CoS 명시적 혼잡 알림 이해하기

ECN의 작동 방식

ECN이 없으면 스위치는 TCP/IP 패킷을 떨어뜨려 네트워크 혼잡에 대응합니다. 패킷 드롭(dropped packets)은 혼잡이 발생하고 있음을 네트워크에 신호를 전송합니다. IP 네트워크의 디바이스는 혼잡을 제거하도록 패킷 전송 속도를 낮추어 TCP 패킷 드롭에 대응합니다. 그러나 혼잡 알림 및 관리의 패킷 드롭 방법은 몇 가지 단점이 있습니다. 예를 들어 패킷이 누락되어 재전송되어야 합니다. 또한 버스트성 트래픽으로 인해 네트워크가 전송 속도를 너무 많이 낮추어 비효율적인 대역폭 활용도를 초래할 수 있습니다.

ECN은 네트워크 혼잡 신호를 위해 패킷을 떨어뜨리는 대신 패킷을 표시하여 패킷을 삭제하지 않고 네트워크 혼잡 신호를 표시합니다. ECN이 작동하려면 두 개의 ECN 지원 엔드포인트 사이의 경로에 있는 모든 스위치가 ECN을 사용하도록 설정해야 합니다. ECN은 엔드포인트 간의 TCP 연결 설정 중에 협상됩니다.

ECN 지원 스위치는 대기열에 적용된 WRED 패킷 드롭 프로파일 구성을 기반으로 대기열 혼잡 상태를 결정하므로 각 ECN 지원 대기열에도 WRED 드롭 프로파일이 있어야 합니다. WRED 드롭 프로파일에 패킷 드롭 확률이 0(0)보다 큰 수준으로 대기열이 채워지면 스위치는 패킷을 혼잡을 경험하는 것으로 표시할 수 있습니다. 스위치가 패킷을 혼잡을 경험하는 것으로 표시하든 그렇지 않은지 여부는 해당 채우기 수준에서 대기열 드롭 확률과 동일한 확률입니다.

ECN은 IP 헤더의 차별화된 서비스(DiffServ) 필드에서 두 개의 최소 비트(least-significant bit)를 표시하여 혼잡이 경험되는지 여부를 전달합니다. DiffServ 필드에서 가장 중요한 6비트 에는 DSCP(Differentiated Services Code Point) 비트가 포함되어 있습니다. 두 ECN 비트의 상태는 패킷이 ECN 지원 패킷인지 여부와 혼잡이 경험되었는지 여부를 신호합니다.

ECN 지원 발신자는 패킷을 ECN 지원으로 표시합니다. 발신자가 ECN을 지원하지 않는 경우 패킷을 ECN 지원되지 않는 것으로 표시합니다. ECN 지원 패킷이 스위치 송신 대기열에서 혼잡을 경험하면 스위치는 패킷을 혼잡을 경험하는 것으로 표시합니다. 패킷이 ECN 지원 수신기(대상 엔드포인트)에 도달하면 수신기는 혼잡을 나타내기 위해 표시된 패킷을 전송하여 발신자(소스 엔드포인트)에게 혼잡 표시기를 에코합니다.

수신기로부터 혼잡 표시기를 수신한 후 소스 엔드포인트는 전송 속도를 줄여 혼잡을 완화합니다. 이는 TCP 혼잡 알림 및 관리 결과와 유사하지만 네트워크 혼잡 신호를 패킷을 떨어뜨리는 대신 ECN은 패킷을 표시하고 수신기는 발신자에게 혼잡 알림을 에코합니다. 패킷이 손실되지 않으므로 패킷을 재전송할 필요가 없습니다.

• DiffServ 필드의 ECN 비트
• 엔드 투 엔드 ECN 동작
• ECN과 PFC 및 이더넷 일시 중지 비교

표 1: ECN 비트 코드

ECN 비트(코드)	의미
00	비ECT -패킷은 ECN 지원되지 않는 것으로 표시됩니다.
01	ECT(1)—전송 프로토콜의 엔드포인트는 ECN 지원
10	ECT(0) - 전송 프로토콜의 엔드포인트는 ECN 지원
11	CE — 혼잡 경험

코드 01 및 10은 동일한 의미를 갖습니다. 전송 프로토콜의 송수신 엔드포인트는 ECN 지원입니다. 이러한 코드에는 차이가 없습니다.

