Notificación de congestión explícita del CoS

Cómo funciona ECN

Sin ECN, los dispositivos responden a la congestión de la red dejando caer los paquetes TCP/IP. Los paquetes perdidos indican a la red que se está produciendo congestión. Los dispositivos en la red IP responden a las caídas de paquetes TCP reduciendo la velocidad de transmisión de paquetes para permitir que se despeje la congestión. Sin embargo, el método de entrega de paquetes de notificación y administración de congestión tiene algunas desventajas. Por ejemplo, los paquetes se descartan y deben ser retransmitidos. Además, el tráfico en ráfagas puede hacer que la red reduzca demasiado la velocidad de transmisión, lo que resulta en una utilización ineficiente del ancho de banda.

En lugar de soltar paquetes para señalar la congestión de la red, ECN marca los paquetes para señalar la congestión de la red, sin dejar caer los paquetes. Para que ECN funcione, todos los dispositivos en la ruta entre dos puntos de conexión habilitados para ECN deben tener ECN habilitado. ECN se negocia durante el establecimiento de la conexión TCP entre los puntos finales.

Los dispositivos habilitados para ECN determinan el estado de congestión de la cola en función de la configuración del perfil de colocación de paquetes WRED aplicada a la cola, por lo que cada cola habilitada para ECN también debe tener un perfil de caída WRED. Si una cola se llena hasta el nivel en el que el perfil de colocación de WRED tiene una probabilidad de caída de paquetes mayor que cero (0), el dispositivo podría marcar un paquete como congestionado. Si un dispositivo marca o no un paquete como experimentando congestión es la misma probabilidad que la probabilidad de caída de la cola en ese nivel de llenado.

ECN comunica si se experimenta o no congestión marcando los dos bits menos significativos en el campo de servicios diferenciados (DiffServ) en el encabezado IP. Los seis bits más significativos del campo DiffServ contienen los bits de punto de código de servicios diferenciados (DSCP). El estado de los dos bits ECN indica si el paquete es o no un paquete compatible con ECN y si se ha experimentado o no congestión.

Los remitentes compatibles con ECN marcan los paquetes como compatibles con ECN. Si un remitente no es compatible con ECN, marca los paquetes como no compatibles con ECN. Si un paquete compatible con ECN experimenta congestión en la cola de salida de un dispositivo, el dispositivo marca el paquete como experimentando congestión. Cuando el paquete llega al receptor compatible con ECN (punto final de destino), el receptor se hace eco del indicador de congestión al remitente (punto final de origen) enviando un paquete marcado para indicar congestión.

Después de recibir el indicador de congestión del receptor, el punto final de origen reduce la velocidad de transmisión para aliviar la congestión. Esto es similar al resultado de la notificación y administración de congestión TCP, pero en lugar de soltar el paquete para señalar la congestión de la red, ECN marca el paquete y el receptor se hace eco de la notificación de congestión al remitente. Debido a que el paquete no se descarta, no es necesario retransmitir el paquete.

• Bits ECN en el campo DiffServ
• Comportamiento ECN de extremo a extremo
• ECN en comparación con la pausa de PFC y Ethernet

Tabla 1: Códigos de bits ECN

Bits ECN (código)	Significado
00	No ECT: el paquete está marcado como no compatible con ECN
01	ECT(1): los puntos finales del protocolo de transporte son compatibles con ECN
10	ECT(0): los puntos finales del protocolo de transporte son compatibles con ECN
11	CE: congestión experimentada

Los códigos 01 y 10 tienen el mismo significado: los puntos finales de envío y recepción del protocolo de transporte son compatibles con ECN. No hay diferencia entre estos códigos.

Tabla 2: Comportamiento del tráfico en colas habilitadas para ECN

Marcado de paquetes IP entrantes de bits ECN	Configuración de ECN en la cola de salida	Acción si el algoritmo WRED determina que el paquete es elegible para descartarse	Marcado de paquetes salientes de bits ECN
No ECT (00)	No importa	Soltar.	Sin bits ECN marcados
TEC (10 o 01)	ECN deshabilitado	Soltar	Paquete caído: sin bits ECN marcados
TEC (10 o 01)	ECN habilitado	No deje caer. Marque el paquete como experimentando congestión (CE, bits 11).	Paquete marcado ECT (11) para indicar congestión
CE (11)	ECN deshabilitado	Soltar	Paquete caído: sin bits ECN marcados
CE (11)	ECN habilitado	No deje caer. El paquete ya está marcado como congestionado, reenvíe el paquete sin cambiar el marcado ECN.	Paquete marcado ECT (11) para indicar congestión

Control WRED Drop Profile de umbrales ECN

Puede aplicar perfiles de colocación WRED a clases de reenvío (que se asignan a colas de salida) para controlar cómo marca el dispositivo los paquetes compatibles con ECN. Una asignación de programador asocia un perfil de colocación a un programador y una clase de reenvío y, a continuación, se aplica la asignación del programador a las interfaces para implementar las propiedades de programación de la clase de reenvío en esas interfaces.

