Notification de congestion explicite CoS

Fonctionnement de l’ECN

Sans ECN, les équipements réagissent à la congestion du réseau en abandonnant les paquets TCP/IP. La perte de paquets signale au réseau qu’un encombrement est en cours. Les équipements du réseau IP réagissent aux pertes de paquets TCP en réduisant le taux de transmission des paquets pour permettre à la congestion de disparaître. Cependant, la méthode d’abandon de paquets pour la notification et la gestion des congestions présente certains inconvénients. Par exemple, des paquets sont abandonnés et doivent être retransmis. En outre, un trafic en rafale peut entraîner une réduction excessive du taux de transmission du réseau, ce qui entraîne une utilisation inefficace de la bande passante.

Au lieu d’abandonner des paquets pour signaler la congestion du réseau, l’ECN marque les paquets pour signaler la congestion du réseau, sans abandonner les paquets. Pour que l’ECN fonctionne, l’ECN doit être activé sur tous les périphériques situés sur le chemin entre deux points de terminaison compatibles ECN. L’ECN est négocié lors de l’établissement de la connexion TCP entre les points de terminaison.

Les équipements compatibles ECN déterminent l’état d’encombrement de la file d’attente en fonction de la configuration du profil d’abandon de paquets WRED appliquée à la file d’attente. De sorte que chaque file d’attente compatible ECN doit également avoir un profil d’abandon WRED. Si une file d’attente se remplit à un niveau tel que la probabilité d’abandon de paquets du profil WRED est supérieure à zéro (0), l’équipement peut marquer un paquet comme étant congestionné. Le fait qu’un périphérique marque ou non un paquet comme étant congestionné est la même probabilité que la probabilité d’abandon de la file d’attente à ce niveau de remplissage.

ECN indique si une congestion se produit ou non en marquant les deux bits les moins significatifs dans le champ Services différenciés (DiffServ) de l’en-tête IP. Les six bits les plus significatifs du champ DiffServ contiennent les bits DSCP (Differentiated Services Code Point). L’état des deux bits ECN indique si le paquet est compatible ECN ou non et s’il y a eu ou non un encombrement.

Les expéditeurs compatibles ECN marquent les paquets comme étant compatibles ECN. Si un expéditeur n’est pas compatible ECN, il marque les paquets comme n’étant pas compatibles ECN. Si un paquet compatible ECN rencontre un encombrement au niveau de la file d’attente de sortie d’un périphérique, l’équipement marque le paquet comme étant encombré. Lorsque le paquet atteint le récepteur compatible ECN (point de terminaison de destination), le destinataire fait écho à l’indicateur d’encombrement à l’expéditeur (point de terminaison source) en envoyant un paquet marqué pour indiquer l’encombrement.

Après avoir reçu l’indicateur d’encombrement du récepteur, le point de terminaison source réduit le taux de transmission pour soulager l’encombrement. Ce résultat est similaire à celui de la notification et de la gestion de congestion TCP, mais au lieu d’abandonner le paquet pour signaler la congestion du réseau, ECN marque le paquet et le récepteur renvoie la notification de congestion à l’expéditeur. Comme le paquet n’est pas abandonné, il n’a pas besoin d’être retransmis.

• Bits ECN dans le champ DiffServ
• Comportement ECN de bout en bout
• ECN comparé au PFC et à Ethernet PAUSE

Tableau 1 : Codes binaires ECN

Bits ECN (code)	Signification
00	Non-ECT : le paquet est marqué comme non compatible ECN
01	ECT(1)—Les points de terminaison du protocole de transport sont compatibles ECN
10	ECT(0)—Les points de terminaison du protocole de transport sont compatibles ECN
11	CE : encombrement ressenti

Les codes 01 et 10 ont la même signification : les points de terminaison d’envoi et de réception du protocole de transport sont compatibles ECN. Il n’y a pas de différence entre ces codes.

