Yüklənmənin idarəedilməsi alqoritmləri

Yüklənmənin idarəedilməsi alqoritmləri  
Şəbəkənin bir hissəsində çoxlu paket varsa, paketin gecikdirilməsinə və performansı azaldan itkilərə səbəb olur. Bu hala yüklənmə, sıxışma deyilir. Şəbəkə və nəqliyyat təbəqələri çətinlikləri həll etmək üçün məsuliyyət daşıyırlar. Şəbəkədə yüklənmə meydana gəldiyində bir başa şəbəkə tıxacını yaşayan şəbəkə təbəqəsidir. Bununla belə, yüklənməyə nəzarət etmək üçün ən effektli yol nəqliyyat qatının şəbəkəyə yerləşdirdiyi yükü azaltmaqdır. Bunun üçün şəbəkə və nəqliyyat təbəqələrinin bir yerdə işləməsi tələb olunur.

Şəkil 1-də yüklənmənin başlanğıcı göstərilmişdir:
Şəkil 1. Çox yüklənmə olanda performans kəskin şəkildə azalır
Hostların şəbəkəyə göndərdiyi paketlərin sayı daşıma qabiliyyətinə çatdıqda, göndərilən nömrə göndərilən say ilə mütənasibdir. Əgər iki qat çox göndərilirsə, onda iki qat daha artıq təslim edilir. Bununla belə, təqdim olunan daşıma qabilliyətinə yaxınlaşdığında nəqliyyat partlayışları bəzən marşurutlayıcılardakı aralıq yaddaşları doldurur və bəzi paketlər itir. Bu itkin paketlər bir miqdar tutumu istehlak edir, bu səbəblə də verilən paketlərin sayı ideal əyrinin altına düşür. Şəbəkə indi yüklənmişdir.

Şəbəkə yaxşı tərtib olunmadığı təqdirdə, təklif olunan yükün qabiliyyətindən kənara çıxdığına görə performansın sıxılma azalması ola bilər. Bunun səbəbi, paketlərin şəbəkədə olduğu kimi gecikdirilə bilməsi ilə nəticələnə bilər, çünki şəbəkədən çıxarkən artıq faydalı deyildir. Göndərənlər olduqca gecikmiş paketləri yenidən göndərdikdə, fərqli bir səhv rejimi meydana gəlir. Bu halda, həmin paketin surətləri şəbəkə tərəfindən göndəriləcək və həcmi yenidən boşa çıxacaq.

Aşağı-buraxma zolağının eni əlaqələri və ya paketləri xətt sürətindən daha yavaş işləyən marşrutlandırıcılar sıxılmış ola bilər. Bu halda, nəqliyyat axınının bir qismini darboğazdan şəbəkənin digər hissələrinə istiqamətləndirməklə vəziyyət yaxşılaşdırıla bilər. Bununla belə, şəbəkənin bütün sahələri bloklanır. Bu vəziyyətdə bir yük atma və ya daha sürətli bir şəbəkə qurma alternativi yoxdur.

Əlaqələr çox incə olduğundan, yığma nəzarət və axın nəzarəti arasındakı fərqi qeyd etmək lazımdır. Yüklənmənin idarəedilməsi şəbəkənin təklif edilən yüklənməni dayışa biləcəyindən əmin olmaqla əlaqəlidir. Bu bütün hostların və marşrutlandırıcıların davranışlarını əhatə edən qlobal problemdir. Axın nəzarəti, əksinə, müəyyən bir göndərici və xüsusi bir qəbuledici arasında olan yüklənmə ilə bağlıdır. Vəzifəsi sürətli bir göndəricinin qəbuledicidən daha tez adsorbsiya edə bilməyəcəyinə əmin olmaqdır.

Bu iki anlayış arasındakı fərqi görmək üçün üzərində super bir kompüterin bir faylı yalnızca 1 Gbit/s işləyə bilən bir şəxsi kompüterə məcburi mənimsətməyə çalışan 100 Gbit/s -lıq fiber optik bağlantılardan təşkil olunmuş bir şəbəkə düşünün. Heç bir yüklənmə olmamasına baxmayaraq (şəbəkənin özü problem deyil) şəxsi kompüterə nəfəs alma şansı vermək üçün super kompüteri tez tez dayandırması üçün axına nəzarət lazımdır.

