阻塞現象是指到達通信子網中某一部分的分組數量過多,使得該部分網絡來不及處理,以致引起這部分乃至整個網絡性能下降的現象,嚴重時甚至會導致網絡通信業務陷入停頓,即出現死鎖現象。這種現象跟公路網中經常所見的交通擁擠一樣,當節假日公路網中車輛大量增加時,各種走向的車流相互干擾,使每輛車到達目的地的時間都相對增加(即延遲增加),甚至有時在某段公路上車輛因堵塞而無法開動(即發生局部死鎖)。

網絡的吞吐量與通信子網負荷(即通信子網中正在傳輸的分組數)有著密切的關系。當通信子網負荷比較小時,網絡的吞吐量(分組數/秒)隨網絡負荷(每個節點中分組的平均數)的增加而線性增加。當網絡負荷增加到某一值后,若網絡吞吐量反而下降,則表征網絡中出現了阻塞現象。

在一個出現阻塞現象的網絡中,到達某個節點的分組將會遇到無緩沖區可用的情況,從而使這些分組不得不由前一節點重傳,或者需要由源節點或源端系統重傳。當阻塞比較嚴重時,通信子網中相當多的傳輸能力和節點緩沖器都用于這種無謂的重傳,從而使通信子網的有效吞吐量下降。

由此引起惡性循環,使通信子網的局部甚至全部處于死鎖狀態,最終導致網絡有效吞吐量接近為零。 1。阻塞控制方法

(1)緩沖區預分配法。該法用于虛電路分組交換網中。在建立虛電路時,讓呼叫請求分組途經的節點為虛電路預先分配一個或多個數據緩沖區。若某個節點緩沖器已被占滿,則呼叫請求分組另擇路由,或者返回一個"忙"信號給呼叫者。

這樣,通過途經的各節點為每條虛電路開設的永久性緩沖區(直到虛電路拆除),就總能有空間來接納并轉送經過的分組。此時的分組交換跟電路交換很相似。當節點收到一個分組并將它轉發出去之后,該節點向發送節點返回一個確認信息。該確認一方面表示接收節點已正確收到分組,另一方面告訴發送節點,該節點已空出緩沖區以備接收下一個分組。

上面是"停一等"協議下的情況,若節點之間的協議允許多個未處理的分組存在,則為了完全消除阻塞的可能性,每個節點要為每條虛電路保留等價于窗口大小數量的緩沖區。這種方法不管有沒有通信量,都有可觀的資源(線路容量或存儲空間)被某個連接占有,因此網絡資源的有效利用率不高。

這種控制方法主要用于要求高帶寬和低延遲的場合,例如傳送數字化語音信息的虛電路。

(2)分組丟棄法。該法不必預先保留緩沖區,當緩沖區占滿時,將到來的分組丟棄。若通信子網提供的是數據報服務,則用分組丟棄法來防止阻塞發生不會引起大的影響。但若通信子網提供的是虛電路服務,則必須在某處保存被丟棄分組的備份,以便阻塞解決后能重新傳送。

有兩種解決被丟棄分組重發的方法,一種是讓發送被丟棄分組的節點超時,并重新發送分組直至分組被收到;另一種是讓發送被丟棄分組的節點在嘗試一定次數后放棄發送,并迫使數據源節點超時而重新開始發送。但是不加分辨地隨意丟棄分組也不妥,因為一個包含確認信息的分組可以釋放節點的緩沖區,若因節點元空余緩沖區來接收含確認信息的分組,這便使節點緩沖區失去了一次釋放的機會。

解決這個問題的方法可以為每條輸入鏈路永久地保留一塊緩沖區,以用于接納并檢測所有進入的分組,對于捎帶確認信息的分組,在利用了所捎帶的確認釋放緩沖區后,再將該分組丟棄或將該捎帶好消息的分組保存在剛空出的緩沖區中。

(3)定額控制法。這種方法在通信子網中設置適當數量的稱做"許可證"的特殊信息,一部分許可證在通信子網開始工作前預先以某種策略分配給各個源節點,另一部分則在子網開始工作后在網中四處環游。

當源節點要發送來自源端系統的分組時,它必須首先擁有許可證,并且每發送一個分組注銷一張許可證。目的節點方則每收到一個分組并將其遞交給目的端系統后,便生成一張許可證。這樣便可確保子網中分組數不會超過許可證的數量,從而防止了阻塞的發生。 2。死鎖及其防止阻塞的極端后果是死鎖。

死鎖是網絡中最容易發生的故障之一,即使在網絡負荷不很重時也會發生。死鎖發生時,一組節點由于沒有空閑緩沖區而元法接收和轉發分組,節點之間相互等待,既不能接收分組也不能轉發分組,并一直保持這一僵局,嚴重時甚至導致整個網絡的癱瘓。

全部

總結

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