Tableau 2 : comportement du trafic sur les files d’attente activées par ECN

Marquage des paquets IP entrants des bits ECN	Configuration ECN sur la file d’attente de sortie	Action à prendre si l’algorithme WRED détermine que le paquet est éligible à l’abandon	Marquage des paquets sortants des bits ECN
Non ECT (00)	Cela n’a pas d’importance	Goutte.	Aucun embout ECN n’est marqué
ECT (10 ou 01)	ECN désactivé	Goutte	Perte de paquets : aucun bit ECN n’est marqué
ECT (10 ou 01)	Compatible ECN	Ne pas laisser tomber. Marquez le paquet comme étant encombré (CE, bits 11).	Paquet marqué ECT (11) pour indiquer l’encombrement
CE (11)	ECN désactivé	Goutte	Perte de paquets : aucun bit ECN n’est marqué
CE (11)	Compatible ECN	Ne pas laisser tomber. Le paquet est déjà marqué comme étant congestionné, transférez le paquet sans modifier le marquage ECN.	Paquet marqué ECT (11) pour indiquer l’encombrement

Contrôle des seuils ECN par profil de chute WRED

Vous appliquez des profils d’abandon WRED aux classes de transfert (qui sont mappées aux files d’attente de sortie) pour contrôler la façon dont l’équipement marque les paquets compatibles ECN. Un mappage de planificateur associe un profil de dépôt à un planificateur et à une classe de transfert, puis vous appliquez le mappage de planificateur aux interfaces pour implémenter les propriétés de planification de la classe de transfert sur ces interfaces.

Les profils d’abandon définissent les paires de niveau de remplissage de la file d’attente (le pourcentage de remplissage de la file d’attente) et de probabilité d’abandon (le pourcentage de probabilité qu’un paquet soit abandonné). Lorsqu’une file d’attente se remplit jusqu’à un niveau spécifié, la probabilité d’abandon associée à ce niveau de remplissage est associée au trafic qui correspond au profil d’abandon. Lorsque vous configurez un profil d’abandon, vous configurez des paires de niveaux de remplissage et de probabilités d’abandon pour contrôler la façon dont les paquets sont abandonnés à différents niveaux de remplissage de la file d’attente.

La première paire de niveau de remplissage et de probabilité de chute est le point de départ de la chute. Tant que la file d’attente n’a pas atteint le premier niveau de remplissage, les paquets ne sont pas abandonnés. Lorsque la file d’attente atteint le premier niveau de remplissage, les paquets qui dépassent le niveau de remplissage ont une probabilité d’abandon égale à la probabilité d’abandon associée au niveau de remplissage.

La dernière paire de niveau de remplissage et de probabilité de chute est le point final de chute. Lorsque la file d’attente atteint le dernier niveau de remplissage, tous les paquets sont abandonnés, sauf s’ils sont configurés pour ECN.

Note:

Les files d’attente sans perte (classe de transfert configurée avec l’attribut d’abandon de no-loss paquets) et les files d’attente à priorité stricte élevée n’utilisent pas de profils d’abandon. Les files d’attente sans perte utilisent le PFC pour contrôler le flux de trafic. Les files d’attente à priorité stricte à haute reçoivent toute la bande passante de port dont elles ont besoin jusqu’à la limite de bande passante maximale configurée.

Différents appareils prennent en charge différentes quantités de paires de niveau de remplissage/probabilité de chute dans les profils de chute.

Note:

Ne configurez pas le dernier niveau de remplissage à 100 %.

La configuration du profil d’abandon affecte les paquets ECN comme suit :

• Point de départ de l’abandon : les paquets compatibles ECN peuvent être marqués comme étant encombrés (CE).

• Point d’extrémité de dérivation : les paquets compatibles ECN sont toujours marqués CE.

Au fur et à mesure qu’une file d’attente se remplit entre le point de départ et le point d’arrivée, la probabilité qu’un paquet ECN soit marqué CE est la même que la probabilité qu’un paquet non-ECN soit abandonné si vous appliquez le profil d’abandon au trafic au mieux. Au fur et à mesure que la file d’attente se remplit, la probabilité qu’un paquet ECN soit marqué CE augmente, tout comme la probabilité qu’un paquet non-ECN soit abandonné augmente lorsque vous appliquez le profil d’abandon au trafic best-effort.

