Allocation de Mmoire Buffering et Exemples de Session Interactive

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Allocation de Mémoire Buffering et Exemples de
Session Interactive

• Djafer Baddou

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Rappel

• Contrôle de flux cest des techniques qui assure
  que les trames envoyés ne surcharge pas la
  mémoire (buffer ) de la destination.
• La destination réserve une partie de la mémoire
  de données.
• Quand un trame arrive, la destination va mettre
  le trame dans la partie de mémoire réserve pour
  son processus avant de le passer a la couche
  supérieur.
• Dans le cas de labsence du contrôle de flux, les
  buffers peuvent être remplis ce qui nous ramène a
  la congestion.
• On a vu quil y a deux techniques de contrôle de
  flux qui sont
• Arrêt et attend (stop-and-Wait).
• Fenêtre de glissage (Sliding-Window).
• Ces deux techniques dépendent de lallocation de
  mémoire, buffer,

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Le Buffering

• Buffer du cote du émetteur
• Récepteur doit mettre une copie des trames
  transmis en mémoire ( buffer ) jusquà lenvoie
  dun reçu positif de la part de lémetteur. Ainsi
  dans le cas denvoie dun reçu négative ou de la
  fin de délai d'attente ( timeout ), le récepteur
  retrouve une copie de la trame a partir du
  buffer et la transmis.
• Cest le cas dun réseau non fiable en
  particulier.
• Buffer du cote du récepteur
• Dans le cas dun réseau fiable, lémetteur peut
  ne pas avoir besoin du buffer. Mais le récepteur
  doit avoir un buffer pour mémoriser les trames
  pour processus. Lémetteur doit savoir si le
  récepteur a toujours de lespace dans le buffer
  pour plus de trames.

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Le Buffering

• Rappelons le mécanisme de demande de répétition
  automatique (ARQ)
• Récepteur informe lémetteur sil ny pas
  despace dans le buffer.
• Émetteur arrête la transmission des trames.
• Récepteur informe lémetteur du trame endommage.
• Émetteur doit retransmettre une copie du trame.

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Ajustement de lAllocation du Buffer

• Émetteur et récepteur devraient être capable
  dajuster leur buffer dynamiquement au changement
  du trafic du flux.
• Émetteur devrait être capable de demander au
  récepteur de réserver une partie de lespace du
  buffer.
• Récepteur peut informer lémetteur sur la
  quantité despace du buffer disponible.
• Buffers peuvent être réservés pour chaque
  connexion séparément, ou pour toute communication
  entre deux nuds.

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Numéro Séquentiel

• Assure que tous les messages sont reçus une seule
  fois, et dans l'ordre, à la destination.

noeud 1
noeud 2
Seq.
Duplicata a ecarte
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Gestion Dynamique du Buffer

• Les numéros de séquence doivent occuper un espace
  dans le trame.
• La taille de cet espace reliée au contrôle
  derreur.
• Pour numéros de séquence de k bits despace.
• Les numéros de séquence sont de modelo de 2k
  entre 0 et 2k 1. Après chaque cycle les
  numéros sont re-utilisés.
• La taille maximale de fenêtre de trames est de 2k
  1 trames.

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Gestion Dynamique du Buffer

• Initialement, émetteur demande au récepteur un
  certain nombre de buffers pour lallocation des
  trames.
• Récepteur répond en permettant un nombre de
  buffers ceci défini la taille de fenêtre pour
  lémetteur.
• Chaque fois que lémetteur transmis un trame,
• il incrémente le numéro de séquence et lui encode
  dans le trame suivant,
• déclenche le timer, et.
• décrémente son allocation du buffer.
• si timeout arrive, trame sera déclare perdu et
  une copie devrait être retransmis.

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Gestion Dynamique du Buffer

• Si lallocation du buffer attribuée a lémetteur
  atteint le zéro, il doit arrêter la transmission
  des trames jusqua ce que le récepteur offrira
  plus dallocation de buffer.
• Récepteur transmis un reçu dAck qui inclus
• Les plus grand numéro séquentiel de consécutif
  trames qui ont réussi darriver saint et sauve.
• Nombre de buffers disponible.

