اقرأ في هذا المقال
تُعد الموجهات هي معدات شبكات مهمة تتحكم في تدفق البيانات عبر الشبكة، كما تحتوي أجهزة التوجيه على واجهة إدخال وإخراج واحدة أو أكثر يتم من خلالها استلام الحزم وإرسالها.
أساسيات أوضاع الحزم في قائمة الانتظار وإسقاط الموجهات
نظراً لتطور الإنترنت فهناك أيضاً مواقف قد لا نريد فيها أن تتعامل أجهزة التوجيه مع كل حركة المرور على أساس أسبقية الحضور، ومن المرجح أن تؤدي حركة المرور ذات حدود التأخير ما يسمى بحركة المرور في الوقت الفعلي، والتي تتضمن غالباً إمّا الصوت أو الفيديو وبشكل أفضل بكثير مع الخدمة التفضيلية وعلى سبيل المثال، سوف تنتقل إلى هذا في “18 جودة الخدمة”.
ولكن حتى بدون حركة المرور في الوقت الفعلي قد يكون هناك ضرورة بضمان حصول كل عميل من عدة عملاء على جزء متفق عليه من النطاق الترددي وبغض النظر عما يتلقاه العملاء الآخرون، حيث إذا كانت هناك ثقة في آليات تخصيص النطاق الترددي الخاصة بـ “TCP” فقط، وإذا كان لدى أحد العملاء اتصال وآخر لديه عشرة فقد يكون النطاق الترددي المستلم أيضاً بنسبة “1:10″، وقد يجعل هذا العميل الأول غير سعيد تماماً.
أنواع أوضاع الحزم في قائمة الانتظار
1- انضباط الطابور والازدحام Queuing discipline and crowding
- معدل حركة المرور الواردة يتجاوز معدل حركة المرور المغادرة.
- يتم تجاوز سعة الإخراج بالكامل بواسطة حركة المرور المجمعة من كافة واجهات الإدخال.
- معالج جهاز التوجيه لا يمتلك القدرة على التعامل مع حجم جدول إعادة التوجيه لتحديد مسارات التوجيه.
قد تعتمد أجهزة التوجيه أنظمة متنوعة لتحديد الحزم التي يجب الاحتفاظ بها والحزم التي يجب إسقاطها في أوقات الازدحام هذه للتحكم في تهيأت ذاكرة جهاز التوجيه للحزم، حيث نتيجة لذلك تحتوي أجهزة التوجيه على أنظمة قائمة الانتظار الرئيسية التالية:
أولاً: يصرف أولا في قائمة الانتظار FIFO
- يُعد “FIFO” هو النظام الأساسي لجدولة قائمة الانتظار، والمبدأ الكامن وراء قائمة انتظار “FIFO” هو أنّ جميع الحزم يتم التعامل معها على قدم المساواة، من خلال وضعها جميعًا في نفس قائمة الانتظار.
- هناك قائمة انتظار واحدة ويعمل المجدول فقط في قائمة الانتظار هذه، وتشير هذه الآلية إلى أن معدل الإزالة موروث مباشرةً إمّا من سرعة الواجهة أو من معدل التشكيل إذا كان هناك شكل مطبق.
- نظراً لأنّه مع أي آلية قائمة انتظار، لا يوجد تجاوز داخل قائمة الانتظار، وتتم خدمة الحزم بنفس الترتيب الذي تم وضعها فيه في قائمة الانتظار.
- بالنسبة لمعظم بائعي أجهزة التوجيه، ربما يكون “FIFO” هو السلوك الافتراضي، مع قائمة انتظار واحدة لمعظم حركة المرور العابر، بالإضافة إلى قائمة انتظار أخرى لحزم مستوى التحكم التي تم إنشاؤها محلياً مثل حزم بروتوكول التوجيه.
- تحتاج معظم تطبيقات الأجهزة إلى مخزن مؤقت واحد على الأقل لكل واجهة لتتمكن من إنشاء حزمة قبل إرسالها.
- وظيفة قائمة الانتظار هي أن تكون مخزناً مؤقتاً لعنصر نائب يتم استخدامه عند إضافة رؤوس الطبقة 1 والطبقة 2 إلى الحزمة.
- يساعد توفير مخزن مؤقت بحجم اثنين إلى أربع حزم النظام على أن يكون قادراً على استخدام الواجهة بكفاءة وبمعدل الخط.
- خدمة “FIFO” يمكن التنبؤ بها والخوارزمية سهلة التنفيذ لجهاز التوجيه أو المحول.
- ومع ذلك ربما لا تكون خوارزمية “FIFO” حلاً حقيقياً لـ “قائمة الانتظار والجدولة” لأنهّا لا توفر أي شكل من أشكال الخدمات المتباينة، نظراً لأنّ حركة المرور التي تنتمي إلى فئات مختلفة من الخدمة تشترك في نفس حارة الطريق أي فعلياً نفس قائمة الانتظار إلى المجدول.
