Chương 10: phương pháp Dịch chuyển mô hình ảo Trong mô hình IP chồng lấn mạng WDM có khả năng tái cấu hình, IP và WDM có thể truyền thông qua UNI quang hoặc WDM NC&M. UNI quang cho phép một lượng nhỏ thông tin về mạng vật lí (ví dụ như cấu hình và các kết nối mạng WDM) được chia sẻ với mạng khách. WDM NC&M thể hiện một hệ thống quản lí IP và WDM tách biệt hoàn toàn. Do vậy, giả thiết trong cấu hình m ạng chồng lấn là ở chỗ mạng WDM có thể hỗ trợ mô hình ảo. Nếu một mô hình ảo không được hỗ trợ hoặc một đường đi ngắn nhất không được thiết lập do các điều kiện ràng buộc tại tầng WDM thì giải pháp dịch chuyển dự phòng cho mô hình gốc sẽ được dùng đến. Nghi ên cứu gần đây chỉ ra rằng thắt cổ chai tài nguyên trong các m ạng IP/WDM xảy ra tại các giao diện IP chứ không phải tại các giao diện WDM. Các giao diện IP thường đắt và hi ếm hơn các giao diện WDM. Nói chung, có một số lượng giao diện WDM nhất định luôn sẵn sàng. Vì thế nếu một mô hình ảo không thể được hỗ trợ bởi một vật mang (nghĩa là nhà cung cấp máy chủ mạng) thì vật mang sẽ xem xét tới cập nhật dung lượng của nó hoặc là từ chối yêu cầu tài nguyên ngay lập tức. Vật mang có thể không thích chia sẻ thông tin mô hình với các máy khách. Các kinh nghiệm thiết lập mô hình và kinh nghiệm dịch chuyển được giới t hiệu một cách riêng rẽ. Chúng có thể được coi là các công c ụ riêng rẽ và chỉ được sử dụng khi cần thiết. Nhưng một giả thiết chung trong mô hình liên kết mạng chồng lấn IP/WDM có khả năng tái cấu hình là ở chỗ mô hình ảo có thể được hỗ trợ trong mạng WDM. Việc kiểm tra động các điều kiện ràng buộc vật lí mạng WDM trong tái cấu hình mô hình đòi hỏi một xu hướng IP/WDM tích hợp mạnh hơn nữa. Ví dụ như, trong mô hình mạng IP/WDM có khả năng tái cấu hình ngang hàng, thông tin về mô hình của mạng WDM sẽ được chia sẻ với mạng IP. Chính các mạng IP này làm cho các chi ến thuật tái cấu hình IP/WDM tích hợp trở thành hiện thực. Một ví dụ đơn giản là kiểm tra độ mềm dẻo của mỗi đường đi ngắn nhất trong thuật toán thiết lập mô hình. Tuy nhiên, xu hướng này phụ thuộc quá nhiều vào độ chính xác và độ đồng bộ thông tin về mô hình tại một cơ sở dữ liệu của mỗi bộ định tuyến cục bộ. Trong môi trường phân tán v à thời gian thực, thông tin cục bộ về mô hình có thể chưa được cập nhật và sự hội tụ mạng tương ứng (ví dụ như các thay đổi trạng thái tuyến nối) có thể mất một khoảng thời gian nào đó. Hơn thế, thông tin mạng WDM quảng bá tới mạng IP sẽ không mềm dẻo đứng từ góc độ điều khiển mạng. Mặc dù mô hình mạng IP/WDM có khả năng tái cấu hình ngang hàng đã được đề xuất nhưng lại không có bất cứ triển khai nào về mặt thương mại của một mô hình như vậy. Ngay cả khi các tài nguyên tầng WDM là đủ để hỗ trợ bất cứ một chuỗi dịch chuyển (một ví dụ yêu cầu nhiều nhất là có thể bổ sung tất cả các kết nối mới trước khi loại bỏ các kết nối không mong mu ốn), thì vẫn còn những khó khăn trong vấn đề dịch