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Gestion Dynamique du Buffer

• Dans cet arrangement, le récepteur ne reconnaît
  (acknowledge ) pas des trames spécifiques
• En particulier, si le récepteur reconnaît
  (acknowledge) le trame 5, et reçoit alors avec
  succès le trame 7, il ne peut pas accuser
  réception le trame 7 jusqu'à ce que le trame 6
  soit également arrivée. C'est le protocole
  dAller-En arrière-N ( Go-Back-N ).
• Basé sur le numéro de reçu dack, lémetteur
  connaît combien de trames peuvent être effacées
  du buffer émetteur.
• La figure 1 explique bien le processus de
  fenêtre de glissage et comment faisait la gestion
  dynamique du buffer.

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Figure 1 Gestion Dynamique du Buffer
Trames memorise jusqua Ack
Emetteur
Trames deja transmis
Fenetre des trames pour possible transmission
0 1 2 3 4
5 6 7 ..
.. 0 1 2 3 4 5 6 7
Fenetre etendu de lavant pendant reception de
lAkg
Fenetre retrecie de larriere pendant la trasmis
des trames
Num. Seq. trame
Dernier trame Ack
Dernier trame transmi
Accepteur
Trames deja recevu
Fenetre des trames pour possible reception
0 1 2 3 4
5 6 7 ..
.. 0 1 2 3 4 5 6 7
Fenetre etendu de lavant pendant transmis de
lAkg
Fenetre retrecie de larriere pendant reception
des trames
Num. Seq. trame
Dernier trame Ack
Dernier trame recevu
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Gestion Dynamique du Buffer

• La figure 1 explique bien le processus de fenêtre
  de glissage.
• Il assume l'utilisation des numéros séquentiel de
  3 bits, de sorte que des trames soient numérotées
  séquentiellement de 0 à 7, et alors les mêmes
  numéros soient réutilisés pour les trames
  suivantes.
• Émetteur
• Le rectangle gris indique les trames qui peuvent
  être envoyés commençant par le trame 0.
• Chaque fois que un trame est envoyé, la fenêtre
  grise se rétrécit
• chaque fois quun Ack. est reçue, la fenêtre
  grise sétendue.
• Des trames entre la barre verticale et la fenêtre
  grise ont été envoyés mais reçu dack pas encore
  envoyer.
• Dans ce cas, ces trames doivent rester en mémoire
  au cas où elles devraient être retransmis.

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Gestion Dynamique du Buffer

• Récepteur
• Le rectangle gris indique les trames qui peuvent
  être acceptés commençant par le trame 0.
• Chaque fois que un trame est accepté, la fenêtre
  grise se rétrécit
• chaque fois quun Ack. est envoyé, la fenêtre
  grise sétendue.
• Des trames entre la barre verticale et la fenêtre
  grise ont été acceptés mais reçu dack pas encore
  envoyé.
• La taille de fenêtre n'a pas besoin d'être une
  taille maximum possible de numéro de séquence.
• Par exemple, en utilisant un nombre d'ordre
  3-bit, une taille de fenêtre de 4 a peut être
  configurée en utilisant le protocole de fenêtre
  glissage.

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Figure 2 Exemple de Protocole de Fenêtre de
Glissage

• Émetteur A
  Récépteur B

0 1 2 3 4 5 6
T0
T1
T2
3 4 5 6
0 1 2
3 4 5 6
0 1 2
3 4 5 6 7 0 1
2 3 4 5 6 7
0 1 2
RR3
3 4 5 6 7 0 1
2 3 4 5 6 7
0 1 2
T3
4 5 6 7 0 1 2
0 1 2 3
T4
T5
2 3 4 5 6 7
7 0 1
T6
RR4
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Gestion Dynamique du Buffer

• La figure 2
• Suppose l'utilisation des numéros séquentiel de
  3 bits.
• Une taille maximum de fenêtre de sept trames.
• Au début, A et B ont des fenêtres indiquant que A
  peut transmettre 7 trames, commençant par le
  trame 0 (T0).
• Après la transmission de 3 trames (T0, T1, T2)
  sans reçu dAck., A a rétréci sa fenêtre à 4
  trames et maintient une copie des 3 trames
  transmises.
• La fenêtre indique que A peut transmettre encore
  4 trames, commençant par le trame T3.

