CoS 명시적 혼잡 알림 이해하기

ECN 작동 방식

ECN이 없으면 스위치는 TCP/IP 패킷을 삭제하여 네트워크 혼잡에 대응합니다. 손실된 패킷은 네트워크에 정체가 발생하고 있음을 알립니다. IP 네트워크의 디바이스는 패킷 전송 속도를 줄여 혼잡을 해소함으로써 TCP 패킷 드롭에 대응합니다. 그러나, 혼잡 통보 및 관리의 패킷 드롭 방식은 몇 가지 단점이 있다. 예를 들어, 패킷이 삭제되어 재전송되어야 합니다. 또한 버스트 트래픽으로 인해 네트워크가 전송 속도를 너무 많이 감소시켜 대역폭 활용이 비효율적일 수 있습니다.

ECN은 네트워크 혼잡 신호를 보내기 위해 패킷을 삭제하는 대신 패킷을 삭제하지 않고 네트워크 혼잡 신호를 보내기 위해 패킷을 표시합니다. ECN이 작동하려면 두 ECN 지원 엔드포인트 사이의 경로에 있는 모든 스위치에서 ECN을 활성화해야 합니다. ECN은 엔드포인트 간에 TCP 연결을 설정하는 동안 협상됩니다.

ECN 지원 스위치는 대기열에 적용된 WRED 패킷 드롭 프로파일 구성을 기반으로 대기열 혼잡 상태를 결정하므로, 각 ECN 지원 대기열에는 WRED 드롭 프로파일도 있어야 합니다. WRED 드롭 프로파일의 패킷 드롭 확률이 0보다 큰 수준까지 대기열이 채워지면 스위치는 패킷을 혼잡을 겪고 있는 것으로 표시할 수 있습니다. 스위치가 패킷을 혼잡을 겪고 있는 것으로 표시하는지 여부는 해당 채우기 수준에서 대기열의 삭제 확률과 동일한 확률입니다.

ECN은 IP 헤더의 차별화된 서비스(DiffServ) 필드에 두 개의 최하위 비트를 표시하여 혼잡이 발생하는지 여부를 전달합니다. DiffServ 필드에서 가장 중요한 6비트에는 DSCP(Differentiated Services Code Point) 비트가 포함됩니다. 두 ECN 비트의 상태는 패킷이 ECN 지원 패킷인지 여부와 혼잡이 발생했는지 여부를 나타냅니다.

ECN 가능 발신자는 패킷을 ECN 가능 패킷으로 표시합니다. 발신자가 ECN을 지원하지 않는 경우 패킷을 ECN을 사용할 수 없는 것으로 표시합니다. ECN 지원 패킷이 스위치의 송신 대기열에서 혼잡을 경험하는 경우, 스위치는 패킷을 혼잡을 경험한 것으로 표시합니다. 패킷이 ECN 지원 수신기(대상 엔드포인트)에 도달하면 수신자는 혼잡을 나타내도록 표시된 패킷을 전송하여 발신자(소스 엔드포인트)에게 혼잡 표시기를 에코합니다.

수신기로부터 혼잡 지표를 수신한 후 소스 엔드포인트는 전송 속도를 줄여 혼잡을 완화합니다. 이는 TCP 혼잡 알림 및 관리의 결과와 유사하지만, 네트워크 혼잡 신호를 보내기 위해 패킷을 삭제하는 대신 ECN은 패킷을 표시하고 수신자는 혼잡 알림을 발신자에게 에코합니다. 패킷이 삭제되지 않기 때문에 패킷을 재전송할 필요가 없습니다.

• DiffServ 필드의 ECN 비트
• 엔드투엔드 ECN 동작
• PFC 및 이더넷 PAUSE와 비교한 ECN

표 1: ECN 비트 코드

ECN 비트(코드)	의미
00	Non-ECT—패킷이 ECN을 지원하지 않는 것으로 표시됨
01	ECT(1) - 전송 프로토콜의 엔드포인트는 ECN을 지원합니다.
10	ECT(0) - 전송 프로토콜의 엔드포인트는 ECN을 지원합니다.
11	CE - 혼잡 경험

코드 01과 10은 전송 프로토콜의 송신 및 수신 엔드포인트가 ECN을 지원한다는 동일한 의미를 갖습니다. 이 코드들 사이에는 차이가 없습니다.

