Help us improve your experience.

Let us know what you think.

Do you have time for a two-minute survey?

 
 

Уведомление о явной перегрузке cos

Уведомление о явной перегрузке (ECN) обеспечивает комплексное уведомление о перегрузке между двумя конечными точками в сетях на основе TCP/IP. Эти два конечных устройства — отправителя с поддержкой ECN и приемника с поддержкой ECN. ECN должны быть включены как на конечных устройствах, так и на всех промежуточных устройствах между конечными точками, чтобы ECN работала должным образом. Любое устройство на пути передачи данных, которое не поддерживает ECN, нарушает комплексную функциональность ECN.

ECN уведомляет сети о перегрузке с целью снижения потери пакетов и задержки, делая отправку устройства снижение скорости передачи до тех пор, пока перегрузка очищается, не сбрасывая пакеты. RFC 3168 , Добавление явного уведомления о перегрузке (ECN) к IP, определяет ECN.

ECN отключена по умолчанию. Как правило, ECN можно включить только в очередях, которые обрабатывают наиболее эффективный трафик, поскольку другие типы трафика используют различные методы уведомления о перегрузке: без потерь трафик использует контроль потока на основе приоритета (PFC), а строгий приоритетный трафик получает всю пропускную способность порта, необходимую ему до точки настроенных максимальных скоростей.

Вы включаете ECN в отдельные очереди выхода (в виде классов переадресации), включив ECN в конфигурацию планировщика очереди, сопоставляя планировщик с курсами переадресации (очереди), а затем применяя планировщик к интерфейсам.

Примечание:

Чтобы ECN работала в очереди, необходимо также приложить взвешенный профиль капли пакетов (WRED) с взвешенных данных на раннем этапе.

Принципы работы ECN

Без ECN коммутаторы реагируют на перегрузку сети, сбрасывая пакеты TCP/IP. Сброшенные пакеты сигнализируют о том, что в сети происходит перегрузка. Устройства в IP-сети реагируют на падение пакетов TCP, снижая скорость передачи пакетов, чтобы обеспечить перегрузку. Однако способ оповещения и управления перегрузкой пакетов имеет ряд недостатков. Например, пакеты сбрасываются и должны быть перетрансформированы. Кроме того, взрывной трафик может привести к тому, что сеть слишком сильно снижает скорость передачи данных, что приводит к неэффективному использованию полосы пропускания.

Вместо того, чтобы сбрасывать пакеты для сигнала о перегрузке сети, ECN маркирует пакеты для сигнализации перегрузки сети, не сбрасывая пакеты. Для работы ECN все коммутаторы на пути между двумя конечными точками с поддержкой ECN должны иметь ECN. Переговоры о ECN ведутся при создании связи TCP между конечными точками.

Коммутаторы с поддержкой ECN определяют состояние перегрузки в очереди на основе конфигурации профиля капли пакетов WRED, применяемой к очереди, поэтому каждая очередь с поддержкой ECN также должна иметь профиль падения WRED. Если очередь заполняется до уровня, на котором профиль падения WRED имеет вероятность падения пакетов выше нуля (0), коммутатор может отметить пакет при перегрузке. Независимо от того, маркирует ли коммутатор пакет как испытывающий перегрузку, такая же вероятность, как вероятность падения очереди на этом уровне заполнения.

ECN сообщает о том, испытывает ли перегрузка два наименее значимых бита в поле дифференцированных сервисов (DiffServ) в заголовке IP. Самые значительные шесть битов в области DiffServ содержат биты code Point (DSCP) дифференцированных сервисов. Состояние двух битов ECN сигнализирует о том, является ли пакет пакетом, способным к ECN, и испытывала ли она перегрузку или нет.

