zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Luận Văn - Báo Cáo

» Công nghệ thông tin

QoS trong mạng IP NGHIÊN CỨU CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ TRONG MẠNG IP CHƯƠNG 4_2

Chia sẻ: Tran Le Kim Yen Tran Le Kim Yen | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:20

Báo xấu

89
lượt xem 16
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

4.4.2 Giảm thời gian chiếm đóng hàng đợi Độ chiếm dụng của một hàng đợi tăng lên khi tải trọng cung cấp (lưu lượng đến) vượt quá tốc độ mà bộ lập lịch lưu thoát gói khỏi hàng đợi

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: QoS trong mạng IP NGHIÊN CỨU CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ TRONG MẠNG IP CHƯƠNG 4_2

QoS trong mạng IP Kết luận ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HỆ THỐNG MẠNG Đ ề tài: NGHIÊN CỨU CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ TRONG MẠNG IP CHƯƠNG IV CÁC THÀNH PHẦN QoS TRONG MẠNG IP 4.4.2 Giảm thời gian chiếm đóng hàng đợi Độ chiếm dụng của một hàng đợi tăng lên khi tải trọng cung cấp (lưu lượng đến) vượt quá tốc độ mà bộ lập lịch lưu thoát gói khỏi hàng đ ợi. Bởi vì tốc độ tại một bất kì hàng đợi riêng để lưu thoát phụ thuộc vào bộ lập lịch của nó tác động lại các lưu lượng từ các hàng đợi cạnh tranh khác cho việc truy cập kết nối đầu ra. Độ chiếm dụng có thể được xem như phản ánh mức nghẽn hiện thời tại giao diện đầu ra của router. Để làm giảm độ chiếm dụng của một hàng đợi yêu cầu một vài phương pháp khơi mào phương thức tránh nghẽn trong giao thức truyền tải thông thường các luồng đi qua hàng đợi. Bởi sự xuất hiện trễ hạn chế trước bất kỳ giao thức truyền tải có thể bắt đầu tác động lại tới nghẽn trong một router, quản lý hàng đợi phải nhận hai loại nghẽn cơ bản sau:
QoS trong mạng IP Kết luận - Nghẽn tạm thời, xuất hiện trong khoảng thời gian ngắn hơn thời gian phản ứng lại tránh nghẽn truyền tải vào các giao thức. - Nghẽn dài hạn, kết quả của tình huống không đổi do tốc độ của tất cả các luồng đi qua hàng đợi. Nghẽn tạm thời gây nên thường ngắn và liên quan đến sự bùng nổ lưu lượng từ một hoặc nhiều luồng. Thông thường một router không muốn loại bỏ các gói từ một bùng nổ trừ phi khi thực sự cần thiết và như vậy người vận hành và nhân viên lựa chọn kích cỡ hàng đợi để bảo vệ sự bùng nổ mà họ thường thấy. Tuy nhiên điều này luôn tình cờ một sự bùng nổ sẽ lấp đầy hàng đợi tại một điểm mà sự loại bỏ gói có khả năng lựa chọn. Nghẽn trung bình của một hàng đợi được đo trong vài khoảng thời gian gần đây, độ chiếm dụng trung bình ảnh hưởng đến trễ trải qua bởi tất cả các gói đi qua hàng đợi đó. Một bộ quản lý hàng đợi cần tiếp tục cung cấp phản hồi các giao thức truyền tải để giảm độ chiếm dụng dài hạn. Về nguyên tắc có thể áp dụng phản hồi theo hai cách: - Trong dải đánh dấu của gói. - Loại bỏ các gói. Trong dải đánh dấu của các gói yêu cầu giao thức truyền tải tác động lại để nhận được các gói bị đánh dấu bởi sự tránh nghẽn ban đầu. Thực tế là việc loại bỏ được đề cập đến gần mạng IP. Bởi vì TCP sử dụng các gói mất để khơi mào phương thức tránh nghẽn của nó. Sự loại bỏ gói cũng có một lợi ích bên cạnh hiệu quả làm giảm tải đường xuống ngay lập tức. 4.4.2.1 Thông báo nghẽn tường minh Mặc dù việc loại bỏ gói hiện thời là một cách được ưu tiên hơn đ ể áp dụng phản hồi, nhưng là phương pháp tích cực (phương pháp đó không liên quan tới việc mất gói) của việc báo hiệu nghẽn được thiết kế và ước lượng. Sự loại bỏ gói thực chất lãng phí nguồn tài nguyên được sử dụng thiết lập gói tới router khi
