Redes de Computadores II - 6.Noções de QoS e Controle de Congestionamento

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Noes de Controle de Congestionamento e QoS

Prof. Mauro Tapajs

Controle de Congestionamento

Controle de CongestionamentoUma rede de pacotes pode ser modelada como uma rede de filas de servios para pacotes Se a fila de pacotes cresce alm da taxa de servio (sada de pacotes) pode ultrapassar o limite da fila (buffers)

Controle de CongestionamentoCongestionamento significa que a carga na rede temporariamente maior que a capacidade dos recursos Soluo: aumentar os recursos ou diminuir a carga Se muitos pacotes chegam e os equipamentos no tem capacidade de dar vazo a todos, ocorre congestionamento Se difere do controle de fluxo (especfico entre dois hosts) por abranger todos os equipamentos de comutao da rede e hosts

Situao Ideal

Situao de CongestionamentoNa situao real, os buffers nos roteadores usados para enfileirar pacotes so finitos Existe um tempo de processamento por pacote Quantos mais pacotes na fila, maior o atraso para os que esto atrs Aumento de carga assimilado pela rede at um determinado limite prximo sua capacidade Depois disso os atrasos por pacotes crescem e levam o throughtput a cair a zero

Situao Real

Resposta da Rede ao Trfego Injetado

DeadlockNo processo de congestionamento, um roteador s pode dar vazo quando o seguinte der vazo Por outro lado o seguinte somente pode dar vazo quando o primeiro assim o fizer Esta espera de um roteador por outro cria um impasse

Tipos de Controle de CongestionamentoPreventivo tenta prevenir o congestionamento de acontecer Reativo age em resposta a uma situao de congestionamento

Controle de CongestionamentoTransmisso em taxas uniformes (contratos com operadoras, uso de PVC's) Mudana de rotas Prvia reserva de recursos de rede (Intserv) Sinalizao para forar diminuio de envio de trfego Implcita (engana o TCP, descartando pacotes) Explcita (informaes em mensagens) Em caso extremo: descarte de pacotes (pode haver algum mecanismo de priorizao)

Mecanismos de Sinalizao para Controle de Congestionamento

Algoritmo de Leaky BucketConsiste de uma fila finita com taxa de servio constante Transforma um fluxo irregular de pacotes num fluxo regular, aliviando rajadas de trfego e reduzindo o congestionamento Descarta pacotes quando ultrapassa a capacidade (C)

Algoritmo de Token BucketConsiste de uma fila finita de permisses de transmisso Maior flexibilidade Permite uma maior adequao da taxa de transmisso chegada de pacotes (regras) Nunca descarta pacotes, somente fichas

Enfileiramento DiferenciadoA idia se ter vrias filas para cada sada do roteador com tratamento adequado Estas filas seriam atendidas de maneira igual, enviando um pacote de cada vez Para no beneficiar hosts que produzem pacotes maiores que os que produzem menores, as filas podem ser organizadas para que se envie um byte de cada fila a cada vez No caso de se diferenciar vrias fontes de trfego com diferentes prioridades, pode-se alocar os bytes proporcionalmente

Disciplinas de EnfileiramentoFila FIFO (First In First Out ou FCFS) - no prov diferenciao Simple Fair Queuing divide os pacotes que chegam em vrias filas para cada fluxo (ou origem) e atende a cada uma delas de umas vez

Disciplinas de EnfileiramentoWeighted Fair Queuing: Divide pacotes em interativos e no-interativos e cria filas para cada tipo de fluxo, tratando fluxos de maneira diferenciada Atribui pesospara cada fila de forma que numa passagem sejam mandados mais de um pacotes, privilegiando fluxos O uso destas disciplinas estabelecido com base em gerenciamento do trfego (pr-reserva de recursos, estratgias de balanceamento de carga, etc)

Necessidade de QoSRedes datagramas so redes baseadas no melhor esforo (best effort): tratam todos os pacotes do mesmo modo Para uma srie de novas aplicaes, so necessrios mecanismos que garantam o trfego contnuo de pacotes sem alterao e sujeitos a determinadas condies impostas pelas aplicaes Para isso mecanismos deve ser implementados, onerando o processamento de rede

Qualidade do Servio - QoSUm mecanismo QoS traduz um pedido de servio num conjunto de caractersticas de trfego para aquele servio (enfileiramento adequado, roteamento, disponibilizao de recursos capacidade, buffers, etc) Grupos de trabalho demonstraram que possvel se oferecer este tipo de suporte sobre uma rede assncrona de datagramas

Tipos de TrfegoElstico Se ajusta bem dentro de determinada faixa de variao de atraso e banda Normalmente roda sobre UDP e TCP (aplicaes bsicas da Internet) Ex: FTP (sensvel a throughput), SMTP (no to afetado por atrasos), TELNET e HTTP (razoavelmente sensvel a atraso), todas com pequenas variaes na exigncia de QoS necessidade modesta de suporte QoS Inelstico No se adapta bem a mudanas da qualidade da rede Melhor exemplo: Trfego real-time Em caso de congestionamento, continua a enviar a mesma carga na rede (no recua) Requisitos (throughput, atraso, jitter, perda de pacotes)

Trfego InelsticoUma rede ter dificuldade em atender este tipo de trfego com atrasos variveis e ocorrncia de congestionamentos Existe, assim, a exigncia ento de tratamento preferencial Aplicaes que geram este tipo de trfego devem sinalizar requisitos A rede deve ainda suportar trfego elstico podendo priorizar recursos para atendimento de trfego preferencial

Requisitos de AplicaoExiste a necessidade de se permitir que as aplicaes apresentem seus requisitos de QoS Duas maneiras de se fazer isto:Criao de um mecanismo para requerimento de QoS (melhor em caso de congetionamento da rede caso a rede esteja congestionada, novos pedidos so negados) - Intserv Indicao do QoS desejado no cabealho dos pacotes - Diffserv

Requisitos de Aplicao Exemplos

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