chuyển. Vì tái cấu hình WDM liên quan tới các bước sóng dung lượng lớn (l ên tới OC-192), việc thay đổi ấn định tài nguyên trong phân mảnh thô sẽ ảnh hưởng rất lớn tới dòng lưu lượng đầu cuối người sử dụng. Nói chung quá trình dịch chuyển bao gồm nhiều chuỗi thiết lập và loại bỏ các đường đi ngắn nhất WDM riêng rẽ. Các dòng lưu lượng phải thích ứng theo các thay đổi của đường đi ngắn nhất sau mỗi bước dịch chuyển. Tuỳ thuộc vào cấu trúc mạng, sự liên quan có thể mở rộng ra phân bố định tuyến trong mạng và tới lượt nó lại ảnh hưởng tới nhiều dòng lưu lượng người sử dụng hơn. Vì tái cấu hình đường đi ngắn nhất WDM được coi như một thay đổi mô h ình đường đi ngắn nhất tại tầng IP, giao thức định tuyến IP phải thích ứng với thay đổi này. Nghĩa là thay đổi về mô hình có thể gây ra các ‘hố đen’ và các vòng lặp chuyển tiếp trong bất cứ giao thức định tuyến IP nào đang tồn tại. Do đó, cần có các biện pháp bổ sung để loại bỏ các ảnh hưởng lên lưu lượng ngườ i sử dụng trong khi hội tụ giao thức định tuyến sau mỗi lần tái cấu hình. Các thu ật toán tìm kiếm một lược đồ dịch chuyển tối ưu thường rất phức tạp v ì nó liên quan tới rất nhiều hoạt động khác nhau. Các kinh nghiệm có thể được áp dụng để cho một dịch chuyển suôn sẻ mặc dù chúng không đảm bảo đó là giải pháp tối ưu. Một thuật toán dựa tr ên kinh nghiệm sẽ được cung cấp tuỳ theo mục tiêu dịch chuyển mô hình đường đi ngắn nhất trong mạng IP/WDM chồng lấn. Thuật toán dựa trên kinh nghiệm dịch chuyển mô hình Có bốn hoạt động nguyên thuỷ liên quan tới dịch chuyển và chúng được định nghĩa như sau: Hoạt động A: loại bỏ một cạnh  Cấu hình hai giao diện bộ định tuyến IP liên quan tương ứng  Loại bỏ hai đường đi ngắn nhất đơn hướng trong tầng WDM  Cập nhật tập tin sau khi loại bỏ cạnh (bao gồm các chi tiết về đường đi ngắn nhất như là các giao diện máy khách, tên/địa chỉ của các WADM, các hop hoặc các WSXC trung gian, các chi tiết về bộ định tuyến và các bước sóng). Hoạt động B: bổ sung một cạnh  Tính toán và thiết lập một tuyến nối ảo trong tầng WDM. Cần chú ý rằng một tuyến nối IP ảo khi được triển khai sẽ sử dụng hai đường đi ngắn nhất đơn hướng. Chúng có thể nằm trên cùng một tuyến sợi quang nhưng chiếm hai kênh bước sóng khác nhau. Nếu v ì bất cứ sự thay đổi nào mà quá trình chèn b ổ sung này bị thất bại thì thuật toán sẽ bỏ qua bằng cách gọi hoạt động R.  Cấu hình các giao diện bộ định tuyến IP theo các địa chỉ IP giao diện được cập nhật. Cần chú ý rằng bằng cách sử dụng giao diện IP không được đánh số hay địa chỉ IP thứ cấp gán trước và một địa chỉ IP sơ cấp cho một giao diện thì sẽ không cần cập nhật địa chỉ IP giao diện nữa.  Cập nhật tập tin về sự chèn cạnh (bao gồm cả các thông tin chi tiết về đường đi ngắn nhất và bộ định tuyến). Hoạt động E: đánh giá kết nối mạng  Hoàn toàn kết nối được định nghĩa là khi bắt đầu từ một node bất kì vẫn có khả năng truyền tới bất cứ một node nào khác. Có thể triển khai điều này nhờ việc sử dụng thuật toán Depth-First Search.  