표 2: ECN 활성화 큐의 트래픽 동작

ECN 비트의 수신 IP 패킷 마킹	출력 대기열의 ECN 구성	WRED 알고리즘이 패킷이 삭제 적격하다고 판단하는 경우 작업	ECN 비트의 발신 패킷 마킹
비 ECT (00)	상관 없다	방울.	표시된 ECN 비트가 없습니다.
ECT(10 또는 01)	ECN 비활성화	방울	패킷 삭제—ECN 비트가 표시되지 않음
ECT(10 또는 01)	ECN 사용	떨어 뜨리지 마십시오. 패킷을 혼잡이 발생한 것으로 표시합니다(CE, 비트 11).	혼잡을 나타내기 위해 ECT(11)로 표시된 패킷
세륨 (11)	ECN 비활성화	방울	패킷 삭제—ECN 비트가 표시되지 않음
세륨 (11)	ECN 사용	떨어 뜨리지 마십시오. 패킷이 이미 혼잡을 경험한 것으로 표시되었으며, ECN 표시를 변경하지 않고 패킷을 전달합니다.	혼잡을 나타내기 위해 ECT(11)로 표시된 패킷

ECN 임계값의 WRED 드롭 프로파일 제어

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

드롭 프로필은 대기열 채우기 수준(대기열이 꽉 찬 비율)과 드롭 확률(패킷이 떨어질 확률 비율) 쌍을 정의합니다. 대기열이 지정된 수준으로 채워지면 드롭 프로필과 일치하는 트래픽은 해당 채우기 수준과 쌍을 이루는 드롭 확률을 갖습니다. 드롭 프로파일을 구성할 때 채우기 수준과 드롭 확률 쌍을 구성하여 다양한 대기열 충만 수준에서 패킷이 드롭되는 방식을 제어합니다.

첫 번째 채우기 수준과 드롭 확률 쌍은 드롭 시작점입니다. 대기열이 첫 번째 채우기 수준에 도달할 때까지 패킷은 삭제되지 않습니다. 대기열이 첫 번째 채우기 수준에 도달하면 채우기 수준을 초과하는 패킷은 채우기 수준과 쌍을 이루는 삭제 확률과 동일한 삭제 확률을 갖게 됩니다.

마지막 채우기 수준과 드롭 확률 쌍은 드롭 끝점입니다. 대기열이 마지막 채우기 수준에 도달하면 ECN에 대해 구성되지 않는 한 모든 패킷이 삭제됩니다.

메모:

무손실 대기열(패킷 드롭 속성으로 no-loss 구성된 포워딩 클래스) 및 엄격한 우선 순위 대기열은 드롭 프로파일을 사용하지 않습니다. 무손실 대기열은 PFC를 사용하여 트래픽 흐름을 제어합니다. 엄격하고 높은 우선 순위 대기열은 구성된 최대 대역폭 제한까지 필요한 모든 포트 대역폭을 수신합니다.

스위치마다 드롭 프로파일에서 서로 다른 양의 채우기 레벨/드롭 확률 쌍을 지원합니다.

메모:

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 엔드포인트 - ECN 지원 패킷은 항상 CE로 표시됩니다.

드롭 시작점에서 드롭 엔드포인트까지 대기열이 채워질 때, ECN 패킷이 CE로 표시될 확률은 best-effort 트래픽에 드롭 프로파일을 적용할 경우 비 ECN 패킷이 드롭될 확률과 동일합니다. 대기열이 가득 차면 ECN 패킷이 CE로 표시될 확률이 증가하며, 이는 best-effort 트래픽에 드롭 프로필을 적용할 때 비 ECN 패킷이 드롭될 확률이 증가하는 것과 같습니다.

드롭 엔드포인트에서 모든 ECN 패킷은 CE로 표시되지만 ECN 패킷은 드롭되지 않습니다. 대기열 채우기 레벨이 드롭 끝점을 초과하면 모든 ECN 패킷이 CE로 표시됩니다. 이 시점에서 모든 비 ECN 패킷이 삭제됩니다. ECN 패킷(및 다른 모든 패킷)은 대기열이 완전히 채워지면 테일 드롭됩니다.