Los perfiles de colocación definen los pares de nivel de llenado de cola (el porcentaje de llenura de la cola) y probabilidad de caída (el porcentaje de probabilidad de que se descarte un paquete). Cuando una cola se llena a un nivel especificado, el tráfico que coincide con el perfil de colocación tiene la probabilidad de caída emparejada con ese nivel de relleno. Cuando se configura un perfil de entrega, se configuran pares de niveles de llenado y probabilidades de colocación para controlar cómo caen los paquetes en diferentes niveles de llenura de cola.

El primer par de nivel de llenado y probabilidad de caída es el punto inicial de eliminación. Hasta que la cola alcanza el primer nivel de llenado, los paquetes no se descartan. Cuando la cola alcanza el primer nivel de llenado, los paquetes que superan el nivel de llenado tienen una probabilidad de descarte igual a la probabilidad de caída emparejada con el nivel de llenado.

El último nivel de llenado y el último par de probabilidad de caída es el punto final de eliminación. Cuando la cola alcanza el último nivel de llenado, todos los paquetes se descartan, a menos que estén configurados para ECN.

Nota:

Las colas sin pérdida (clase de reenvío configurada con el no-loss atributo packet drop) y las colas de prioridad estricta alta no utilizan perfiles de drop. Las colas sin pérdida utilizan PFC para controlar el flujo de tráfico. Las colas de prioridad estricta alta reciben todo el ancho de banda de puerto que necesitan hasta el límite de ancho de banda máximo configurado.

Diferentes dispositivos admiten diferentes cantidades de pares de probabilidad de nivel de llenado/caída en los perfiles de gota.

Nota:

No configure el último nivel de llenado como 100 por ciento.

La configuración del perfil de caída afecta a los paquetes ECN de la siguiente manera:

• Punto de inicio de caída: los paquetes compatibles con ECN pueden marcarse como congestión experimentada (CE).

• Punto extremo de descarte: los paquetes compatibles con ECN siempre tienen la marca CE.

A medida que una cola se llena desde el punto de inicio de colocación hasta el punto final de entrega, la probabilidad de que un paquete ECN esté marcado como CE es la misma que la probabilidad de que se descarte un paquete que no es ECN si se aplica el perfil de colocación al tráfico de mejor esfuerzo. A medida que la cola se llena, la probabilidad de que un paquete ECN se marque como CE aumenta, al igual que la probabilidad de que se descarte un paquete que no es ECN aumenta cuando se aplica el perfil de caída al tráfico de mejor esfuerzo.

En el punto final de entrega, todos los paquetes ECN están marcados como CE, pero los paquetes ECN no se descartan. Cuando el nivel de llenado de la cola supera el punto final de entrega, todos los paquetes ECN se marcan como CE. En este punto, todos los paquetes que no son ECN se descartan. Los paquetes ECN (y todos los demás paquetes) se caen si la cola se llena por completo.

Para configurar un perfil de colocación de paquetes WRED y aplicarlo a una cola de salida (mediante la programación jerárquica en dispositivos compatibles con ETS):

1. Configure un perfil de colocación mediante la instrucción 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. Asigne el perfil de colocación a un programador de cola mediante la instrucción set class-of-service schedulers scheduler-name drop-profile-map loss-priority (low | medium-high | high) protocol any drop-profile profile-name. El nombre del perfil de colocación es el nombre del perfil WRED configurado en el paso 1.

3. Asigne el programador, que el paso 2 asocia con el perfil de colocación, a la cola de salida mediante la instrucción set class-of-service scheduler-maps map-name forwarding-class forwarding-class-name scheduler scheduler-name. La clase de reenvío identifica la cola de salida. Las clases de reenvío se asignan a colas de salida de forma predeterminada y se pueden volver a asignar a colas diferentes mediante una configuración de usuario explícita. El nombre del programador es el programador configurado en el paso 2.

4. Asocie el mapa del programador con un perfil de control de tráfico mediante la instrucción set class-of-service traffic-control-profiles tcp-name scheduler-map map-name. El nombre del mapa del programador es el nombre configurado en el paso 3.

