Linux Advanced Routing & Traffic Control HOWTO

Это очень мощный тип фильтров. Кроме того, он может использоваться не только в конфигурации DiffServ, но и как любой другой тип фильтров.

Я настоятельно рекомендую вам внимательно просмотреть все примеры DiffServ, включаемые в дистрибутив iproute2. Со своей стороны я обещаю, что дополню этот текст, как только найду время. Все, что я здесь описал — есть результат длительных экспериментов. Я буду весьма признателен, если вы сообщите мне об обнаруженных ошибках.

14.4. Ingress qdisc.

До сих пор, все дисциплины, которые обсуждались, были исходящими (egress) дисциплинами. Однако, каждый из интерфейсов может иметь и входящие (ingress) дисциплины. Они не применяются к исходящему трафику, но они позволяют устанавливать tc-фильтры для входящих пакетов, вне зависимости от того, предназначены ли они для данного хоста или должны быть перенаправлены дальше.

Поскольку tc-фильтры имеют полную реализацию Token Bucket Filter, то они так же могут ограничивать входящий трафик на основе "функций оценки" (estimators). Это позволяет выстраивать эффективную политику обслуживания входящего трафика, до того как он попадет "в руки" стека протоколов IP.

14.4.1. Параметры и порядок использования.

Входные дисциплины, сами по себе не требуют каких-либо параметров. Пример создания входной дисциплины:

# tc qdisc add dev eth0 ingress

Кроме входящей дисциплины вы можете добавлять к устройству и исходящие дисциплины.

Примеры использования входящей дисциплины вы найдете в главе Решебник.

14.5. Random Early Detection (RED)

Этот раздел служит в качестве введения в организацию очередей в магистральных сетях, которые зачастую имеют полосу пропускания более 100 мегабит, что требует иного подхода чем в случае с домашним ADSL-модемом.

Нередко на маршрутизаторах в Интернет возникает так называемая проблема tail drops – отсечения конца очереди. Когда очередь полна, ни один вновь поступивший пакет туда уже не помещается, а потому отбрасывается. Такое управление очередью приводит к повторной синхронизации параметров соединения. После синхронизации TCP сразу посылает столько пакетов, сколько допускает размер окна подтверждения. Подобный всплеск нагрузки опять приводит к отсечению конца очереди, что опять порождает необходимость повторной синхронизации… Такое хождение по кругу может продолжаться довольно долго.

Чтобы избежать возникновения заторов, на маршрутизаторах зачастую организуются очереди большого размера. К сожалению, не смотря на то, что увеличение размеров очереди благоприятно сказывается на пропускной способности, большие очереди могут приводить к увеличению времени задержки, что становится причиной взрывоподобного поведения TCP-соединений.

Проблема отсечения хвоста очереди с каждым днем становится все более неприятной. Для предотвращения перегрузок, ядро Linux предоставляет в наше распоряжение механизм RED, сокращенно от Random Early Detect (Случайное Раннее Обнаружение), которое иногда называется как Random Early Drop (Случайное Раннее Отсечение), последнее определение более точно описывает принцип работы.

RED — это не панацея от всех бед, но позволяет более "справедливо" разделить канал между TCP-соединениями.

Он позволяет контролировать нагрузку с помощью выборочного случайного уничтожения некоторых пакетов до того, как очередь будет заполнена полностью, что заставляет протоколы, подобные TCP, снижать скорость передачи и предотвращает повторную синхронизацию. Кроме того, выборочная "потеря" пакетов помогает TCP быстрее найти подходящую скорость передачи данных, а так же удерживать размер очереди и время задержки на разумном уровне. Вероятность "потери" пакета конкретного соединения прямо пропорциональна пропускной способности, используемой этим соединением, а не числу пакетов, т.е. большие пакеты уничтожаются чаще маленьких, что дает достаточно справедливое распределение полосы пропускания.

RED хорошо подходит для обслуживания очередей на магистральных линиях, где отслеживание сессий (с целью справедливого распределения канала) является непозволительной роскошью.

При работе с RED вы должны будете определиться со значениями трех параметров: Минимум (min), Максимум (max) и Превышение (burst). Минимум — это минимальный размер очереди в байтах, выше которого начнется выборочная потеря пакетов. Максимум – это "мягкий" максимум, алгоритм будет пытаться удержать размер очереди ниже этого предела. Превышение — максимальное число пакетов, которые могут быть приняты в очередь сверх установленного максимального предела.

Минимальный размер очереди рассчитывается, исходя из максимально допустимого времени задержки в очереди и пропускной способности канала. Например, на моем 64Кбит/сек (8 Кбайт/сек) соединении я хочу получить максимальное время задержки 200 мсек, тогда 8 * 0.2 = 1.6 Кбайт (т.е. примерно 1600 байт). Если установить минимальный предел слишком маленьким, это приведет к снижению пропускной способности, слишком большим – к увеличению времени задержки. Уменьшение размера очереди не может служить заменой уменьшению размера MTU, которое используется для уменьшения времени отклика на медленных линиях связи.

Максимальный размер очереди нужно задавать по меньшей мере в два раза большим минимального, чтобы снизить вероятность повторной синхронизации. На медленных линиях, с небольшим минимальным пределом размера очереди, максимальный предел следует задавать в четыре, а иногда и более раз больше минимального.

Предел превышения отвечает за поведение RED на пиковых нагрузках. Размер превышения должен устанавливаться больше, чем min/avpkt. Экспериментальным путем я пришел к выражению, устанавливающему размер превышения, (min+min+max)/(3*avpkt), которое дает неплохие результаты.

Кроме того, вам необходимо будет определиться с предельным размером очереди (limit) и средним размером пакета (avpkt). По достижении очередью предельного размера, RED переходит к алгоритму "отсечения конца". Обычно я устанавливаю предельный размер очереди в 8 раз больше максимального. Значение 1000, для avpkt (средний размер пакета), дает неплохие результаты на высокоскоростных линиях, при размере MTU = 1500.

Техническое описание RED (авторы: Sally Floyd и Van Jacobson) вы найдете в документе the paper on RED queueing.

14.6. Generic Random Early Detection.

Этот алгоритм известен не так широко. Он напоминает RED с несколькими внутренними очередями, распределение пакетов по очередям производится на базе поля tcindex Diffserv.

Каждая из виртуальных очередей может иметь собственные параметры конфигурации.

FIXME: убедительная просьба к Джамалу (Jamal) и Вернеру (Werner) дополнить этот раздел

14.7. Эмуляция VC/ATM.

Возможность строить Виртуальные Соединения через сокеты TCP/IP, появилась целиком и полностью благодаря усилиям Вернера Альмсбергера (Werner Almesberger). Виртуальные соединения — это концепция, пришедшая из теории построения сетей ATM.

Дополнительную информацию по этой теме вы найдете по адресу: http://linux-atm.sourceforge.net/.