Au point de fin de dépôt, tous les paquets ECN sont marqués CE, mais les paquets ECN ne sont pas abandonnés. Lorsque le niveau de remplissage de la file d’attente dépasse le point d’abandon, tous les paquets ECN sont marqués CE. À ce stade, tous les paquets non-ECN sont abandonnés. Les paquets ECN (et tous les autres paquets) sont abandonnés en queue de peloton si la file d’attente se remplit complètement.

Pour configurer un profil d’abandon de paquets WRED et l’appliquer à une file d’attente de sortie (à l’aide de la planification hiérarchique sur les périphériques prenant en charge ETS) :

1. Configurez un profil de dépôt à l’aide de l’instruction set class-of-service drop-profiles profile-name interpolate fill-level drop-start-point fill-level drop-end-point drop-probability 0 drop-probability percentage.

2. Mappez le profil de dépôt à un planificateur de file d’attente à l’aide de l’instruction set class-of-service schedulers scheduler-name drop-profile-map loss-priority (low | medium-high | high) protocol any drop-profile profile-name. Le nom du profil de dépôt est le nom du profil WRED configuré à l’étape 1.

3. Mappez le planificateur, que l’étape 2 associe au profil d’abandon, à la file d’attente de sortie à l’aide de l’instruction set class-of-service scheduler-maps map-name forwarding-class forwarding-class-name scheduler scheduler-name. La classe de transfert identifie la file d’attente de sortie. Les classes de transfert sont mappées aux files d’attente de sortie par défaut et peuvent être remappées à différentes files d’attente par configuration utilisateur explicite. Le nom du planificateur est le planificateur configuré à l’étape 2.

4. Associez la carte du planificateur à un profil de contrôle du trafic à l’aide de l’instruction set class-of-service traffic-control-profiles tcp-name scheduler-map map-name. Le nom de la carte du planificateur est le nom configuré à l’étape 3.

5. Associez le profil de contrôle du trafic à une interface à l’aide de l’instruction set class-of-service interface interface-name forwarding-class-set forwarding-class-set-name output-traffic-control-profile tcp-name. Le nom du profil de contrôle du trafic de sortie est le nom du profil de contrôle du trafic configuré à l’étape 4.

   L’interface utilise la carte du planificateur dans le profil de contrôle du trafic pour appliquer le profil d’abandon (et d’autres attributs, y compris l’attribut enable ECN) à la file d’attente de sortie (classe de transfert) sur cette interface. Étant donné que vous pouvez utiliser différents profils de contrôle du trafic pour mapper différents planificateurs à différentes interfaces, un même numéro de file d’attente sur différentes interfaces peut gérer le trafic de différentes manières.

Vous pouvez configurer un profil d’abandon de paquets WRED et l’appliquer à une file d’attente de sortie sur les périphériques qui prennent en charge la planification de ports (la planification hiérarchique ETS n’est pas prise en charge ou n’est pas utilisée). Pour configurer un profil d’abandon de paquets WRED et l’appliquer à une file d’attente de sortie sur des périphériques qui prennent en charge la planification de ports (la planification hiérarchique ETS n’est pas prise en charge ou n’est pas utilisée) :

1. Configurez un profil de dépôt à l’aide de l’instruction set class-of-service drop-profiles profile-name interpolate fill-level level1 level2 ... level32 drop-probability probability1 probability2 ... probability32. Vous pouvez spécifier aussi peu que deux paires niveau de remplissage/probabilité de chute ou jusqu’à 32 paires.

2. Mappez le profil de dépôt à un planificateur de file d’attente à l’aide de l’instruction set class-of-service schedulers scheduler-name drop-profile-map loss-priority (low | medium-high | high) drop-profile profile-name. Le nom du profil de dépôt est le nom du profil WRED configuré à l’étape 1.

3. Mappez le planificateur, que l’étape 2 associe au profil d’abandon, à la file d’attente de sortie à l’aide de l’instruction set class-of-service scheduler-maps map-name forwarding-class forwarding-class-name scheduler scheduler-name. La classe de transfert identifie la file d’attente de sortie. Les classes de transfert sont mappées aux files d’attente de sortie par défaut et peuvent être remappées à différentes files d’attente par configuration utilisateur explicite. Le nom du planificateur est le planificateur configuré à l’étape 2.