Отправители, способные к ECN, маркируют пакеты как способные к ECN. Если отправитель не способен к ECN, он отмечает пакеты как не способный к ECN. Если пакет с поддержкой ECN испытывает перегрузку в очереди выходного коммутатора, коммутатор отмечает пакет как испытывающий перегрузку. Когда пакет достигает приемника с поддержкой ECN (конечного пункта назначения), приемник перекликается с индикатором перегрузки отправителю (конечным устройством источника), отправив пакет, отмеченный для обозначения перегрузки.

После получения индикатора перегрузки от приемника конечная точка источника снижает скорость передачи, чтобы облегчить перегрузку. Это похоже на результат уведомления о перегрузке TCP и управления, но вместо того, чтобы сбрасывать пакет для сигнализации перегрузки сети, ECN отмечает пакет, а приемник перекликается с уведомлением о перегрузке отправителю. Поскольку пакет не сбрасывается, пакет не требуется перетрансформировать.

Биты ECN в поле DiffServ

Два бита ECN в поле DiffServ обеспечивают четыре кода, которые определяют, помечен ли пакет как пакет с поддержкой ECN для передачи данных (ECT), что означает, что обе конечные точки транспортного протокола способны к ECN, и есть ли перегрузки, как показано в таблице 1:

Таблица 1. Коды ECN Bit

Биты ECN (код)

Смысл

00

Не ECT— Пакет помечается как не способный к ECN

01

ECT(1): Конечные точки транспортного протокола способны

10

ECT(0): Конечные точки транспортного протокола способны

11

CE— опыт перегрузки

Коды 01 и 10 имеют одинаковое значение: конечные точки отправки и получения транспортного протокола способны к ecN. Между этими кодами нет разницы.

Комплексное поведение ECN

После того как конечные устройства при отправке и приеме ведут переговоры о ECN, пакеты конечных точек отправки как ECN-способные, устанавливая поле DiffServ ECN на ECT (1) (01) или ECT (0) (10). Каждый промежуточный коммутатор между конечными точками должен иметь ECN или он не работает.

Когда пакет проходит через коммутатор и испытывает перегрузку в очереди выхода, которая использует механизм капли пакетов WRED, коммутатор отмечает пакет как испытывающий перегрузку, устанавливая поле DiffServ ECN на CE (11). Вместо того чтобы сбрасывать пакет (как с уведомлением о перегрузке TCP), коммутатор переадресовывает пакет.

Примечание:

При выходе в очередь алгоритм WRED определяет, сбрасывается ли пакет, соответствующий уровню заполнения очереди (насколько заполнена очередь). Если пакет можно удалить и помечать как способный к ECN, пакет может быть помечен как CE и переадресован. Если пакет отбрасывается и не помечается как способный к ECN, он может быть удален. Подробнее об алгоритме WRED Drop Profile Control of ECN Для получения дополнительной информации об алгоритме WRED.

Когда пакет достигает конечной точки приемника, знак CE сообщает приемнику о перегрузке сети. Затем приемник отправляет (отголоски) отправителю сообщение, которое указывает на наличие перегрузки в сети. Отправитель подтверждает сообщение о перегрузке и снижает скорость передачи данных. На рис. 1 приводится краткое описание работы ECN для предотвращения перегрузки сети:

Рис. 1. Явное уведомление о Explicit Congestion Notification перегрузке

Сквозное поведение ECN включает в себя следующее:

  1. Отправитель и приемник с поддержкой ECN ведут переговоры о возможностях ECN при создании их подключения.

  2. После успешных переговоров о возможности ECN отправлятель, способный использовать ECN, отправляет IP-пакеты с полем ECT, установленным к приемнику.

    Примечание:

    Все промежуточные устройства, расположенные на пути между отправителями и приемником, должны быть включены в ECN.

  3. Если алгоритм WRED на выходе коммутатора в очереди определяет, что в очереди наблюдается перегрузка и пакет падает, коммутатор может отметить пакет как «перегруженность» (CE), чтобы указать приемнику, что в сети наблюдается перегрузка. Если пакет уже был отмечен CE (перегрузка уже наблюдалась при выходе другого коммутатора), коммутатор переадресовывает пакет с пометкой CE.

