منابع می شود.
– ازدحام را کنترل می کند یا از وقوع آن اجتناب می کند.
4
رویکردهای کنترل ازدحام
• دو رویکرد کلی:
• کنترل ازدحام به کمک شبکه
–
–
–
–
5
مسیریابها به نودهای انتهایی بازخورد
صریح می فرستند.
اعالم یک بیت که نشانگر وقوع
ازدحام است.
اعالم یک نرخ صریح که فرستنده باید
از آن برای ارسال استفاده کند.
مشکالت :افزایش پیچیدگی مسیریابها
• کنترل ازدحام انتها به انتها
–
–
–
–
عدم وجود بازخورد صریح شبکه
نودهای انتهایی ازدحام را از روی
میزان تاخیر و گم شدن بسته ها حدس
می زنند.
TCPاز این روش استفاده می کند.
مشکالت :تخمینی و غیر دقیق
کنترل ازدحام انتها به انتها
• تا کنون :فرستنده ی TCPمحدود به اندازه ی بافر قابل دسترس در گیرنده
است.
– کنترل جریان توسط گیرنده انجام می شود.
– از پنجره ی اعالن استفاده می شود.
• برای این که مالحظات شبکه نیز رعایت شود ،فرستنده از پنجره ی ازدحام نیز
نگهداری میکند.
– پنجره ی ازدحام حالت پویای شبکه را منعکس میکند.
– Max outstanding packets ≤ min {congestion window,
}advertised window
• اگر پنجره ی اعالن گیرنده خیلی بزرگ باشد ،پنجره ی ازدحام عامل محدود
کننده ی سرعت فرستنده خواهد بود.
)– Speed = CWND/RTT (roughly
6
کنترل ازدحام در TCP
• مکانیسمهای شبکه خیلی ساده هسستند.
– زمانبندی FIFOو استفاده از بافر مشترک
– بازخورد ضمنی از طریق دور انداختن بسته ها
• در میزبانهای انتهایی TCP ،گم شدن بسته ها را به عنوان عالمت ازدحام تعبیر
می کند و سرعت خود را پایین می آورد.
– یعنی اندازه ی پنجره ی ازدحام را کاهش می دهد.
• سپس ،به صورت دوره ای اندازه ی پنجره ازدحام را
افزایش می دهد.
– هدف از انجام این کار این است که اگر پهنای باندی آزاد شد از
آن استفاده کنیم.
7
اهداف کنترل ازدحام
• رفتار ساده ی مسیریابها
• توزیع شده
• کارآیی Sxi(t) :به ظرفیت سیستم نزدیک باشد.
• عدالت :تخصیص برابر (یا متناسب)
)– Metric = (Sxi)2/n(Sxi2
• همگرایی :سیستم کنترلی باید پایدار باشد.
8
کنترل خطی
• میتوان از روشهای مختلفی برای واکنش به ازدحام (افزایش یا
کاهش) استفاده کرد.
– کنترل ساده ی خطی:
)• Window(t + 1) = a + b Window(t
• نسبتهای ai/biبرای افزایش و ad/bdبرای کاهش با هم متفاوت
هستند.
• عکس العمهای مختلفی را می توان تصور نمود
– افزایش و کاهش جمعی
– افزایش و کاهش ضربی
– کدامیک بهتر است؟
• فرض کنید دو میزبان برای پهنای باند شبکه با هم رقابت میکنند.
9
کاهش و افزایش جمعی
• هر دوی X1و X2به
یک اندازه در طول زمان
افزایش یا کاهش پیدا می
کننند.
Fairness Line
T1
T0
Efficiency Line
User 1’s Allocation x1
10
User 2’s
Allocation
x2
– افزایش جمعی عدالت را
بهبود می دهد و کاهش
جمعی باعث کاهش عدالت
می شود.
کاهش و افزایش ضربی
Fairness Line
• هر دوی X1و X2به
اندازه ی فاکتور یکسانی
در طول زمان تغییر
می کنند.
T1
T0
Efficiency Line
User 1’s Allocation x1
11
User 2’s
Allocation
x2
– اگر نمودار از مبدا گذر
کند ،عدالت ثابت می
ماند
همگرایی کارآیی
Fairness Line
xH
User 2’s
Allocation
x2
Efficiency Line
User 1’s Allocation x1
12
همگرایی توزیع شده به کارآیی
a=0
a>0 & b>1
b=1
a<0 & b>1
Fairness Line
xH
User 2’s
Allocation x2
a>0 & b<1
a<0 & b<1
Efficiency Line
User 1’s Allocation x1
13
همگرایی به عدالت
Fairness Line
xH
User 2’s
Allocation
x2
xH’
Efficiency Line
User 1’s Allocation x1
14
همگرایی به عدالت و کارآیی
• ناحیه ی همپوشان بین دو حالت
a=0 & b < 1:• برای کاهش
Fairness Line
xH
User 2’s
Allocation
x2
xH’
Efficiency Line
User 1’s Allocation x1
15
انتخاب درست کدام است؟
Fairness Line
• شرایط ما را مجبور
می کنند که از
AIMDاستفاده کنیم.
x1
x0
x2
Efficiency Line
User 1’s Allocation x1
16
User 2’s
Allocation
x2
– میتوان در هنگام
افزاییش نیز ضربی
عمل کرد
()MAIMD
– AIMDبه سمت
نقطه ی بهینه حرکت
می کند.