4. Associez le mappage du planificateur à une interface à l’aide de l’instruction set class-of-service interfaces interface-name scheduler-map scheduler-map-name.

   L’interface utilise le mappage du planificateur pour appliquer le profil de dépôt (et d’autres attributs) à la file d’attente de sortie mappée à la classe de transfert sur cette interface. Étant donné que vous pouvez utiliser différentes cartes de planificateur sur différentes interfaces, le même numéro de file d’attente sur différentes interfaces peut gérer le trafic de différentes manières.

ECN dynamique

L’ECN dynamique améliore l’ensemble des fonctionnalités ECN en fournissant un moyen d’automatiser les seuils déclenchant un événement de notification d’encombrement. Junos OS Evolved surveille en temps réel les conditions telles que la longueur de la file d’attente et les schémas de trafic pour déterminer s’il convient ou non d’ajuster un seuil. Il en résulte une réponse plus rapide aux événements d’encombrement que l’ECN statique et améliore l’efficacité du contrôle de l’encombrement.

Le D-ECN est plus difficile à mettre en œuvre que l’ECN statique et nécessite une surveillance active. Vous devez évaluer les conditions et la configuration de votre réseau pour décider si le D-ECN est le mieux adapté à votre réseau.

Vous pouvez consulter l’Explorateur de fonctionnalités pour voir si votre appareil prend en charge D-ECN.

Assistance, limitations et remarques

Si l’algorithme WRED mappé à une file d’attente ne détecte pas d’éligibilité à l’abandon de paquet, la configuration ECN et le marquage des bits ECN n’ont pas d’importance. Le comportement de transport des paquets est le même que lorsque l’ECN n’est pas activé.

ECN est désactivé par défaut. Normalement, vous activez ECN uniquement sur les files d’attente qui gèrent le trafic best-effort, et vous n’activez pas ECN sur les files d’attente qui traitent le trafic sans perte ou le trafic à priorité stricte élevée.

ECN prend en charge les éléments suivants :

• Paquets IPv4 et IPv6

• Paquets non étiquetés, avec une ou deux balises

• L’en-tête IP externe des paquets tunnelisés IP (mais pas l’en-tête IP interne)

ECN ne prend pas en charge les éléments suivants :

• Paquets IP avec encapsulation MPLS

• L’en-tête IP interne des paquets tunnelisés IP (cependant, ECN fonctionne sur l’en-tête IP externe)

• Échec du trafic de multidiffusion, de diffusion et de recherche de destination (DLF)

• Trafic non-IP

Note:

Pour appliquer un profil d’abandon WRED au trafic non-ECT, configurez un classificateur MF (Multifield) pour affecter le trafic non-ECT à une autre file d’attente de sortie qui n’est pas compatible ECN, puis appliquez le profil d’abandon WRED à cette file d’attente.

Comportement spécifique à la plate-forme

Utilisez l’explorateur de fonctionnalités pour confirmer la prise en charge de la plate-forme et de la version pour ECN.

Utilisez le tableau suivant pour passer en revue les comportements spécifiques à la plate-forme pour cette fonctionnalité.