Digər tərəfdən, 1 Mb / s və 1000 böyük kompüter şəbəkəsini nəzərdən keçirin; bu kompüterlərin yarısı faylları digər yarıya 100 kbit/s-da ötürməyə çalışır. Buradakı problem sürətli göndərənlərin yavaş qəbulediciləri məcbur etdikləri deyil, ümumilikdə təklif edilən yüklənmə şəbəkənin öhdəsindən gələ biləcəklərini üstələyir.

Qarışılığın yoxlanması və axış axın nəzarətinin tez-tez qarışdırılması səbəbi ilə hər iki problemin öhdəsindən gəlmənin ən yaxşı yolu, serveri yavaşlatmaqdır. 

 Yüklənmənin idarəedilməsinə yanaşmalar 
Yüklənmə nəticəsi yükün (müvəqqəti olaraq) yuxarıdakı qaynaqlardan (şəbəkənin bir hissəsindəki) daha çox olduğu mənasına gəlir. İki həll ağla gəlir: resursları artırmaq və ya yükü azaltmaq. Şəkil 2-də göstərildiyi kimi bu həllər tez-tez yüklənmənin qarşısını almaq və ya yarandığında buna reaksiya vermək üçün fərqli zaman anlarında tətbiq olunur. 
alt=Şəkil 2. Yüklənmənin idarəedilməsinə yanaşmaların müddəti|center|frame|Şəkil 2. Yüklənmənin idarəedilməsinə yanaşmaların müddəti
Yüklənmənin qarşısını almaq üçün ən əsas üsul, dayışacağınız gediş-gəlişə uyğun bir şəbəkə qurmaqdı. Ən çox trafikə yönəldilən yolda aşağı buraxma zolağının genişliyi bağlantısı varsa, yüklənmələr ehtimal olunur. Bəzən ciddi tıxanma olduqda resursları dinamik şəkildə əlavə edə bilərsiniz, məsələn, ehtiyat routerləri açmaq və ya adətən yalnız backup'lar (sistemin səhvinə qarşı tolerantlıq yaratmaq) və ya açıq bazarda buraxma zolağı genişliyini satın almaq üçün imkan verən xətləri təmin etmək. Tez-tez istifadə olunan rutinlər və marşrutlaşdırıcılar tez-tez yenilənir. Buna provision deyilir və uzun müddətli yol hərəkəti meyllərinə əsasən, aylarla davam edir. 

 Trafiklə əlaqədar marşrutlaşdırma 
Biz araşdırdığımız ilk yanaşma trafikə yönəldilməkdir. Marşrutları hesablayarkən, yükü hesaba almanın məqsədi, trafiki yüklənməni yaşamaq üçün şəbəkənin ilk yerləri olan əsas nöqtələrdən uzaqlaşdırmaqdı. Ən az ağırlıqlı yollar yüngül yolları seçər, digəri isə bərabərdir.

Şərq və Qərb olmaqla iki hissəyə ayrılmış olan Şəkil 3-ün şəbəkəsini CF və Eİ olmaq üzrə iki bağlantıyla bağlanmış olaraq fikirləşin. Şərq və Qərb arasındakı trafikin böyük hissəsini CF keçidindən istifadə etdiyini və nəticədə bu əlaqənin uzun gecikmələrlə yükləndiyini qebul edək. Ən qısa yolun hesablanması üçün istifadə edilən queuing gecikməsini daxil etməklə Eİ-ni daha cəlbedici edə bilərsiniz. Yeni marşrutlaşdırma cədvəlləri qurulduqdan sonra, Şərq-Qərb nəqliyyatının əksər hissəsi Eİ-dən keçəcək və bu əlaqəni yükləyəcəkdir. Nəticədə, növbəti yeniləmədə, CF ən qısa yolda görünəcək. Nəticədə, marşrutlaşdırma cədvəlləri qeyri-qanuni marşrutlaşdırma və bir çox potensial problemlərə səbəb ola bilər. 
Yük problemi nəzərə alınmadan və yalnız buraxma zolağının genişliyi və yayılma gecikməsi nəzərə alındıqda bu problem meydana çıxmaz. Yükü daxil etməyə çalışır, ancaq ağırlıqları dar bir aralıqla dəyişdirmək, istiqamətləndirmənin tənzimlənməsini yavaşladır. Müvəffəqiyyətli bir həll iki texniki kömək ola bilər. Birincisi, bir qaynaqdan təyinata qədər birdən çox yol ola biləcək çox yollu marşrutlaşdırma. Məsələn, bu, yolun həm Şərq, həm də Qərb əlaqələrinə yayılması deməkdir. İkincisi, Gallagher (1977) iddiasında olduğu kimi, marşrutlaşdırma sxeminin yol modelini yavaş-yavaş sütüşdürüb, yaxınlaşmasını təmin etməkdir.