표 2: ECN 지원 대기열의 트래픽 동작

ECN 비트의 수신 IP 패킷 마킹	출력 대기열의 ECN 구성	WRED 알고리즘에 따라 패킷 드롭이 적격하다고 판단되는 경우 조치	ECN 비트의 발신 패킷 마킹
비-ECT(00)	중요 하지 않습니다.	드롭(QFX5210, QFX5200, QFX5100, EX4600, QFX3500, QFX3600, QFabric 시스템). WRED 드롭 확률은 적용되지 않아서 대기열이 최대 충만에 도달할 때 테일 드롭이 발생합니다(QFX10000 스위치).	으로 표시된 ECN 비트 없음
ECT(10 또는 01)	ECN 비활성화	드롭	패킷 드롭됨 -으로 표시된 ECN 비트가 없음
ECT(10 또는 01)	ECN 지원	드롭하지 마십시오. 패킷을 혼잡을 경험하는 것으로 표시합니다(CE, 비트 11).	혼잡을 나타내기 위해 ECT(11)로 표시된 패킷
CE (11)	ECN 비활성화	드롭	패킷 드롭됨 -으로 표시된 ECN 비트가 없음
CE (11)	ECN 지원	드롭하지 마십시오. 패킷은 이미 ECN 마킹을 변경하지 않고 혼잡을 경험하고 패킷을 전달하는 것으로 표시됩니다.	혼잡을 나타내기 위해 ECT(11)로 표시된 패킷

ECN 임계값에 대한 WRED 드롭 프로파일 제어

WRED 드롭 프로파일을 포워딩 클래스(출력 대기열에 매핑)에 적용하여 스위치가 ECN 지원 패킷을 표시하는 방식을 제어합니다. 스케줄러 맵은 드롭 프로파일을 스케줄러 및 포워딩 클래스와 연결한 다음, 인터페이스에 스케줄러 맵을 적용하여 해당 인터페이스에서 포워딩 클래스에 대한 스케줄링 속성을 구현합니다.

드롭 프로파일은 대기열 채우기 수준(대기열 충만 비율)과 드롭 확률(패킷 드롭 확률 비율) 쌍을 정의합니다. 대기열이 지정된 수준으로 채워지면 드롭 프로파일과 일치하는 트래픽은 해당 채우기 수준과 쌍으로 된 드롭 확률을 가집니다. 드롭 프로파일을 구성할 때, 한 쌍의 채우기 수준과 드롭 확률을 구성하여 패킷이 다양한 수준의 대기열 완전성에서 손실되는 방식을 제어할 수 있습니다.

첫 번째 채우기 수준 및 드롭 확률 페어는 드롭 시작점입니다. 대기열이 첫 번째 채우기 수준에 도달할 때까지 패킷은 손실되지 않습니다. 대기열이 첫 번째 채우기 수준에 도달하면 채우기 수준을 초과하는 패킷이 누락될 확률이 있으며 이는 채우기 수준과 페어링된 드롭 확률과 동일합니다.

마지막 채우기 수준 및 드롭 확률 페어는 드롭 엔드 포인트입니다. 대기열이 마지막 채우기 수준에 도달하면 ECN에 대해 구성되지 않는 한 모든 패킷이 누락됩니다.

참고:

무손실 대기열(패킷 드롭 속성으로 no-loss 구성된 포워딩 클래스) 및 엄격한 높은 우선 순위 대기열은 드롭 프로파일을 사용하지 않습니다. 무손실 대기열은 트래픽 흐름을 제어하기 위해 PFC를 사용합니다. 엄격한 우선 순위 큐는 구성된 최대 대역폭 제한(QFX10000 스위치 및 shaping-rate QFX5210, QFX5200, QFX5100, QFX3500, QFX3600 및 EX4600 스위치 및 QFabric 시스템에서 스케줄러transmit-rate)까지 필요한 모든 포트 대역폭을 수신합니다.

각기 다른 스위치는 드롭 프로파일에서 다양한 채우기 수준/드롭 확률 쌍을 지원합니다. 예를 들어, QFX10000 스위치는 32개의 채우기 수준/드롭 확률 쌍을 지원하므로 드롭 시작 및 드롭 엔드포인트 사이에는 30개의 중간 채우기 수준/드롭 확률 페어가 있을 수 있습니다. QFX5210, QFX5200, QFX5100, QFX3500, QFX3600 및 EX4600 스위치 및 QFabric 시스템은 두 개의 채우기 레벨/드롭 확률 쌍을 지원합니다.