Plateforme	Différence
PTX10001-36MR, PTX10004, PTX10008 PTX10016	Vous pouvez mettre en œuvre un ECN à seuil bas (commencer le marquage ECN dès que le tampon commence à se remplir) en définissant un taux de tampon pour un planificateur et un profil de baisse à faible pourcentage. Le débit tampon sert de débit de base pour le calcul de la taille du tampon. Le débit tampon est le débit cible d’un VOQ, c’est-à-dire le taux de file d’attente de sortie prévu lors d’un encombrement typique. Définissez le buffer-rate au niveau de la [edit class-of-service schedulers scheduler-name] hiérarchie. Vous pouvez également définir des pourcentages de niveau de remplissage plus granulaires (au dixième de pour cent) et plus petits pour les profils de dépôt. C’est-à-dire que vous pouvez définir un niveau de remplissage aussi bas que 0,7 %. Note: Les routeurs PTX prennent uniquement en charge l’ECN statique.
Série QFX5000	Sur les plateformes QFX5K, la fonctionnalité ECN est étroitement intégrée aux seuils WRED. Les seuils WRED étant statiques, l’ECN fonctionne également sur la base de calculs statiques de seuils de tampon. Toutefois, l’utilisation réelle des files d’attente par la mémoire tampon partagée est dynamique. Voici les formules utilisées pour le calcul des seuils de marquage ECN au moment de la configuration ECN. max buffer access eligibility for ECN enabled queue = (( shared pool size * hardware_alpha)/(1 + hardware_alpha)) + egress queue dedicated buffer ECN marking start threshold = WRED start fill level percent * Max buffer access eligibility for ECN enabled queue ECN 100% marking threshold = WRED end fill level percent * Max buffer access eligibility for ECN enabled queue En cas d’encombrement pour les paquets compatibles ECN, le marquage CE ECN commence après ECN marking start threshold l’atteinte. Les paquets compatibles ECN sont marqués ECN CE de manière probabiliste jusqu’à ce qu’ils ECN 100% marking threshold soient atteints. Au-delà de ce seuil, tous les paquets compatibles ECN portent le marquage ECN CE jusqu’à ce que la file d’attente atteigne max buffer access eligibility for ECN enabled queue. Au-delà de ce seuil, des chutes de queue se produisent. Dans le calcul ci-dessus de , le meilleur scénario d’une max buffer access eligibility for ECN enabled queuefile d’attente unique en concurrence pour l’espace tampon partagé est supposé. Toutefois, l’utilisation réelle de la mémoire tampon partagée pour une file d’attente encombrée peut diminuer dynamiquement en fonction du nombre de files d’attente concurrentes pour la mémoire tampon partagée à tout moment. Voici la formule de calcul actual dynamic max buffer usage per queuedu fichier . actual max buffer usage for ECN enabled queue = (shared pool size * hw_alpha) / (1 + (hw_alpha * number of competing queues)) + egress queue dedicated buffer + ingress Pg dedicated buffer by the traffic flow Deux paramètres, number of competing queues et ingress Pg dedicated buffer by the traffic flow, utilisés dans le calcul ne peuvent pas être pris en actual dynamic max buffer usage per queue compte lors du calcul du seuil ECN car ces deux paramètres sont de nature dynamique. Cela crée une possibilité que l’utilisation maximale réelle de la mémoire tampon pour une file d’attente activée ECN soit inférieure aux seuils de marquage ECN statiques calculés. Par conséquent, avec certaines configurations de mémoire tampon partagée et de niveau de remplissage WRED, il existe un risque d’abandon de la queue de paquet en raison de l’épuisement de la mémoire tampon partagée avant même que le marquage ECN sur les files d’attente avec perte ECN ne soit activé. Pour les files d’attente sans perte, en raison de la limitation ci-dessus, le PFC peut commencer à partir d’un port d’entrée avant le marquage ECN, car le seuil XOFF PFC est dynamique, contrairement au seuil ECN statique. Vous pouvez déterminer les seuils de marquage ECN appropriés en surveillant l’utilisation maximale de la mémoire tampon des files d’attente encombrées et en ajustant les seuils ECN/WRED en conséquence.
Série QFX10000	Sur les commutateurs QFX10000, lorsque vous activez une file d’attente pour ECN et que vous appliquez un profil d’abandon WRED à la file d’attente, le profil d’abandon WRED définit uniquement les seuils pour marquer le trafic ECN comme connaissant un encombrement (CE, 11). Sur les files d’attente compatibles ECN, le profil d’abandon WRED ne définit pas de seuils d’abandon pour le trafic non-ECT (00) (trafic qui n’est pas compatible ECN). Au lieu de cela, le commutateur utilise l’algorithme de chute de queue sur le trafic qui est marqué non-ECT sur les files d’attente activées par ECN pendant les périodes de congestion.