WRED 패킷 드롭 프로파일을 구성하고 출력 대기열에 적용(ETS를 지원하는 스위치에서 계층적 스케줄링 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 프로파일을 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 프로필을 대기열 스케줄러에 매핑합니다. 드롭 프로파일의 이름은 1단계에서 구성한 WRED 프로파일의 이름입니다.

3. 2단계에서 드롭 프로파일과 연결하는 스케줄러를 문을 set class-of-service scheduler-maps map-name forwarding-class forwarding-class-name scheduler scheduler-name사용하여 출력 대기열에 매핑합니다. 포워딩 클래스는 출력 큐를 식별합니다. 포워딩 클래스는 기본적으로 출력 대기열에 매핑되며 명시적 사용자 구성을 통해 다른 대기열에 다시 매핑될 수 있습니다. 스케줄러 이름은 2단계에서 구성한 스케줄러입니다.

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

5. 문을 set class-of-service interface interface-name forwarding-class-set forwarding-class-set-name output-traffic-control-profile tcp-name사용하여 트래픽 제어 프로필을 인터페이스와 연결합니다. 출력 트래픽 제어 프로파일 이름은 4단계에서 구성한 트래픽 제어 프로파일의 이름입니다.

   인터페이스는 트래픽 제어 프로필의 스케줄러 맵을 사용하여 드롭 프로필(및 enable ECN 속성을 포함한 기타 속성)을 해당 인터페이스의 출력 대기열(포워딩 클래스)에 적용합니다. 서로 다른 트래픽 제어 프로필을 사용하여 서로 다른 스케줄러를 서로 다른 인터페이스에 매핑할 수 있으므로, 서로 다른 인터페이스의 동일한 대기열 번호로 트래픽을 처리할 수 있습니다.

WRED 패킷 드롭 프로파일을 구성하여 포트 스케줄링을 지원하는 스위치의 출력 대기열에 적용할 수 있습니다(ETS 계층적 스케줄링은 지원되지 않거나 사용되지 않음). WRED 패킷 드롭 프로파일을 구성하고 포트 스케줄링을 지원하는 스위치의 출력 대기열에 적용하려면(ETS 계층적 스케줄링은 지원되지 않거나 사용되지 않음):

1. 문을 set class-of-service drop-profiles profile-name interpolate fill-level level1 level2 ... level32 drop-probability probability1 probability2 ... probability32사용하여 드롭 프로파일을 구성합니다 . 채우기 수준/드롭 확률 쌍을 최소 2개 또는 최대 32개 쌍으로 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 프로필을 대기열 스케줄러에 매핑합니다. 드롭 프로파일의 이름은 1단계에서 구성한 WRED 프로파일의 이름입니다.

3. 2단계에서 드롭 프로파일과 연결하는 스케줄러를 문을 set class-of-service scheduler-maps map-name forwarding-class forwarding-class-name scheduler scheduler-name사용하여 출력 대기열에 매핑합니다. 포워딩 클래스는 출력 큐를 식별합니다. 포워딩 클래스는 기본적으로 출력 대기열에 매핑되며 명시적 사용자 구성을 통해 다른 대기열에 다시 매핑될 수 있습니다. 스케줄러 이름은 2단계에서 구성한 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. 서로 다른 인터페이스에서 서로 다른 스케줄러 맵을 사용할 수 있기 때문에 서로 다른 인터페이스의 동일한 대기열 번호로 트래픽을 처리할 수 있습니다.

지원, 제한 사항 및 참고 사항

대기열에 매핑된 WRED 알고리즘이 적격한 패킷 드롭을 찾지 못하면 ECN 구성 및 ECN 비트 마킹은 중요하지 않습니다. 패킷 전송 동작은 ECN이 활성화되지 않은 경우와 동일합니다.

ECN은 기본적으로 비활성화되어 있습니다. 일반적으로 ECN은 최선형 트래픽을 처리하는 대기열에서만 활성화하며, 무손실 트래픽이나 엄격한 우선순위 트래픽을 처리하는 대기열에서는 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 제외)

ECN은 다음을 지원하지 않습니다.