5. Asocie el perfil de control de tráfico con una interfaz mediante la instrucción set class-of-service interface interface-name forwarding-class-set forwarding-class-set-name output-traffic-control-profile tcp-name. El nombre del perfil de control de tráfico de salida es el nombre del perfil de control de tráfico configurado en el paso 4.

   La interfaz utiliza la asignación del programador en el perfil de control de tráfico para aplicar el perfil de colocación (y otros atributos, incluido el atributo enable ECN) a la cola de salida (clase de reenvío) en esa interfaz. Dado que puede utilizar diferentes perfiles de control de tráfico para asignar distintos programadores a interfaces diferentes, el mismo número de cola en interfaces diferentes puede controlar el tráfico de diferentes maneras.

Puede configurar un perfil de colocación de paquetes WRED y aplicarlo a una cola de salida en dispositivos que admitan la programación de puertos (la programación jerárquica de ETS no se admite o no se usa). Para configurar un perfil de colocación de paquetes WRED y aplicarlo a una cola de salida en dispositivos que admiten la programación de puertos (la programación jerárquica de ETS no se admite o no se usa):

1. Configure un perfil de colocación mediante la instrucción set class-of-service drop-profiles profile-name interpolate fill-level level1 level2 ... level32 drop-probability probability1 probability2 ... probability32. Puede especificar tan solo dos pares de probabilidad de nivel de llenado/caída o hasta 32 pares.

2. Asigne el perfil de colocación a un programador de cola mediante la instrucción set class-of-service schedulers scheduler-name drop-profile-map loss-priority (low | medium-high | high) drop-profile profile-name. El nombre del perfil de colocación es el nombre del perfil WRED configurado en el paso 1.

3. Asigne el programador, que el paso 2 asocia con el perfil de colocación, a la cola de salida mediante la instrucción set class-of-service scheduler-maps map-name forwarding-class forwarding-class-name scheduler scheduler-name. La clase de reenvío identifica la cola de salida. Las clases de reenvío se asignan a colas de salida de forma predeterminada y se pueden volver a asignar a colas diferentes mediante una configuración de usuario explícita. El nombre del programador es el programador configurado en el paso 2.

4. Asocie la asignación del programador con una interfaz mediante la instrucción set class-of-service interfaces interface-name scheduler-map scheduler-map-name.

   La interfaz utiliza la asignación del programador para aplicar el perfil de colocación (y otros atributos) a la cola de salida asignada a la clase de reenvío en esa interfaz. Dado que puede utilizar diferentes asignaciones de programador en interfaces diferentes, el mismo número de cola en interfaces diferentes puede controlar el tráfico de diferentes maneras.

ECN dinámico

La ECN dinámica mejora el conjunto de características de la ECN al proporcionar una forma de automatizar los umbrales que desencadenan un evento de notificación de congestión. Junos OS Evolved supervisa las condiciones en tiempo real, como la longitud de la cola y los patrones de tráfico, para evaluar si se debe ajustar o no un umbral. Esto da como resultado una respuesta más rápida a los eventos de congestión que la ECN estática y mejora la eficiencia del control de la congestión.

La D-ECN es más difícil de implementar que la ECN estática y requiere una supervisión activa. Debe evaluar las condiciones y la configuración de su red para decidir si D-ECN es la mejor opción para su red.

Puede consultar el Explorador de características para ver si su dispositivo es compatible con D-ECN.

Soporte, limitaciones y notas

Si el algoritmo WRED que está asignado a una cola no encuentra una descarte de paquetes elegible, entonces la configuración ECN y el marcado de bits ECN no importan. El comportamiento de transporte de paquetes es el mismo que cuando ECN no está habilitado.

ECN está deshabilitado de forma predeterminada. Normalmente, ECN solo se habilita en colas que controlan el tráfico de mejor esfuerzo y no se habilita ECN en colas que controlan tráfico sin pérdidas o tráfico de prioridad estricta alta.

ECN admite lo siguiente:

• Paquetes IPv4 e IPv6

• Paquetes sin etiquetar, con una sola etiqueta y con doble etiqueta

• El encabezado IP externo de los paquetes IP tunelizados (pero no el encabezado IP interno)

ECN no admite lo siguiente:

• Paquetes IP con encapsulación MPLS

• El encabezado IP interno de los paquetes IP tunelizados (sin embargo, ECN funciona en el encabezado IP externo)

• Tráfico de multidifusión, difusión y error de búsqueda de destino (DLF)

• Tráfico no IP

Nota:

Para aplicar un perfil de colocación WRED a tráfico que no es ECT, configure un clasificador de múltiples campos (MF) para asignar tráfico no ECT a una cola de salida diferente que no esté habilitada para ECN y, a continuación, aplique el perfil de colocación WRED a esa cola.