Bu çətinlikləri nəzərə alaraq, internetdə marşrutlaşdırma protokolları ümumiyyətlə yükündən asılı olaraq marşrutlaşdırıcıları qurmur. Bunun əvəzinə, düzəlişlər marşrutlaşdırma protokolunun kənarında girişləri yavaş-yavaş dəyişməklə həyata keçirilir. Buna yol mühəndisliyi deyilir. 

 Qəbulu nəzarət 
Yüklənməni sahədə saxlamaq üçün virtual şəbəkələrdə tez-tez istifadə edilən bir üsul- qəbul etmə yoxlaması. Ideyası sadədir: şəbəkə trafiki keçməyəcəyi üçün yeni bir virtual dövrə qurmayın. Virtual bir dövrə qurma cəhdləri uğursuz ola bilər. Alternativ şəbəkədən daha yaxşıdır, çünki şəbəkə məşğul olduqda problem yalnız daha çox insan üçün pisləşir. Eynilə, bir telefon sistemində, bir açar həddən artıq yüklənmiş olduqda, zəng səsləri vermir və giriş nəzarəti həyata keçirir.

Bu yanaşmanın xülyası yeni bir virtual dövrə yüklənməsinə səbəb olmaqdır. Tapşırıqların buraxma zolağının genişliyi (sıxılmayan səs üçün 64 kbit/s) səbəbindən tapşırıq telefon şəbəkəsində işə salınır. Lakin kompüter şəbəkələrində virtual sxemlər bütün növ və ölçülərdə olur. Bu səbəbdən, giriş nəzarəti həyata keçirmək üçün dövrə trafiki xarakterizə etmək lazımdır.

Trafik əsasən dərəcəsi və forması baxımından müəyyən edilir. Trafikin sadəcə təsvir etmək nə qədər çətindir və çünki trafik ümumilikdə qətidir – ortalama dərəcənin yalnızca yarısıdır. Məsələn, İnternetdə gəzən zaman trafik dəyişən eyni uzunmüddətli çıxışa malik olan bir axın filmindən işlənə bilməz; çünki Web trafiki partlayışı şəbəkədə marşrutlaşdırıcıları daha çox sıxışdıra bilər.

Qəbulu nəzarət, quraşdırma prosedurunun bir hissəsi kimi trafik nöqtələri ətrafında marşrutları nəzərə alaraq, trafikə həssas marşrutlaşdırma ilə birləşdirilə bilər. Məsələn, qeyd edildiyi kimi, Şəkil 4(a) -da göstərilən şəbəkədə hər iki marşrutlayıcının bloklandırıldığını hesab edin. 

 Açıq Yüklənmə Bildirimi 
Bir marşrutlayıcı yüklənməsi xəbərdarlığı etmək üçün əlavə paketlər yaratmaq əvəzinə, hər hansı ötürülmüş paketi paket başlığında bir az müəyyənləşdirə bilərsiniz.

Bir şəbəkə paketini göndərərkən, hədəf sıxışdırılır və göndərənə cavab paketini göndərərkən məlumat verir. Beləliklə, göndərən əvvəlki kimi yayımlarını sürətləndirə bilər. Bu dizayn ECN (Açık Tıxanma Bildirimi) adlanır və İnternetdə istifadə olunur (Ramakrishnan et al., 2001). Ramakrishnan və Jain (1988) ikili geribildirim sxemini yaxşılaşdırmaq üçün, erkən sıxışdırma siqnalları protokollarının, xüsusilə Deknet arxitekturasından istifadə etmişdir. IP paketi başlığında iki bit, paketin yüklənməni yaşayıb yaşamadığını yazmaq üçün istifadə olunur. Şəkil 5-də göstərildiyi kimi, paketlər göndərildikdə qeyd edilmir.


 Xarici keçid 
 http://www.uoitc.edu.iq/images/documents/informatics-institute/exam_materials/Computer%20Networks%20-%20A%20Tanenbaum%20-%205th%20edition.pdf 
Andrew S. anenbaum, David J. Wetherall, Computer Networks, 5th edition, 2010, 960 p..pdf