    Если перегрузки в очереди коммутатора отсутствуют, коммутатор переадресовывает пакет и не меняет маркировку ECN-битов с поддержкой ECT, поэтому пакет по-прежнему маркируется как способный к ECN, но не испытывающий перегрузки.

    Коммутаторы QFX5210, QFX5200, QFX5100, EX4600, QFX3500 и QFX3600, а также коммутаторы QFabric, пакеты, которые не отмечены поддержкой ECN (ECT, 00), обрабатываются в соответствии с конфигурацией профиля капли WRED и могут быть сброшены в периоды перегрузки.

    На коммутаторах QFX10000 коммутатор использует алгоритм высадки пакетов, отмеченных ECT (00) в периоды перегрузки. (Когда очередь заполняется до максимального уровня полноты, хвост-падение просто падает все впоследствии прибывающих пакетов, пока нет места в очереди, чтобы буфера больше пакетов. Все пакеты, не способные к ECN, обрабатываются одинаково.)

  4. Приемник получает пакет с пометкой CE, чтобы указать, что на пути перегрузки произошла перегрузка.

  5. Приемник перекликается (отправляет) пакет отправителю, а бит ECE (бит 9) отмечен в поле флага заголовка TCP. Бит ECE — это бит эхо-флага ECN, который уведомляет отправителя о наличии перегрузки в сети.

  6. Отправитель снижает скорость передачи данных и отправляет пакет приемнику с битом CWR (бит 8), отмеченным в поле флага заголовка TCP. Бит CWR — это окно перегрузки, уменьшенное по флагу, которое подтверждает приемнику, что было получено уведомление о перегрузке.

  7. Когда приемник получает флаг CWR, приемник прекращает устанавливать бит ECE в ответах отправителю.

В таблице 2 приводится краткое описание поведения трафика в очередях с поддержкой ECN.

Таблица 2. Поведение трафика в очередях с поддержкой ECN

Входящая ip-пакетная маркировка ecN-битов

Конфигурация ECN в очереди на выходной

Действие, если алгоритм WRED определяет, что пакет падает, подходящим

Пакетная маркировка ECN-битов

Без ECT (00)

Неважно,

Падение (QFX5210, QFX5200, QFX5100, EX4600, QFX3500, QFX3600, QFabric systems).

Падение хвоста происходит, когда очередь достигает максимальной полноты, потому что вероятность падения WRED не применяется (коммутаторы QFX10000).

Без отмеченных битов ECN

ECT (10 или 01)

Отключение ECN

Падение

Пакет упал — биты ECN не отмечены

ECT (10 или 01)

Включенная ECN

Не бросайся. Марк пакет, как испытывают перегрузки (CE, биты 11).

Пакет с пометкой ECT (11) для обозначения перегрузки

CE (11)

Отключение ECN

Падение

Пакет упал — биты ECN не отмечены

CE (11)

Включенная ECN

Не бросайся. Пакет уже отмечен как испытывающий перегрузку, переадресация пакетов без изменения маркировки ECN.

Пакет с пометкой ECT (11) для обозначения перегрузки

Когда в очереди вывода не наблюдается перегрузка, определяемая профилем капли WRED, отправляемым в очередь, все пакеты переадресовываются и пакеты не сбрасываются.

ECN по сравнению с PFC и Ethernet PAUSE

ECN — это комплексный механизм уведомления о перегрузке сети для IP-трафика. Контроль потоков на основе приоритетов (PFC) (IEEE 802.1Qbb) и Ethernet PAUSE (IEEE 802.3X) — это разные типы механизмов управления перегрузкой.

EcN требует, чтобы в очереди выходной сети также должен быть связанный профиль капли пакетов WRED. Очереди вывода, используемые для трафика, на котором включенА PFC, не должны иметь связанный профиль падения WRED. Интерфейсы, на которых включена Ethernet PAUSE, не должны иметь связанный профиль падения WRED.