Comportamiento específico de la plataforma

Utilice el Explorador de características para confirmar la compatibilidad de la plataforma y la versión para ECN.

Use la tabla siguiente para revisar los comportamientos específicos de la plataforma para esta característica.

Plataforma	Diferencia
PTX10001-36MR, PTX10004, PTX10008, PTX10016	Puede implementar ECN de umbral bajo (comience el marcado ECN tan pronto como el búfer comience a llenarse) definiendo una tasa de búfer para un programador y un perfil de caída de porcentaje bajo. La tasa de amortiguación actúa como tasa base para el cálculo del tamaño de la colchón. La tasa de búfer es la tasa objetivo de un VOQ, que es la tasa de cola de salida prevista durante la congestión típica. Establezca el buffer-rate en el nivel de [edit class-of-service schedulers scheduler-name] jerarquía. También puede definir porcentajes más granulares (hasta las décimas de porcentaje) y porcentajes de nivel de relleno más pequeños para los perfiles de colocación. Es decir, puede establecer un nivel de llenado tan bajo como 0.7 por ciento. Nota: Los enrutadores PTX solo admiten ECN estático.
Serie QFX5000	En las plataformas QFX5K, la funcionalidad ECN está estrechamente integrada con los umbrales WRED. Los umbrales WRED son estáticos, por lo que ECN también funciona en función de cálculos estáticos de umbrales de búfer. Sin embargo, el uso real del búfer compartido de las colas es dinámico. A continuación se muestran las fórmulas utilizadas para los cálculos del umbral de marcado ECN en el momento de la configuración de 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 Durante la congestión de paquetes compatibles con ECN, el marcado ECN CE comienza después de ECN marking start threshold alcanzarlo. Los paquetes compatibles con ECN tienen la marca probabilística ECN CE hasta ECN 100% marking threshold que se alcanza. Después de este umbral, todos los paquetes compatibles con ECN tienen el marcado ECN CE hasta que la cola alcanza max buffer access eligibility for ECN enabled queue. Después de este umbral, se producen caídas de cola. En el cálculo anterior de max buffer access eligibility for ECN enabled queue, se asume el mejor de los casos de una sola cola compitiendo por el espacio de búfer compartido. Sin embargo, el uso real del búfer compartido para una cola congestionada puede disminuir dinámicamente en función del número de colas competidoras para el búfer compartido en cualquier momento. A continuación se muestra la fórmula para calcular el actual dynamic max buffer usage per queuearchivo . 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 Dos parámetros, y ingress Pg dedicated buffer by the traffic flow, utilizados en actual dynamic max buffer usage per queue el cálculo no se pueden considerar al calcular el umbral ECN, number of competing queues ya que ambos parámetros son de naturaleza dinámica. Esto crea la posibilidad de que el uso máximo real de búfer para una cola habilitada para ECN pueda estar por debajo de los umbrales de marcado ECN estáticos calculados. Por lo tanto, con ciertas configuraciones de nivel de llenado WRED y búfer compartido, existe la posibilidad de caídas de cola de paquetes debido al agotamiento del búfer compartido que ocurre incluso antes del marcado ECN en colas con pérdida habilitadas para ECN. Para colas sin pérdida, debido a la limitación anterior, PFC puede comenzar desde un puerto de entrada antes del marcado ECN, ya que el umbral PFC XOFF es dinámico, a diferencia del umbral ECN estático. Puede determinar los umbrales de marcado ECN adecuados supervisando el uso máximo de búfer de las colas congestionadas y ajustando los umbrales ECN/WRED en consecuencia.
Serie QFX10000	En QFX10000 conmutadores, cuando se habilita una cola para ECN y se aplica un perfil de colocación WRED a la cola, el perfil de colocación de WRED solo establece los umbrales para marcar el tráfico ECN como congestionado (CE, 11). En las colas habilitadas para ECN, el perfil de caída de WRED no establece umbrales de caída para el tráfico que no es ECT (00) (tráfico que no es compatible con ECN). En su lugar, el conmutador utiliza el algoritmo tail-drop en el tráfico que se marca como no ECT en colas habilitadas para ECN durante los períodos de congestión.