解説書 Vol.2

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1.4.2 UPC-RED

<この項の構成>
(1) 概要
(2) 使用方法
(3) 注意事項

(1) 概要

UPC-RED機能は,帯域監視機能を使用している応答・要求型プロトコル(例えば,TCP)の通信で,平均帯域を改善する機能です。ただし,プロトコルの特性によって,指定した監視帯域まで使用できない場合があります。

TCPプロトコルは,パケットが廃棄されると,ネットワーク内で輻輳が発生したと判断し,帯域を小さくします。これをスロースタートといいます。フロー内の多くのTCPコネクションが同時にスロースタートを開始すると,ネットワーク上のトラフィックが一気に少なくなります。

帯域監視を行っているフロー上で,この現象が発生すると,平均帯域が指定した監視帯域まで出力されず,本来得られるべきスループットがでません。

この問題は,UPC-RED機能を使用することによって,改善されます。UPC-RED機能は,TCPプロトコルが極端に帯域を小さくしてしまう状態になる前に,受信パケットの中からランダムにパケットを廃棄することによって,少し帯域を小さくさせる機能です。結果として平均帯域が小さくなることはなくなり,スループットが出なくなるという問題を改善します。

UPC-RED機能は,最小バーストサイズ,最大バーストサイズ,廃棄率を用いて動作します。廃棄率とは,違反パケットと判定する確率です。バーストサイズと違反率の関係を次の図に示します。

この図を用いて,最大帯域制御を行っているフロー上で,UPC-RED機能を使用した例で説明します。UPC-RED機能は,次の1,2,3の制御を行います。

  1. 最小バーストサイズを超えるまでの間は,「遵守パケット」と判定し,中継します。
  2. 最小バーストサイズを超え始めたとき(図中の最小バーストサイズ)から,受信パケットの中から違反率に基づき,幾つかのパケットを選び,「違反パケット」と判定し,廃棄します。
  3. 最大バーストサイズを超えると(図中の最大バーストサイズ)すべての受信パケットを「違反パケット」と判定し,すべての受信パケットを廃棄します。

    図1-10 バーストサイズと違反率の関係

    [図データ]

なお,UPC-RED機能と最低帯域監視(コンフィグレーションコマンドflow qosのmin_rate)との組み合わせでは,最低帯域監視はパケットの廃棄を行わないため,UPC-RED機能が有効に働きません。UPC-RED機能は最大帯域制御(コンフィグレーションコマンドflow qosのmax_rate)との組み合わせで使用してください。

(2) 使用方法

UPC-RED機能は,設定される最小バーストサイズ,最大バーストサイズ,最大違反率の値に基づいて動作します。各設定値の最適な値は,監視帯域とラウンド・トリップ・タイム(RTT)に大きく依存します。

監視帯域,RTTごとの設定推奨値を次の表に示します。この設定推奨値を基に,最小バーストサイズ,最大バーストサイズ,最大違反率を設定してください。

また,指定した監視帯域から,RTTを50msecと仮定し,適切な最小バーストサイズ,最大バーストサイズ,最大違反率を自動で設定する機能も備えています。

なお,UPC-RED機能使用時に平均帯域が監視帯域を大きく下回る場合,最小バーストサイズと最大バーストサイズを大きくし,最大違反率を小さくするように設定すると,平均帯域が改善される場合があります。

表で,Mbyte,kbyte単位で示す値は,小数点以下第一位を切り上げた値です。

表1-13 最大違反率,最大/最小バーストサイズの推奨値

監視帯域
(bps)
RTT(msec)
10 20 50 100
最大違反率
(%)
バーストサイズ
(byte)
最大違反率
(%)
バーストサイズ
(byte)
最大違反率
(%)
バーストサイズ
(byte)
最大違反率
(%)
バーストサイズ
(byte)
128k 100 4500
1500
100 7500
3000
100 18k
4500
100 36k
11k
256k 100 7500
3000
100 15k
4500
100 36k
11k
100 71k
21k
512k 100 15k
4500
100 28k
7500
100 72k
21k
100 147k
46k
1M 100 28k
7500
100 55k
17k
100 143k
44k
83.5 307k
112k
2M 100 55k
17k
100 113k
34k
83.5 307k
112k
34.5 704k
313k
5M 100 143k
44k
83.5 307k
112k
26.5 935k
447k
12 2434k
1457k
10M 83.5 307k
112k
34.5 704k
313k
12 2434k
1457k
6 7127k
5173k
20M 34.5 704k
313k
15.5 1766k
985k
6 7127k
5173k
3 23M
19M
50M 12 2434k
1457k
6 7127k
5173k
2.5 34M
30M
1 124M
114M
100M 8.5 3441k
2060k
4 10M
7316k
1.5 49M
42M
1 175M
161M
200M 6 4865k
2913k
3 14M
11M
1 68M
59M
0.5 247M
228M
500M 4 7692k
4605k
2 23M
16M
0.5 108M
93M
0.5 256M
237M
1G 2.5 11M
6512k
1.5 32M
23M
0.5 152M
131M
0.5 256M
237M
2G 2 16M
9209k
1 45M
32M
0.5 215M
185M
0.5 256M
237M
5G 1 24M
15M
0.5 72M
51M
0.5 256M
221M
0.5 256M
237M
10G 1 34M
21M
0.5 99M
72M
0.5 256M
221M
0.5 256M
237M

注 バーストサイズの上段は最大バーストサイズ,下段は最小バーストサイズを示します。


(3) 注意事項

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