Cơ chế WRED - Weighted Random Early Detection ppsx

Weighted Random Early Detection
Khi một hàng đợi bị đầy, IOS không còn chổ cho các gói tin vừa mới đến, vì vậy nó sẽ
loại bỏ các gói này. Hiện tượng này gọi là loại bỏ cuối hàng (tail drop). Thông thường khi
một hàng đợi bị đầy, vài gói tin sẽ bị loại bỏ cùng lúc ở một thời điểm.
Cơ chế loại bỏ cuối hàng taildrop có thể gây ảnh hưởng tiêu cực trên lưu lượng mạng, đặc
biệt là lưu lượng TCP. Khi một gói tin bị mất, vì bất kỳ lý do gì, các kết nối TCP sẽ giảm
tốc độ gửi dữ liệu. Khi hiện tượng loại bỏ gói tin xảy ra và nhiều gói tin bị mất, các kết
nối TCP sẽ giảm tốc độ thêm nữa. Ngoài ra, hầu như các mạng đều gửi một tỉ lệ phần
trăm của lưu lượng TCP nhiều hơn UDP, nghĩa là toàn bộ tải của mạng có khuynh hướng
bị loại bỏ.
Một điều thú vị là thông lượng tổng thể của mạng có thể được cải tiến bằng cách loại bỏ
chỉ vài gói tin khi hàng đợi bắt đầu bị đầy. Cách này thì tốt hơn là chờ những ảnh hưởng
của cơ chế loại bỏ taildrop. Cisco tạo ra cơ chế Weighted Random Early Detection
(WRED) đặc biệt cho mục đích giám sát chiều dài hàng đợi và loại bỏ một số gói tin
trong hàng đợi để cải tiến hiệu năng của mạng. Khi hàng đợi trở nên dài hơn, WRED
bắt đầu loại bỏ nhiều gói tin, với hy vọng rằng sự gia giảm trong phần tải có thể đủ để
ngăn ngừa hàng đợi bị đầy.
WRED dùng vài chỉ số khi thực hiện quyết định. Đầu tiên, WRED dùng thông số kích
thước hàng đợi trung bình khi nó quyết định là một hàng đợi đã bị đầy đủ để bắt đầu loại
bỏ gói tin. WRED sau đó sẽ so sánh chiều sâu trung bình với mức giới chặn trên và chặn
dưới, thực hiện các hành động loại bỏ khác nhau tùy thuộc vào kết quả so sánh. Các hành
động được liệt kê trong bảng dưới đây:
Khi kích thước trung bình của hàng đợi là rất thấp hay rất cao, hành động là rất rõ ràng,
mặc dù thuật ngữ fulldrop có thể gây chút ngạc nhiên. Khi kích thước hàng đợi trung
bình tăng trên mức giới hạn trên, WRED sẽ loại bỏ tất cả các gói tin mới. Mặc dù hành
động này có thể giống cơ chế loại bỏ cuối hàng taildrop, về phương diện kỹ thuật hai cơ
chế không giống nhau, vì hàng đợi thực sự có thể không bị đầy. Vì vậy, để thấy rõ sự
khác biệt này, WRED gọi nhóm hành động này là loại bỏ hoàn toàn full drop.
Khi kích thước trung bình của hàng đợi nằm giữa hai giới hạn, WRED sẽ loại bỏ một số
gói tin. Tỉ lệ loại bỏ tăng tuyến tính khi kích thước trung bình của hàng đợi tăng từ mức
tối thiểu lên mức tối đa như mô tả trong hình trên.