• MPLS 캡슐화를 사용하는 IP 패킷

• IP 터널링된 패킷의 내부 IP 헤더(단, ECN은 외부 IP 헤더에서 작동함)

• 멀티캐스트, 브로드캐스트 및 대상 조회 실패(DLF) 트래픽

• 비 IP 트래픽

메모:

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

플랫폼별 동작

기능 탐색기를 사용하여 ECN에 대한 플랫폼 및 릴리스 지원을 확인합니다.

다음 표를 사용하여 이 기능에 대한 플랫폼별 동작을 검토합니다.

플랫폼	다름
QFX5000 시리즈	QFX5K 플랫폼에서 ECN 기능은 WRED 임계값과 긴밀하게 통합됩니다. WRED 임계값은 정적이므로 ECN은 버퍼 임계값의 정적 계산을 기반으로 작동합니다. 그러나 큐의 실제 공유 버퍼 사용량은 동적입니다. 다음은 ECN 구성 시 ECN 마킹 임계값 계산에 사용되는 공식입니다. 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 ECN 지원 패킷에 대한 혼잡 중에 ECN CE 마킹은 에 도달한 후에 ECN marking start threshold 시작됩니다. ECN 가능 패킷은 에 도달할 때까지 ECN 100% marking threshold 확률적으로 ECN CE로 표시됩니다. 이 임계값 이후, 대기열이 에 도달할 max buffer access eligibility for ECN enabled queue때까지 모든 ECN 가능 패킷은 ECN CE로 표시됩니다. 이 임계 값 이후에는 꼬리 방울이 발생합니다. 위의 계산 max buffer access eligibility for ECN enabled queue에서는 공유 버퍼 공간을 놓고 경쟁하는 단일 큐의 최상의 시나리오가 가정됩니다. 그러나 혼잡한 큐에 대한 실제 공유 버퍼 사용은 언제든지 공유 버퍼에 대한 경쟁 큐 수에 따라 동적으로 감소할 수 있습니다. 다음은 를 actual dynamic max buffer usage per queue계산하는 공식입니다. 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 계산에 actual dynamic max buffer usage per queue 사용되는 두 개의 매개변수 number of competing queues 및 ingress Pg dedicated buffer by the traffic flow은(는) 이 두 매개변수가 본질적으로 동적이므로 ECN 임계값을 계산하는 동안 고려할 수 없습니다. 이로 인해 ECN 활성화 대기열의 실제 최대 버퍼 사용량이 계산된 정적 ECN 마킹 임계값 미만일 수 있습니다. 따라서 특정 공유 버퍼 및 WRED 채우기 레벨 구성에서는 ECN이 활성화된 손실 대기열에서 ECN 마킹을 하기 전에도 공유 버퍼 고갈이 발생하여 패킷 테일 드롭이 발생할 가능성이 있습니다. 무손실 대기열의 경우, 위의 제한으로 인해 정적 ECN 임계값과 달리 PFC XOFF 임계값이 동적이므로 ECN 표시 전에 PFC가 수신 포트에서 시작할 수 있습니다. 혼잡한 대기열의 최대 버퍼 사용량을 모니터링하고 그에 따라 ECN/WRED 임계값을 미세 조정하여 적절한 ECN 마킹 임계값을 결정할 수 있습니다.
QFX10000 시리즈	QFX10000 스위치에서 ECN에 대한 대기열을 활성화하고 WRED 드롭 프로파일을 대기열에 적용하면 WRED 드롭 프로파일은 ECN 트래픽을 혼잡을 겪고 있는 것으로 표시하기 위한 임계값만 설정합니다(CE, 11). ECN이 활성화된 대기열에서 WRED 드롭 프로파일은 비 ECT (00) 트래픽(ECN을 지원하지 않는 트래픽)에 대한 드롭 임계값을 설정하지 않습니다. 대신, 스위치는 혼잡 기간 동안 ECN 지원 대기열에서 비 ECT로 표시된 트래픽에 tail-drop 알고리즘을 사용합니다.