PFC — это одноранговый механизм управления потоками для поддержки беспотери трафика. PFC позволяет подключенным одноранговых устройствам приостановить передачу потока в периоды перегрузки. PFC позволяет приостановить трафик на заданном типе потока по каналу, а не на всем трафике по каналу. Например, вы можете (и должны) включить PFC в классах без потерь трафика, таких как fcoe класс пересылки. Ethernet PAUSE также является одноранговой механизм управления потоками, но вместо того, чтобы останавливать только указанные потоки трафика, Ethernet PAUSE приостанавливает весь трафик на физическом канале.

Благодаря PFC и Ethernet PAUSE конечные точки потока не передают информацию о перегрузке друг другу между промежуточными коммутаторами. Вместо этого PFC контролирует потоки между двумя одноранговых устройствами с поддержкой PFC (например, коммутаторов), которые поддерживают стандарты подключения центров обработки данных (DCB). PFC работает, отправив сообщение о паузе подключенным одноранговий, когда очередь выхода потока становится перегруженной. Ethernet PAUSE просто приостанавляет весь трафик на канале в периоды перегрузки и не требует постоянного тока.

PFC работает так: если очередь выходного коммутатора заполняется до определенного порога, коммутатор отправляет сообщение о приостановке PFC подключенному одноранговому устройству, которое передает данные. В сообщении о паузе говорится о коммутаторе передачи данных, чтобы приостановить передачу потока. Когда перегрузка очищается, коммутатор отправляет другое сообщение PFC, чтобы сказать подключенному пиру, чтобы он возобновил передачу. (Если очередь передаваемого коммутатора вывода также достигает определенного порога, этот коммутатор в свою очередь может отправить сообщение о приостановке PFC подключенного пиринга, который передает ему. Таким образом, PFC может распространять паузу передачи через сеть.)

Для получения дополнительной информации ознакомьтесь с данными о контроле coS-потоков (Ethernet PAUSE и PFC). Только для коммутаторов QFX5100 и EX4600 можно также обратиться к функциональности PFC на уровне 3.

Контроль уровня ПРОФИЛЯ WRED для пороговых значений ECN

Для контроля того, как коммутатор отмечает пакеты с поддержкой ECN, вы применяете профили падения WRED к классам переадресации (которые отображаются в очередях на выходной). Карта планировщика связывает падение профиля с планировщиком и классом переадресации, а затем вы примените карту планировщика к интерфейсам для реализации свойств планирования для класса переадресации на этих интерфейсах.

Профили drop определяют уровень заполнения очереди (процент полноты очереди) и вероятность падения (процентная вероятность того, что пакет будет сброшен) пары. Когда очередь заполняется до определенного уровня, трафик, который соответствует профилю капли, имеет вероятность падения в паре с этим уровнем заполнения. Настраивая профиль капли, вы настраиваете пары уровней заполнения и вероятность падения, чтобы контролировать, как пакеты падают на разных уровнях полноты очереди.

Первым уровнем заполнения и парой вероятности падения является точка начала падения. До тех пор, пока очередь не достигнет первого уровня заполнения, пакеты не сбрасываются. Когда очередь достигает первого уровня заполнения, пакеты, превышающие уровень заполнения, имеют вероятность быть сброшенными, что равно вероятности падения в паре с уровнем заполнения.

Последним уровнем заполнения и парой вероятности падения является конечная точка падения. Когда очередь достигает последнего уровня заполнения, все пакеты сбрасываются, если они не настроены для ECN.

Примечание:

Без потерь очереди (класс переадресации, настроенный с атрибутом no-loss капли пакетов) и строгие очереди с высоким приоритетом не используют падение профилей. Без потерь очереди используют PFC для управления потоком трафика. Строгие очереди с высоким приоритетом получают всю пропускную способность порта, необходимую им до настроенных максимальных пределов полосы пропускания (планировщик transmit-rate на коммутаторах QFX10000, а shaping-rate также на коммутаторах QFX52100, QFX5200, QFX3500, QFX3600 и EX4600, а также системах QFX3600 и QFFabric).