Trả lại giá trị 0 nếu mạng không kết nối và 1 nếu mạng kết nối hoàn toàn. Ho ạt động R: lưu trữ mô hình ban đầu Ví dụ như khi quá trình dịch chuyển bị thất bại:  Dựa trên thông tin tập tin log, thuật toán sẽ thực hiện loại bỏ/thiết lập các đường đi ngắn nhất theo từng bước sao cho mô hình ban đầu/cũ được trả lại  Gửi các bản tin lỗi hoặc các cảnh báo cho nhà quản lí hay/và các máy khách. Thu ật toán dựa trên kinh nghiệm dịch chuyển tái cấu hình mở rộng bao gồm các bước sau:  Bước 1: Xây dựng hai hàng đợi, hàng đợi bổ sung và hàng đợi loại bỏ bằng cách so sánh mô hình cũ và mô hình m ới. Hàng đợi loại bỏ bao gồm các cạnh loại bỏ được xếp theo trật tự tăng dần của tải cạnh. Hàng đợi bổ sung chứa danh sách các cạnh cần bổ sung. Duy trì một tập tin để lưu trữ thông tin các cạnh loại bỏ/bổ sung.  Bước 2: thực hiện một loại bỏ ban đầu, chọn hai cạnh từ hàng đợi loại bỏ. Nếu sự loại bỏ một cạnh cho kết quả l à m ột lược đồ không kết nối (nhờ hoạt động E), cạnh này b ị bỏ qua. Nếu tất cả các cạnh trong hàng đợi loại bỏ đều làm cho mạng trở thành không kết nối, hai cạnh ít tải nhất sẽ được lựa chọn. Các cạnh được lựa chọn được loại bỏ nhờ sử dụng hoạt động A và bị xoá khỏi hàng đợi loại bỏ.  Bước 3: Cố gắng bổ sung các cạnh từ hàng đợi bổ sung nếu như các điều kiện về giao diện và bước sóng có thể được thoả m ãn. Hàng đợi được tìm kiếm từ đầu đến cuối và tất cả các cạnh thoả mãn điều kiện đều được bổ sung. Một cạnh được bổ sung nhờ hoạt động B và sau đó sẽ bị xoá khỏi hàng đợi bổ sung.  Bước 4: Tìm kiếm trong hàng đợi loại bỏ và xác định cạnh có tải ít nhất nhưng lại không làm mất kết nối mạng. Loại bỏ cạnh đó và xóa nó khỏi hàng đợi loại bỏ.  Bước 5: Lặp lại bước 3 và bước 4 cho tới khi cả hàng đợi bổ sung và hàng đợi loại bỏ đều rỗng. Cần chú ý rằng bước 2 được thực hiện trước bước 3 để giải phóng các giao diện đang kết nối. Một mạng đang hoạt động thường triển khai tất cả các giao diện. Do đó nếu không loại bỏ các kết nối đang tồn tại thì mạng sẽ không thể thiết lập các kết nối mới. 3.2 Tái cấu hình cho các mạng WDM chuyển mạch gói Rõ ràng là có sự giống nhau giữa các mạng WDM chuyển mạch gói và các mạng chuyển mạch gói khác, chẳng hạn như các bộ định tuyến IP điện. Tuy nhiên, các gói quang sẽ có khuôn dạng bản tin khác. Các khuôn dạng bản tin này sẽ tương tự như các mào đầu nh ãn MPLS. Hơn thế, các hệ thống chuyển mạch gói quang phù hợp cho kích thước gói tin lớn hơn so với lưu lượng đầu cuối người sử dụng được hỗ trợ bởi các bộ định tuyến IP điện. . các bước sóng dung lượng lớn (l ên tới OC-192), việc thay đổi ấn định tài nguyên trong phân mảnh thô sẽ ảnh hưởng rất lớn tới dòng lưu lượng đầu cuối người. các chi ến thuật tái cấu hình IP/WDM tích hợp trở thành hiện thực. Một ví dụ đơn giản là kiểm tra độ mềm dẻo của mỗi đường đi ngắn nhất trong thuật toán