참고:

마지막 채우기 수준을 100%로 구성하지 마십시오.

드롭 프로파일 구성은 다음과 같이 ECN 패킷에 영향을 미칩니다.

• 드롭 시작점 - ECN 지원 패킷은 혼잡 경험(CE)으로 표시될 수 있습니다.

• 드롭 엔드 포인트 - ECN 지원 패킷은 항상 CE로 표시됩니다.

드롭 시작점에서 드롭 엔드 포인트까지 대기열이 채워짐에 따라 ECN 패킷이 CE로 표시될 확률은 최적의 트래픽에 드롭 프로파일을 적용하면 비 ECN 패킷이 손실될 확률과 동일합니다. 대기열이 채워질 때, CE로 표시된 ECN 패킷의 확률은 최선형 트래픽에 드롭 프로파일을 적용할 때 비 ECN 패킷 드롭 확률이 증가하는 것처럼 증가합니다.

드롭 엔드 포인트에서 모든 ECN 패킷은 CE로 표시되지만 ECN 패킷은 누락되지 않습니다. 대기열 채우기 수준이 드롭 엔드포인트를 초과하면 모든 ECN 패킷이 CE로 표시됩니다. (이 시점에서 QFX5210, QFX5200, QFX5100, EX4600, QFX3500 및 QFX3600 스위치와 QFabric 시스템에서는 모든 비 ECN 패킷이 누락됩니다.) 대기열이 완전히 채워지면 ECN 패킷(및 기타 모든 패킷)이 테일 드롭됩니다.

WRED 패킷 드롭 프로파일을 구성하고 이를 출력 대기열에 적용하려면(ETS를 지원하는 스위치에서 계층적 스케줄링을 사용):

1. 문을 set class-of-service drop-profiles profile-name interpolate fill-level drop-start-point fill-level drop-end-point drop-probability 0 drop-probability percentage사용하여 드롭 프로필을 구성합니다.

2. 문을 set class-of-service schedulers scheduler-name drop-profile-map loss-priority (low | medium-high | high) protocol any drop-profile profile-name사용하여 드롭 프로파일을 대기열 스케줄러에 매핑합니다. drop-profile의 이름은 1단계에서 구성된 WRED 프로파일의 이름입니다.

3. 2단계가 드롭 프로파일과 연관된 스케줄러를 문을 set class-of-service scheduler-maps map-name forwarding-class forwarding-class-name scheduler scheduler-name사용하여 출력 대기열에 매핑합니다. 포워딩 클래스는 출력 대기열을 식별합니다. 포워딩 클래스는 기본적으로 출력 대기열에 매핑되며, 명시적 사용자 구성을 통해 다른 대기열에 다시 매핑할 수 있습니다. 스케줄러 이름은 2단계에서 구성된 스케줄러입니다.

4. 문을 set class-of-service traffic-control-profiles tcp-name scheduler-map map-name사용하여 스케줄러 맵을 트래픽 제어 프로필과 연결합니다. 스케줄러 맵 이름은 3단계에서 구성된 이름입니다.

5. 문을 set class-of-service interface interface-name forwarding-class-set forwarding-class-set-name output-traffic-control-profile tcp-name사용하는 인터페이스에 트래픽 제어 프로필을 연결합니다. 출력 트래픽 제어 프로필 이름은 4단계에서 구성된 트래픽 제어 프로파일의 이름입니다.

   인터페이스는 트래픽 제어 프로파일의 스케줄러 맵을 사용하여 해당 인터페이스의 출력 대기열(포워딩 클래스)에 드롭 프로파일(및 활성화 ECN 속성을 포함한 기타 속성)을 적용합니다. 서로 다른 트래픽 제어 프로파일을 사용하여 다른 스케줄러를 다른 인터페이스에 매핑할 수 있기 때문에 다른 인터페이스의 동일한 대기열 번호는 다른 방법으로 트래픽을 처리할 수 있습니다.