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Gestion Dynamique du Buffer

• B transmet alors un RR3 (Prêt a Recevoir )
• Qui signifie que "j'ai reçu tous les trames
  jusquau trame 2 et je suis prêt à recevoir le
  trame 3 En fait, je suis préparé pour recevoir
  7 trames, commençant par le trame 3."
• A permet la transmission de 7 trames, commençant
  par le trame T3 également A peut effacer de la
  mémoire les trames ayant reçu Ack.
• A commence la transmission des trames 3,4,5, et
  6.
• B renvoie RR4, qui reconnaît T3, et permet la
  transmission de T4 jusquau T2 du cycle suivant.
• A a déjà transmis T4, T5, et T6 a peine ou avant
  même que RR4 arrive,
• A peut seulement ouvrir sa fenêtre pour permettre
  lenvoi de 4 trames commençant par T7.

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Algorithme de la Figure 2 Fenêtre de Glissage

• A-gt req 0 (10 buffers) -gtB (A demande 10
  buffers pour 10 trames)
• A lt- ack 0 (7 buffers)lt- B (acceptation de 7
  buffers, fenetre fixe a 7)
• A -gt seq 0 data m0 -gt B (envoi de 1, reste 6
  à A)
• A-gt seq 1 data m1 -gt B (envoi de 1, reste 5 à
  A)
• A -gt seq 2 data m2 -gt B (envoi de 1, reste 4
  à A)
• A lt- ack 3 (3 buffers) lt-B (ack de m2, accept.
  3 buf. de plus par B )
• A -gt seq 3 data m3 -gt B (envoi de 1, reste 6
  à A, A efface 0,1,2)
• A-gt seq 4 data m4 -gt B (envoi de 1, reste 5
  à A)
• A-gt seq 5 data m5 -gt B (envoi de 1, reste 4
  à A)
• A-gt seq 6 data m6 -gt B (envoi de 1, reste 3 à
  A)
• A lt- ack 4 (0 buffers) lt-B (ack de m3 )
• A -gt seq 0 data m0 -gt B (envoi de 1, reste 2
  à A , A efface 3)
• A -gt seq 1 data m1 -gt B (envoi de 1, reste 1
  à A)
• A-gt seq 2 data m2 -gt B (envoi du dernier)

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Gestion Dynamique du Buffer

• Le mécanisme au dessus décrit le contrôle de flux
  et gère lattribution dynamique des buffers.
• Le protocole peut aussi permettre à une station
  darrêter le flux des trames envoyés par l'autre
  côté en envoyant un message non prêt de réception
  (RNR), qui ack les précédents trames mais
  interdisent toute future transmission des trames.
  
• Par exemple RNR 5 signifie que "j'ai reçu toutes
  les trames jusquau numéro 4 mais je suis
  incapable d'accepter plus."
• À un moment donné, la station doit envoyer un
  ack. normal pour ré-ouvrir la fenêtre.

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Gestion Dynamique du Buffer

• jusqu'ici, nous avons discuté la transmission
  dans une direction seulement.
• Si deux stations échangent des données, chacune
  doit avoir deux fenêtres, une pour transmettre et
  une pour recevoir, et chaque côté doit envoyer
  les données et les Ack. a l'autre.
• Une technique appelé ferroutage (piggybacking)
  supporte cette option. Comment?
• Chaque trame de données inclut un espace qui
  tient le numéro séquentiel de la trame plus un
  espace qui tient un numéro séquentiel utilisé
  pour lAck.
• Ainsi, si une station a des données à envoyer et
  un Ack à envoyer, elle envoie tous les deux
  ensemble dans le trame.

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Gestion Dynamique du Buffer

• Si la station a un reçu dAck mais pas de donnée
  à envoyer, elle envoie un trame dAck., Tel que
  le RR ou le RNR.
• Si une station a des données à envoyer mais pas
  dAck, elle doit répéter le dernier numéro
  séquentiel utilisé pour lAck., qu'elle a envoyé.
  Parce que le trame de données inclut un espace
  pour le numéro dAck., Et une certaine valeur
  doit être mise dans ce espace.
• Quand une station reçoit un duplicata dAck.,
  Elle l'ignore tout simplement.

