Базові алгоритми обслуговування черг

БАЗОВІ АЛГОРИТМИ ОБСЛУГОВУВАННЯ ЧЕРГ

1 Загальна характеристика розподілу канальних ресурсів

Задача розподілу канальних ресурсів між потоками розв’язується шляхом організації черг і встановленням певного порядку обслуговування поставлених у чергу пакетів. Як було зазначено в лекції 1, порядок обробки поставлених у чергу пакетів визначає частоту їхнього обслуговування, а отже, і кількість канальних ресурсів, які надаються даному потоку.

Черги й алгоритм їхньої обробки є інструментами управління перевантаженнями, коли мережний пристрій не встигає передавати пакети на вихідний інтерфейс в тому темпі, в якому вони надходять. Якщо причиною перевантаження є процесорний блок мережного пристрою, то для тимчасового збереження неопрацьованих пакетів використовується вхідна черга, тобто черга, зв'язана з вхідним інтерфейсом. У випадку, коли причина перевантаження полягає в обмеженій швидкості вихідного інтерфейса (а вона завжди обмежена швидкістю протоколу), то пакети тимчасово зберігаються у вихідній черзі.

За своєю суттю, чергами є області пам'яті комутатора або маршрутизатора, де групуються пакети з однаковими пріоритетами передачі. Алгоритм обслуговування черги визначає порядок, у якому відбувається передача пакетів з цієї черги.Задача застосування всіх алгоритмів зводиться до того, щоб забезпечити найкраще обслуговування трафіка з більш високим пріоритетом за умови, що і пакетові з низьким пріоритетом гарантується відповідна увага.

Алгоритм обслуговування черг як механізм забезпечення QoS має задовольняти таким вимогам.

1. Алгоритм обслуговування черг із підтримкою QoS повинен мати засіб диференціювання пакетів і засіб визначення рівня обслуговування кожного пакета.

2. Алгоритм має гарантувати якість обслуговування пакетів шляхом розподілення ресурсів для кожного окремого потоку трафіка або за допомогою визначення відносного пріоритету потоків.

3. Алгоритм обслуговування черг із підтримкою QoS має забезпечувати захист і рівномірну обробку всіх потоків трафіка з однаковим пріоритетом (наприклад, трафіка, що доставляється без гарантій).

4. Додатковими вимогами до алгоритму обслуговування черг є легкість реалізації і підтримка управління доступом для потоків, що потребують гарантованого надання ресурсів.

Механізми обслуговування черг можна класифікувати за такими ознаками (рис. 1): реалізований принцип розподілу ресурсів (без розподілу ресурсів, пріоритетний розподіл шляхом застосування однойменного обслуговування, пропорційний розподіл шляхом кругового обслуговування черг і рівномірний розподіл шляхом реалізації максимінної схеми); надання гарантій за будь-якими параметрами мережного з'єднання (у термінах смуги пропускання або гарантованої затримки); принцип формування черг (формування черг за потоками або за класами); режим виконання (розподілений на процесорах VIP-плат або нерозподілений на центральному процесорі маршрутизатора).

Найчастіше в маршрутизаторах і комутаторах застосовуються такі алгоритми обробки черг:

- алгоритм FIFO;

- пріоритетне обслуговування (Priority Queuing, PQ);

- справедливе обслуговування (Fair Queuing, FQ);

- обслуговування на основі класу (Class Based Queuing, CBQ);

- зважене справедливе обслуговування (Weighted Fair Queuing, WFQ);

- зважене справедливе обслуговування на основі класу (Class Based WFQ, CBWFQ);

- обслуговування з малою затримкою (Low Latency Queuing, LLQ);

- зважене кругове обслуговування (Weighted Round-Robin, WRR) і його модифікації;

- кругове обслуговування з дефіцитом (Deficit Round-Robin, DRR) і його модифікації.

Рисунок 1 – Класифікація механізмів обслуговування черг

2 Механізм обслуговування черг FIFO

обслуговування алгоритм черга комутатор

FIFO (First In – First Out, "першим прийшов – першим пішов") є найпростішим механізмом обслуговування черг, відповідно до якого пакети передаються на вихід у тому порядку, в якому вони надійшли на вхід.

Цей механізм є алгоритмом обробки черг за замовчуванням у всіх пристроях з комутацією пакетів. Незаперечною його перевагою є простота реалізації і відсутність потреби в конфігуруванні. Головний недолік – неможливість диференційованої обробки пакетів різних потоків. Усі пакети знаходяться у загальній черзі на рівних правах – і пакети чутливого до затримок мовного трафіка, і пакети нечутливого до затримок, але дуже інтенсивного трафіка резервного копіювання, тривалі пульсації якого можуть надовго затримати мовний пакет. Іншими словами механізм FIFO не здатний забезпечити рівномірне обслуговування потоків трафіка з однаковим пріоритетом і захистити їх від потоків з нерівномірною інтенсивністю, він допускає перевагу потоків високої інтенсивності над всіма іншими потоками трафіка. Отже, черги FIFO необхідні для нормальної роботи мережних пристроїв, але їх недостатньо для підтримки диференційованої якості обслуговування. Черги FIFO за замовчуванням застосовуються для інтерфейса зі швидкістю вище 2 Мбіт/с (наприклад, Ethernet).

3. Механізм пріоритетного обслуговування черг PQ

Механізм пріоритетного обслуговування черг припускає наявність чотирьох вихідних підчерг – підчерги з високим, середнім, звичайним і низьким пріоритетом обслуговування. Належність потоку трафіка до кожної з чотирьох черг визначається мережним адміністратором.Пакети, що зна

Внимание, отключите Adblock

Вы посетили наш сайт со включенным блокировщиком рекламы!
Ссылка для скачивания станет доступной сразу после отключения Adblock!

Скачать