릴리스 15.1부터 WRED 패킷 드롭 프로파일을 구성하고 포트 스케줄링을 지원하는 스위치의 출력 대기열에 적용할 수 있습니다(ETS 계층적 스케줄링은 지원되지 않거나 사용되지 않음). WRED 패킷 드롭 프로파일을 구성하고 이를 포트 스케줄링을 지원하는 스위치의 출력 대기열에 적용하려면(ETS 계층적 스케줄링은 지원되거나 사용되지 않음)

1. 문을 set class-of-service drop-profiles profile-name interpolate fill-level level1 level2 ... level32 drop-probability probability1 probability2 ... probability32사용하여 드롭 프로필을 구성합니다. 채우기 수준/드롭 확률 쌍 또는 32 페어만큼 적은 수의 을(를) 지정할 수 있습니다.

2. 문을 set class-of-service schedulers scheduler-name drop-profile-map loss-priority (low | medium-high | high) drop-profile profile-name사용하여 드롭 프로파일을 대기열 스케줄러에 매핑합니다. drop-profile의 이름은 1단계에서 구성된 WRED 프로파일의 이름입니다.

3. 2단계가 드롭 프로파일과 연관된 스케줄러를 문을 set class-of-service scheduler-maps map-name forwarding-class forwarding-class-name scheduler scheduler-name사용하여 출력 대기열에 매핑합니다. 포워딩 클래스는 출력 대기열을 식별합니다. 포워딩 클래스는 기본적으로 출력 대기열에 매핑되며, 명시적 사용자 구성을 통해 다른 대기열에 다시 매핑할 수 있습니다. 스케줄러 이름은 2단계에서 구성된 스케줄러입니다.

4. 문을 set class-of-service interfaces interface-name scheduler-map scheduler-map-name사용하여 스케줄러 맵을 인터페이스와 연결합니다.

   인터페이스는 스케줄러 맵을 사용하여 드롭 프로파일(및 기타 속성)을 해당 인터페이스의 포워딩 클래스에 매핑된 출력 대기열에 적용합니다. 다른 인터페이스에서 다른 스케줄러 맵을 사용할 수 있으므로 다른 인터페이스의 동일한 대기열 번호가 다른 방식으로 트래픽을 처리할 수 있습니다.

지원, 제한 사항 및 참고 사항

대기열에 매핑되는 WRED 알고리즘이 패킷 드롭 자격을 찾지 못하는 경우 ECN 구성 및 ECN 비트 표시는 중요하지 않습니다. 패킷 전송 동작은 ECN이 활성화되지 않은 경우와 동일합니다.

ECN은 기본적으로 비활성화되어 있습니다. 일반적으로 최선의 트래픽을 처리하는 대기열에서만 ECN을 활성화하며, 무손실 트래픽 또는 엄격한 우선 순위 트래픽을 처리하는 대기열에서 ECN을 활성화하지 않습니다.

ECN은 다음을 지원합니다.

• IPv4 및 IPv6 패킷

• 태그 처리되지 않은 패킷, 단일 태그 처리된 패킷 및 이중 태그 처리된 패킷

• IP 터널링된 패킷의 외부 IP 헤더(내부 IP 헤더는 아님)

ECN은 다음을 지원하지 않습니다.

• MPLS 캡슐화가 있는 IP 패킷

• IP 터널링된 패킷의 내부 IP 헤더(그러나 ECN은 외부 IP 헤더에서 작동)

• 멀티캐스트, 브로드캐스트 및 대상 조회 실패(DLF) 트래픽

• 비 IP 트래픽

참고:

QFX10000 스위치에서 ECN에 대한 대기열을 활성화하고 WRED 드롭 프로파일을 대기열에 적용할 때 WRED 드롭 프로파일은 ECN 트래픽이 혼잡을 경험하는 것으로 표시하기 위한 임계값만 설정합니다(CE, 11). ECN 지원 대기열에서 WRED 드롭 프로파일은 비ECT(00) 트래픽(ECN이 가능하지 않은 트래픽)에 대한 드롭 임계값을 설정하지 않습니다. 대신 스위치는 트래픽에 대한 테일 드롭 알고리즘을 사용합니다. 이 알고리즘은 혼잡 기간 동안 ECN 지원 대기열에서 ECT가 아닌 것으로 표시됩니다.

WRED 드롭 프로파일을 비 ECT 트래픽에 적용하려면 멀티필드(MF) 분류기를 구성하여 ECN이 활성화되지 않은 다른 출력 대기열에 비 ECT 트래픽을 할당한 다음 WRED 드롭 프로파일을 해당 대기열에 적용합니다.