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Gestion Dynamique du Buffer

• La fenêtre de glissage est potentiellement
  beaucoup plus efficace que la technique
  dArrêt-et-Attend.
• La raison est que, avec la fenêtre de glissage ,
  le lien de transmission est traité comme une
  canalisation qui peut être remplie de trames en
  transit.
• En revanche, avec la technique Arrêt-Et-Attend,
  seulement une trame à la fois peut être dans le
  lien.

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Problème Éviter deadlocks

• A-gt req 0 (8 buffers) -gtB (A demande 8
  buffers pour 8 trames)
• A lt- ack 0 (4 buffers)lt- B (acceptation de 4
  buffers par B)
• A -gt seq 0 data m1 -gt B (envoi de 1, reste 3
  à A)
• A-gt seq 1 data m2 -gt B (envoi de 1, reste 2
  à A)
• A -gt seq 2 data m3 -gt B (envoi de 1, reste 1
  à A)
• A -gt seq 3 data m4 (perte de 1, mais A
  pense reste 0 à A)
• A lt- ack 0 (3 buffers) lt-B (ack de m3, accept.
  de 3 buf. par B )
• A -gt seq 0 data m5 -gt B (envoi de 1, reste
  1(2) à A)
• A-gt seq 1 data m6 -gt B (envoi de 1, A doit
  arret env. nouveau tra )
• A-gt seq 3 data m4 -gt B (A time out ack m4,
  re-envoi, reste 0 à A )
• A lt- ack 0 (0 buffer) lt- B (tout ack mais A
  est bloqué, rapel A dem 8)
• Alt- ack 0 (1 buffer) lt-B (A peut envoyer m7)
• A lt- ack 0 (2 buffers) lt-B (B a trouvé de la
  place pour un en plus )
• A-gt seq 1 data m7 -gt B (reste 1 à A)
• A-gt seq 2 data m8 -gt B (reste 0 à A, bloqué)
  
• ack 3 (4 buff) lt- B potential deadlock

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Éviter le deadlocks

• Les commandes des trames (ack/attributions des
  buffers) ne sont pas dans lordre, chronométrées
  (timeout), ou confirmées.
• La ligne 16 dans lexemple au dessus montre que
  le deadlock est possibles si des attributions des
  buffers sont perdues.
• Pour éviter ceci, les deux nuds devraient
  périodiquement envoyer des mises à jour de
  statut
• Dans l'exemple précédent, B ne recevrait pas de
  nouveaux trames.
• B doit envoyer le lt statut, ACK 6, buf 4 gt
  périodiquement.
• Si tout va bien, un de ces messages passe, et A
  se remettra en marche.
• A peut également envoyer le lt statut, ACK 6,
  buf 0 gt périodiquement tandis que bloqué. À la
  réception du message de statut contradictoire, B
  retransmettrait lt ACK 6, buf 4 gt.

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Taille de Fenêtre et Numéro Séquentiel

• Un nombre séquentiel composé de m bits permet n
  2m numéros de séquence.
• Suppose on permet une fenêtre de taille n 1
• exemple m 2, n 4, fenêtre 5.
• Assurez-vous que la gamme de nombre séquentiel
  est beaucoup plus étendue que les tailles des
  fenêtres.

• A-gt req 3 (5 buffers) -gtB (A demande 5
  buffers pour 5 trames)
• A lt- ack 3 (5 buffers)lt- B (acceptation de 5
  buffers, fenetre fixe a 5)
• A -gt seq 0 data m0 -gt (Message perdu)
• A -gt seq 1 data m1 -gt (Message perdu)
• A -gt seq 2 data m2 -gt (Message perdu)
• A -gt seq 3 data m3 -gt (Message perdu)
• A -gt seq 0 data m0 -gt B (A pense quil ne
  reste plus de buffer)
• A lt- ack 0 trame 0 lt-B (quel
  trame ligne 3 ou 7 )

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Problème a Éviter

• Il est dangereux d'avoir deux trames qui sont
  transmis en même temps, et ayez le même numéro
  de séquence. Le récepteur supposera que le trame
  est duplicata, et donc le second sera jeté.

Emetteur
Temps
Seq.
000
003
Crash!
015