Различные коммутаторы поддерживают различные количества пар вероятности заполнения/падения в профилях падения. Например, коммутаторы QFX10000 поддерживают 32 пары вероятности уровня заполнения/падения, поэтому между точками начала падения и конечными точками падения может быть до 30 пар среднего уровня заполнения/падения. Коммутаторы QFX5210, QFX5200, QFX5100, QFX3500, QFX3600 и EX4600 и QFabric поддерживают две пары вероятности заполнения/падения — по определению две пары, которые вы настраиваете на этих коммутаторах, — это точки начала падения и падение конечных точек.

Примечание:

Не настраивайте последний уровень заполнения на 100 процентов.

Конфигурация профиля капли влияет на пакеты ECN следующим образом:

  • Отправная точка начала— пакеты, способные к ecN, могут быть отмечены как перегруженные сети (CE).

  • Отбросьте конечную точку— пакеты, способные к ecN, всегда отмечены ce.

Поскольку очередь заполняется от точки начала падения до конечной точки падения, вероятность того, что пакет ECN отмечен CE, такая же, как вероятность того, что пакет без ECN будет сброшен, если примените профиль падения к трафику с наилучшим усилием. По мере заполнения очереди вероятность того, что пакет ECN будет отмечен CE, увеличивается точно так же, как вероятность снижения пакета без ECN при применении профиля падения к трафику с наилучшим усилием.

На конечной точке капли все пакеты ECN отмечены CE, но пакеты ECN не сбрасываются. Когда уровень заполнения очереди превышает конечную точку капли, все пакеты ECN отмечены CE. (На данный момент на коммутаторах QFX5210, QFX5200, QFX5100, EX4600, QFX3500 и QFX3600, а также в системах QFabric все пакеты, не связанные с ECN) Пакеты ECN (и все другие пакеты) отходят в хвост, если очередь полностью заполняется.

Чтобы настроить профиль капли пакетов WRED и применить его к очереди выхода (с помощью иерархического планирования на коммутаторах, поддерживающих ETS):

  1. Настраивайте профиль капли с помощью заявления 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. Составить карту профиля капли в планировщик очереди с помощью заявления set class-of-service schedulers scheduler-name drop-profile-map loss-priority (low | medium-high | high) protocol any drop-profile profile-name. Название drop-profile — название профиля WRED, настроенного на этапе 1.

  3. С помощью выписки set class-of-service scheduler-maps map-name forwarding-class forwarding-class-name scheduler scheduler-nameотобразите планировщик, который связывает этап 2 с падением профиля, в очередь на выходной. Класс переадресации определяет очередь выходной. Классы переадресации отображаются в очередях вывода по умолчанию и могут быть переведены в различные очереди с помощью явной конфигурации пользователя. Имя планировщика — планировщик, настроенный на этапе 2.

  4. Совмещаете карту планировщика с профилем управления трафиком с помощью заявления set class-of-service traffic-control-profiles tcp-name scheduler-map map-name. Название карты планировщика — это имя, настроенное на этапе 3.

  5. Применяйте профиль управления трафиком с помощью интерфейса set class-of-service interface interface-name forwarding-class-set forwarding-class-set-name output-traffic-control-profile tcp-name. Название профиля управления трафиком выходного трафика — это название профиля управления трафиком, настроенного на этапе 4.

    В интерфейсе используется карта планировщика в профиле управления трафиком для применения профиля капли (и других атрибутов, включая атрибут ECN) к очереди выхода (класс переадресации) на этом интерфейсе. Поскольку вы можете использовать разные профили управления трафиком для сопоставления разных планировщиков с разными интерфейсами, один и тот же номер очереди на разных интерфейсах может обрабатывать трафик разными способами.

