傳輸與接入培訓(xùn)流量控制與擁塞控制

7.4  流量控制與擁塞控制
7.4.1  流量控制的作用
流量控制具有如下三個(gè)主要功能：
(1) 防止由于網(wǎng)絡(luò)和用戶過(guò)載而導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)吞吐量的下降和傳送時(shí)延的增加。
擁塞將會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)吞吐量的迅速下降和傳送時(shí)延的迅速增加，嚴(yán)重影響網(wǎng)絡(luò)的性能。圖7.19表示網(wǎng)絡(luò)阻塞對(duì)吞吐量和時(shí)延的影響，同時(shí)也表示網(wǎng)絡(luò)阻塞對(duì)數(shù)據(jù)流施加控制之后的效果。在理想情況下，網(wǎng)絡(luò)的吞吐量隨著負(fù)荷的增加而線性增加，直到達(dá)到網(wǎng)絡(luò)的最大容量時(shí)，吞吐量不再增大，成為一條直線。

實(shí)際上，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷比較小時(shí)，各節(jié)點(diǎn)分組的隊(duì)列都很短，節(jié)點(diǎn)有足夠的緩沖器接收新到達(dá)的分組，導(dǎo)致相鄰節(jié)點(diǎn)中的分組輸出也較快，使網(wǎng)絡(luò)吞吐量和負(fù)荷之間基本上保持了線性增長(zhǎng)的關(guān)系。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷增大到一定程度時(shí)，節(jié)點(diǎn)中的分組隊(duì)列加長(zhǎng)，造成時(shí)延迅速增加，并且有的緩存器已占滿，節(jié)點(diǎn)將丟棄繼續(xù)到達(dá)的分組，造成分組的重傳增多，從而使吞吐量下降，因此吞吐量曲線的增長(zhǎng)速率隨著輸入負(fù)載的增大而逐漸減小。尤其嚴(yán)重的是，當(dāng)輸入負(fù)載達(dá)到某一數(shù)量之后，由于重發(fā)分組的增加大量擠占節(jié)點(diǎn)隊(duì)列，網(wǎng)絡(luò)吞吐量將隨負(fù)載的增加而下降，這時(shí)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入嚴(yán)重?fù)砣麪顟B(tài)。當(dāng)負(fù)載增大到一定程度時(shí)，吞吐量下降為零，稱為網(wǎng)絡(luò)死鎖(Deadlock)。此時(shí)分組的時(shí)延將無(wú)限增加。
如果有流量控制，吞吐量將始終隨輸入負(fù)載的增加而增加，直至飽和，不再出現(xiàn)擁塞和死鎖現(xiàn)象。從圖中可以看出，由于采用流量控制要增加一些系統(tǒng)開(kāi)銷，因此，其吞吐量將小于理想曲線的吞吐量，分組時(shí)延將大于理想情況，這點(diǎn)在輸入負(fù)載較小時(shí)尤其明顯。可見(jiàn)，流量控制的實(shí)現(xiàn)是有一定代價(jià)的。
(2) 避免網(wǎng)絡(luò)死鎖。
網(wǎng)絡(luò)面臨的一個(gè)嚴(yán)重的問(wèn)題是死鎖，它的產(chǎn)生如上所述。實(shí)際上，它也可能在負(fù)荷不重的情況下發(fā)生，這可能是由于一組節(jié)點(diǎn)沒(méi)有可用的緩沖器而無(wú)法轉(zhuǎn)發(fā)分組引起的。死鎖有直接死鎖、間接死鎖和裝配死鎖三種類型。
(3) 網(wǎng)絡(luò)及用戶之間的速率匹配。
用于防止網(wǎng)絡(luò)或用戶侵害其余的用戶。一個(gè)簡(jiǎn)單的例子是一條56 kb/s的數(shù)據(jù)鏈路訪問(wèn)低速的鍵盤或打印機(jī)，除非有流量控制，否則該數(shù)據(jù)鏈路將完全吞沒(méi)鍵盤或打印機(jī)。同樣，低速的節(jié)點(diǎn)處理與高速的線路之間也必須進(jìn)行速率匹配，以避免擁塞。

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