バックボーンルータにおける
REDの動的閾値制御方式
長谷川 剛
大阪大学サイバーメディアセンター
[email protected]
Go Hasegawa, Osaka University
Advanced Network Architecture Research Group
研究の背景
• インターネットの発展にともなうトラヒックの
増加
• バックボーンネットワークのフローの増加
– TCPスループットの低下
– フロー間の公平性の悪化
• REDルータによる性能改善
Go Hasegawa, Osaka University
Advanced Network Architecture Research Group
RED (Random Early Detection)
• 確率的なパケット廃棄によってバッファ溢れを回避
• キュー長を max_th と min_th の間に維持
パケット廃棄確率
キュー長
[packets]
80
1
60
max_th
キュー長
40
max_p
20
min_th
max_th
平均キュー長 [packets]
Go Hasegawa, Osaka University
0
100
min_th 平均キュー長
105
110
115
120
Time [sec]
Advanced Network Architecture Research Group
REDに関するこれまでの研究
• スループットに着目した検討
• 少ないフロー(コネクション)数を想定
↓
• フロー間の公平性
• フロー数の多い場合の評価
Go Hasegawa, Osaka University
Advanced Network Architecture Research Group
研究の目的
• フロー数が多い環境での公平性の評価
• REDとTail Dropとの比較評価
• REDのパラメータ設定の問題点を指摘
• dt-REDの提案
– REDの動的なパラメータ設定方式
• 提案方式の評価
Go Hasegawa, Osaka University
Advanced Network Architecture Research Group
ネットワークモデル
TCP Source 1
Router : TD/RED
Buffer: B [packets]
100 [Mbps]
2 [msec]
Destination
BW [Mbps]
τ [msec]
TCP Source 2
100 [Mbps]
2 [msec]
TCP Source N
Go Hasegawa, Osaka University
• 各TCPコネクションの
スループットを観測し、
ばらつきが小さい方が公平
• ばらつきを Fairness Index
で評価
Advanced Network Architecture Research Group
公平性の指標
• Fairness Index
• 0から1の間で、1に近いほど公平
f
n
( i =1 xi )
=
2
n
n i =1 xi
n
(1  i  n)
= TCPコネクションの数
xi = 各TCPコネクション iのスループット
Go Hasegawa, Osaka University
Advanced Network Architecture Research Group
公平性の比較評価
BW = 1.5 [Mbps], τ= 4 [msec], B = 1000 [packets]
1
Fairness Index
RED : max_th = 800
0
Tail Drop
1
RED : max_th = 15
10
100
1000
フロー数
Go Hasegawa, Osaka University
Advanced Network Architecture Research Group
公平性の比較評価
BW = 1.5 [Mbps], τ= 4 [msec],B = 10000 [packets]
1
Fairness Index
RED : max_th = 2000
Tail Drop
0
1
RED : max_th = 15
10
100
1000
フロー数
Go Hasegawa, Osaka University
Advanced Network Architecture Research Group
REDの公平性
• 推奨パラメータでは、特にフロー数が多い場合に
公平性が悪化
• バッファサイズに応じて max_th 等のパラメータ
を調節することで、 公平性は向上
• フロー数、帯域等によって適切なパラメータは変
化
↓
• 静的なパラメータ設定は困難
Go Hasegawa, Osaka University
Advanced Network Architecture Research Group
dt-RED
(RED with dynamic threshold control)
• 閾値 max_th, min_th を
平均キュー長に合わせて キュー長
4500
動的に調節
• 平均キュー長が常に2つ
の閾値の間になるようにコ
ントロール
3000
• バースト的なパケット廃棄
を防ぐ
1500
max_th
平均キュー長
0
100
200
300
400
500
Time [sec]
Go Hasegawa, Osaka University
Advanced Network Architecture Research Group
提案方式の評価
BW = 1.5 [Mbps], τ= 4 [msec], B = 1000 [packets]
1
Fairness Index
dt-RED
RED : max_th = 800
RED : max_th = 15
Tail Drop
0
1
Go Hasegawa, Osaka University
10
フロー数
100
1000
Advanced Network Architecture Research Group
提案方式の評価
BW = 1.5 [Mbps], τ= 4 [msec],B = 10000 [packets]
1
Fairness Index
dt-RED
RED : max_th = 2000
RED : max_th = 15
Tail Drop
0
1
10
100
1000
フロー数
Go Hasegawa, Osaka University
Advanced Network Architecture Research Group
dt-REDの特長
• REDに比べて高い公平性を示すわけでは
ない
– REDがもっとも高い性能を示すパラメータ領域
へ移動する
• REDのパラメータ調整の困難さを解消
– 1つのパラメータセットで、さまざまなネット
ワーク環境に対応可能
Go Hasegawa, Osaka University
Advanced Network Architecture Research Group
まとめと今後の課題
• REDでのTCPフロー間の公平性を評価
• REDのパラメータ設定の困難さ
• REDの動的パラメータ設定方式の提案
– パラメータ設定の困難さを解消
• 今後の課題
– さらなる性能改善
– 他のバッファ制御方式との比較評価
– 各フローの環境が異なる場合の評価
Go Hasegawa, Osaka University
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