Начиная с версии 15.1, вы можете настроить профиль капли пакетов WRED и применить его к очереди выходной версии на коммутаторах, поддерживающих планирование портов (иерархическое планирование ETS либо не поддерживается, либо не используется). Чтобы настроить профиль капли пакетов WRED и применить его к очереди выхода на коммутаторах, поддерживающих планирование портов (иерархическое планирование ETS либо не поддерживается, либо не используется):

  1. Настраивайте профиль капли с помощью заявления set class-of-service drop-profiles profile-name interpolate fill-level level1 level2 ... level32 drop-probability probability1 probability2 ... probability32. Вы можете указать всего две пары вероятности уровня заполнения/падения или 32 пары.

  2. Составить карту профиля капли в планировщик очереди с помощью заявления set class-of-service schedulers scheduler-name drop-profile-map loss-priority (low | medium-high | high) drop-profile profile-name. Название drop-profile — название профиля WRED, настроенного на этапе 1.

  3. С помощью выписки set class-of-service scheduler-maps map-name forwarding-class forwarding-class-name scheduler scheduler-nameотобразите планировщик, который связывает этап 2 с падением профиля, в очередь на выходной. Класс переадресации определяет очередь выходной. Классы переадресации отображаются в очередях вывода по умолчанию и могут быть переведены в различные очереди с помощью явной конфигурации пользователя. Имя планировщика — планировщик, настроенный на этапе 2.

  4. Совмещаете карту планировщика с интерфейсом с помощью заявления set class-of-service interfaces interface-name scheduler-map scheduler-map-name.

    В интерфейсе используется карта планировщика для применения профиля капли (и других атрибутов) к очереди выхода, относящейся к классу переадресации в этом интерфейсе. Поскольку вы можете использовать разные карты планировщика на разных интерфейсах, один и тот же номер очереди в разных интерфейсах может обрабатывать трафик разными способами.

Поддержка, ограничения и заметки

Если алгоритм WRED, который отображается в очереди, не находит подходящим для капли пакетов, то конфигурация ECN и маркировка ECN-битов не имеет значения. Поведение пакетной передачи данных то же самое, что и при невозможности включения ECN.

ECN отключена по умолчанию. Как правило, ECN можно включить только в очередях, которые обрабатывают лучший трафик, и не позволяете ECN в очередях, которые обрабатывают безпотери трафика или строго высокого приоритетного трафика.

ECN поддерживает следующее:

  • Пакеты IPv4 и IPv6

  • Ненавязчивые пакеты с одним пометкой и двойной меткой

  • Внешний заголовок IP-пакетов с ip-туннелями (но не внутренний заголовок IP)

ECN не поддерживает следующее:

  • IP-пакеты с инкапсуляцией MPLS

  • Внутренний заголовок IP-пакетов с туннелированием (однако ECN работает на внешнем заголовке IP)

  • Сбой трафика (DLF) для многоадресной передачи, широковещания и поиска назначения

  • Не IP-трафик

Примечание:

Коммутаторы QFX10000 при включении очереди в ECN и примените профиль падения WRED в очереди, профиль падения WRED только устанавливает пороговые значения для маркировки трафика ECN при перегрузке (CE, 11). В очередях с поддержкой ECN профиль падения WRED не устанавливает пороговые значения для трафика без ECT (00) (трафик, не способный к ECN). Вместо этого коммутатор использует алгоритм хвостового падения трафика, который отмечен не ECT в очередях с поддержкой ECN в периоды перегрузки.

Чтобы применить профиль падения WRED к трафику без ECT, настройте классификатор нескольких полей (MF), чтобы присваивать трафик без ECT другой очереди выходного трафика, которая не включена ECN, а затем примените профиль падения WRED к этой очереди.

Таблица истории выпуска
Выпуска
Описание
15.1
Начиная с версии 15.1, вы можете настроить профиль капли пакетов WRED и применить его к очереди выходной версии на коммутаторах, поддерживающих планирование портов (иерархическое планирование ETS либо не поддерживается, либо не используется).