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主要功能：
(1) 防止由于網(wǎng)絡(luò)和用戶過載而導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)吞吐量的下降和傳送時延的增加。
擁塞將會導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)吞吐量的迅速下降和傳送時延的迅速增加，嚴(yán)重影響網(wǎng)絡(luò)的性能。圖7.19表示網(wǎng)絡(luò)阻塞對吞吐量和時延的影響，同時也表示網(wǎng)絡(luò)阻塞對數(shù)據(jù)流施加控制之后的效果。在理想情況下，網(wǎng)絡(luò)的吞吐量隨著負荷的增加而線性增加，直到達到網(wǎng)絡(luò)的最大容量時，吞吐量不再增大，成為一條直線。

實際上，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)負荷比較小時，各節(jié)點分組的隊列都很短，節(jié)點有足夠的緩沖器接收新到達的分組，導(dǎo)致相鄰節(jié)點中的分組輸出也較快，使網(wǎng)絡(luò)吞吐量和負荷之間基本上保持了線性增長的關(guān)系。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)負荷增大到一定程度時，節(jié)點中的分組隊列加長，造成時延迅速增加，并且有的緩存器已占滿，節(jié)點將丟棄繼續(xù)到達的分組，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速率隨著輸入負載的增大而逐漸減小。尤其嚴(yán)重的是，當(dāng)輸入負載達到某一數(shù)量之后，由于重發(fā)分組的增加大量擠占節(jié)點隊列，網(wǎng)絡(luò)吞吐量將隨負載的增加而下降，這時網(wǎng)絡(luò)進入嚴(yán)重擁塞狀態(tài)。當(dāng)負載增大到一定程度時，吞吐量下降為零，稱為網(wǎng)絡(luò)死鎖(Deadlock)。此時分組的時延將無限增加。
如果有流量控制，吞吐量將始終隨輸入負載的增加而增加，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)開銷，因此，其吞吐量將小于理想曲線的吞吐量，分組時延將大于理想情況，這點在輸入負載較小時尤其明顯。可見，流量控制的實現(xiàn)是有一定代價的。
(2) 避免網(wǎng)絡(luò)死鎖。
網(wǎng)絡(luò)面臨的一個嚴(yán)重的問題是死鎖，它的產(chǎn)生如上所述。實際上，它也可能在負荷不重的情況下發(fā)生，這可能是由于一組節(jié)點沒有可用的緩沖器而無法轉(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。一個簡單的例子是一條56 kb/s的數(shù)據(jù)鏈路訪問低速的鍵盤或打印機，除非有流量控制，否則該數(shù)據(jù)鏈路將完全吞沒鍵盤或打印機。同樣，低速的節(jié)點處理與高速的線路之間也必須進行速率匹配，以避免擁塞。

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