- في ظل ظروف الازدحام يُدخل انتظار “FIFO” أولاً تأخيراً، حيث تبدأ قائمة الانتظار بالملء وعندما تمتلئ قائمة الانتظار، يتم تجاهل جميع الحزم التي وصلت حديثا ويمكن أن يفرق تنفيذ سلوك الإسقاط.
- أحد البدائل هو إسقاط كل شيء في المخزن المؤقت لتجنب انهيار قائمة الانتظار تحت عبء الجلسات المتوقفة، والسبب في هذا السلوك هو تجنب موقف مشابه لمتلازمة “TCP”، حيث تصبح نافذة الاستقبال أصغر لأنّ معظم الحزم الموجودة في ذاكرة التخزين المؤقت تنتظر معالجتها.
ملاحظة:“FIFO” هي اختصار لـ “first in, first out”.
ثانياً: تحديد أولويات قائمة الانتظار PQ
- يمكن اعتبار واجهة صادرة معينة تحتوي على قائمتين أو أكثر من قوائم الانتظار الفعلية التي تمثل مستويات أولوية مختلفة.
- يتم وضع الحزم في قائمة فرعية مناسبة بناءً على بعض سمات الحزمة، والتي قد تكون علامة أولوية صريحة أو قد تكون مأخذ توصيل الحزمة.
- عندما يصبح الارتباط الصادر مجانياً ويكون الموجه قادراً على إرسال الحزمة التالية، فإنّه دائماً ما ينظر أولاً إلى قائمة الانتظار ذات الأولوية الأعلى.
- إذا كانت غير فارغة فسيتم إخراج الحزمة من هناك. فقط إذا كانت قائمة الانتظار ذات الأولوية الأعلى فارغة، ويتم عرض قائمة الانتظار ذات الأولوية المنخفضة.
- إنّ أولوية الاصطفاف غير استباقية، حيث إذا وصلت حزمة ذات أولوية عالية أثناء إرسال حزمة ذات أولوية منخفضة فلن تتم مقاطعة الأخيرة، وفقط عندما تنتهي الحزمة ذات الأولوية المنخفضة من الإرسال يتحقق الموجه مرة أخرى من قائمة الاختيار الفرعية ذات الأولوية العالية.
- يمكن أن تؤدي قائمة الانتظار ذات الأولوية إلى تجويع حركة المرور ذات الأولوية المنخفضة، ولكن فقط إذا كانت حركة المرور ذات الأولوية العالية تستهلك “100%” من عرض النطاق الترددي الصادر.
- غالباً ما نكون قادرين على ضمان وعلى سبيل المثال من خلال التحكم في الدخول أنّ حركة المرور ذات الأولوية العالية تقتصر على جزء معين من إجمالي عرض النطاق الترددي الصادر.
ملاحظة:“PQ” هي اختصار لـ “Priority Queuing”.
2- تأثير أنظمة قائمة الانتظار على الشبكة
- يؤثر اختيار نظام قائمة الانتظار على أداء الشبكة من حيث عدد الحزم التي تم إسقاطها والكمون وما إلى ذلك.
- عند تحليل تأثير اختيار المخططات المختلفة، يكون هناك تأثيرات كبيرة على المعلمات المختلفة.
- في جميع الآليات لا توجد قطرات حزمة في البداية وحتى نقطة معينة، وهذا لأنّه يستغرق وقتاً محدوداً لملء ذاكرة المخزن المؤقت لجهاز التوجيه.
- نظراً لأنّ قطرات الحزم تحدث فقط بعد امتلاء المخزن المؤقت، فهناك فترة أولية لا توجد فيها قطرات للحزم حيث لم يتم الوصول إلى سعة التخزين المؤقت.
- في مخطط (FIFO) يبدأ إسقاط الحزمة بعد (PQ) ولكن قبل (WFQ)، وكما أنّ عدد الحزم التي يتم إسقاطها هو الأكبر في حالة (FIFO).
- وهذا بسبب حقيقة أنّه بمجرد الازدحام، يتم إسقاط جميع حركة المرور الواردة من جميع التطبيقات تماماً دون أي تمييز.
- في مخطط (PQ) تبدأ قطرات الحزمة في أقرب وقت ممكن.
- نظراً لأنّ (PQ) يقسم قائمة الانتظار بناءً على مستويات الأولوية، يتم تقسيم الحجم الإجمالي لقوائم الانتظار الفردية.
- وبافتراض تقسيم بسيط للذاكرة إلى قائمة انتظار “مهمة” وقائمة انتظار “أقل أهمية”، يتم تقليل حجم قائمة الانتظار إلى النصف.
- وبالتالي فإنّ الحزم التي يتم توجيهها إلى قوائم الانتظار الفرعية ستؤدي إلى ملء قائمة الانتظار في وقت مبكر أي بسبب السعة الأصغر وبالتالي سيبدأ إسقاط الحزمة في وقت سابق.