Thông số cuối cùng của WRED ảnh hưởng đến hoạt động của nó là thông số MPD (mark
probability denominator). Thông số này là cơ sở để tính ra tỉ lệ phần trăm tối đa 10%
trong hình trên. IOS tính tỉ lệ phần trăm bị loại bỏ được dùng ở mức giới hạn chặn trên
dựa trên công thức đơn giản 1/MPD. Trong hình, giá trị MPD bằng 10 sẽ tính ra giá trị
nêu trên, nghĩa là tốc độ loại bỏ gói tin tăng từ 0 đến 10% khi kích thước hàng đợi trung
bình tăng từ mức tối thiểu đến mức tối đa. Ngoài ra, khi WRED loại bỏ gói tin, nó sẽ
ngẫu nhiên chọn lựa gói tin để loại bỏ.
WRED gán trọng số các gói tin như thế nào?
WRED gán các độ ưu tiên đến các gói tin với một giá trị IPP hoặc DSCP nào đó. Để thực
hiện việc này, WRED dùng các mẫu lưu lượng khác nhau cho các giá trị IPP và DSCP
khác nhau. Một mẫu lưu lượng WRED bao gồm việc gán ba biến quan trọng của WRED:
mức chặn dưới, mức chặn trên và giá trị MPD. Hình dưới đây mô tả một trường hợp,
trong đó có hai mẫu lưu lượng WRED, một mẫu IPP bằng 0 và một mẫu IPP bằng 3.
Như trong hình mô tả, giá trị chặn dưới của IPP 3 là cao hơn mức chặn dưới của IPP 0.
Kết quả là, giá trị IPP 0 sẽ bị loại bỏ sớm hơn của gói IPP 3. Ngoài ra, giá trị MPD của
IPP 3 cao hơn làm cho một tỉ lệ loại bỏ thấp hơn (dựa trên công thức 1/MPD).
Bảng dưới đây liệt kê các thông số mặc định của WRED cho các giá trị DSCP khác nhau.
Theo chương trước, giá trị AF kết thúc bằng 1 (ví dụ AF21) sẽ được WRED xử lý tốt hơn
những giá trị DSCP tận cùng bằng 2 (ví dụ AF32). Các giá trị mặc định của hệ điều hành
IOS sẽ đạt được mục đích đó bằng cách gán giá trị giới hạn chặn dưới và chặn trên thấp
hơn cho các giá trị DSCP.
Cấu hình WRED
Bởi vì WRED quản lý việc loại bỏ gói tin dựa trên kích thước hàng đợi, nên WRED phải
được cấu hình trong một hàng đợi nào đó. Tuy nhiên, phần lớn các cơ chế hàng đợi
không hỗ trợ WRED nên kết quả là WRED có thể được cấu hình chỉ trên những vị trí
sau:
Trên một cổng vật lý (với cơ chế FIFO).
Trên những lớp không phải là LLQ trong một chính sách policy-map của CBWFQ.
Trong một mạch ảo ATM VC.
Để dùng WRED trực tiếp trên một cổng vật lý, IOS thường tắt tất cả các cơ chế hàng đợi

khác và tạo ra một hàng đợi đơn FIFO duy nhất. WRED sau đó sẽ quản lý vấn đề loại bỏ
gói tin trên hàng đợi này. Đối với CBWFQ, WRED được cấu hình trong một lớp bên
trong một policy map ở cùng một vị trí như câu lệnh bandwidth và câu lệnh priority như
đã thảo luận trước đây.
Lệnh random-detect cho phép bật WRED, hoặc là dưới một cổng vật lý hoặc là bên dưới
một lớp trong một policy map. Lệnh này cho phép WRED dùng IPP và không dùng
DSCP.
Lệnh random-detect dscp-based vừa bật WRED và báo cho WRED dùng DSCP để xác
định mẫu lưu lượng cho một gói tin. Để thay đổi cấu hình WRED từ một mẫu cấu hình
WRED cho một IPP hoặc một DSCP, hãy dùng lệnh sau trong cùng vị trí với các lệnh
random-detect khác:
random-detect precedence precedence min-threshold max-threshold [ mark-prob-
denominator]
random-detect dscp dscpvalue min-threshold max-threshold [ mark-probability-
denominator]
Cuối cùng, việc tính toán kích thước trung bình của hàng đợi có thể bị ảnh hưởng thông
qua một thông số gọi là exponential weighting constant. Một giá trị thấp của hằng số này
có nghĩa là kích thước trung bình là một phần nhỏ của quá trình tính toán, dẫn đến sự
thay đổi nhanh hơn trong kích thước hàng đợi trung bình. Mặc dù không được khuyến
cáo, giá trị này có thể thay đổi bằng lệnh random-detect exponential-weighting-constant
exponent.