QoS trong mạng IP Kết luận thấy sắp xảy ra nghẽn, như vậy chỉ dẫn nghẽn để tránh sự loại bỏ nếu tất cả khả năng đều có thể được để ý đến. Một ví dụ về “thông báo nghẽn tường minh” ECN (explicit congestion notification) được mô tả trong RFC2481 [RFC2481]. Hai bít không sử dụng hiện tại CU (currently unused) từ trường DiffServ được định nghĩa lại như là bít ECT (capable Transport) và bit CE (congestion experience). Một người gửi giao thức truyền tải thiết lập bit ECT trên các gói ngoài giới hạn khi nó biết rằng cả hai điểm cuối luồng đều hiểu bít CE. Nếu không phản hồi điều khiển nghẽn được yêu cầu, bit CE không cần để ý. Khi một router dọc đường truyền muốn áp dụng phản hồi điều khiển nghẽn sẽ có hai lựa chọn:  Nếu bít ECT được lập, lập bít CE.  Nếu bít ECT được lập lại, loại bỏ gói. Nếu RFC 2481 cũng để xuất sự thay đổi TCP, cho phép khách hàng TCP có khả năng khai báo nghẽn cụ thể thừa nhận mỗi mỗi điểm khác trong khi thiết lập kết nối và thiết lập bít ECT thích hợp trên gói dữ liệu kế tiếp. 4.4.2.2 Sự loại bỏ phía trước Một vấn đề đặt ra khi loại bỏ gói là sẽ loại bỏ những gói nào. Từ một viễn cảnh thực hiện, loại bỏ gói vừa đến là đơn giản vì gói đó có thể loại bỏ một cách dễ dàng bằng cách không chèn nó vào trong hàng đợi. Tuy nhiên, một chiến lược thay thế là loại bỏ gói hiện thời tại đầu hàng đợi - loại bỏ phía trước DFS. DFS xúc tiến phương thức tránh nghẽn của TCP - một gói bị mất thậm trí tại đầu hàng đợi được thông báo sớm hơn ở cuối hàng đợi có thể đã có một mức nghiêm trọng các gói bị ùn tắc [DFS94]. Tuy nhiên DFS thỉnh thoảng được coi như là một sự phức tạp không cần thiết, yêu cầu thao tác vận hành hàng đợi cụ thể loại bỏ tiếp nhận vào đang tồn tại. DFS đặc biệt không p hủ nhận tác động trên lưu lượng điều khiển không phải luồng, và một vài lợi ích không đáng kể có thể diễn đạt cho những luồng
QoS trong mạng IP Kết luận thời gian thực. Một hàng đợi không rỗng đưa đến tất cả các gói phải chịu trễ, và gói đầu hàng đợi hầu như có khả năng sống sót không tin cậy bởi thời gian tới đích của nó. 4.4.4.3 Khi nào thực hiện? Phần phức tạp nhất của thiết lập bộ quản lý hàng đ ợi là xác lập hệ thống điều khiển của chính nó để quyết định khi nào (mức độ nào) áp d ụng phản hồi. Các thuật toán phải dựa vào tài khoản của ngữ cảnh gói được cung cấp bởi tầng phân loại gói. Ví dụ, sự phân loại MF luồng trọng điểm dẫn tới sự tách rời các hàng đợi trong tất cả các luồng ứng dụng, mỗi luồng được cách ly từ phương thức thụ động hoặc phương thức xâm chiếm của các luồng khác nhau. Router có thể có đủ khả năng áp dụng một quá trình quyết định ngưỡng đầy/không đầy đơn giản trên mỗi hàng đ ợi, chính các mục đích luồng riêng này là nguyên nhân gây ra nghẽn tạm thời. Tuy nhiên nơi mà các router sử dụng phân loại TOS/DS cơ sở, hàng chục, hàng trăm, thậm chí hàng nghìn luồng ứng dụng có thể được sắp xếp vào cùng một hàng đợi. Trong trường hợp này sơ đồ phản hồi phải làm việc với các luồng thực sự gây nên nghẽn dài hạn tại các thời điểm cho trước. Một số sơ đồ địa chỉ hoá vấn đề bằng cách đưa vào các tín hiệu phản hồi thống kê, nó được bắt nguồn từ sự kết hợp các đầu vào biến đổi được, như là độ chiếm dụng trung bình của hàng đợi và đánh dấu trước khi áp dụng cho gói từ các router đường xuống. Một cơ chế phản hồi được biết đến như là một bộ tách sớm ngẫu nhiên (RED: Random Early Detection) được mô tả kỹ hơn trong phần tiếp theo. 4.4.3 Tìm kiếm ngẫu nhiên sớm Trải qua nhiều năm nghiên cứu vấn đề điều khiển độ chiếm dụng trung bình của hàng đợi chia sẻ bởi nhiều luồng thay đổi khác nhau, tổ chức IRTF kết luận rằng giải pháp tốt nhất với router thực hiện trong tài khoản gồm tín hiệu phản hồi phân phối ngẫu nhiên, thống kê. Điển hình mà IRTF sử dụng cho phương thức này như là bộ tách sớm ngẫu nhiên RED.
QoS trong mạng IP Kết luận RED sử dụng độ chiếm dụng trung bình của hàng đợi như là m ột tham số, một chức năng ngẫu nhiên mà nó quyết định có chế tránh nghẽn phải được khơi mào hay không. Sau khi độ chiếm dụng trung bình tăng lên thì khả năng loại bỏ gói cũng sẽ tăng lên. Hình 4.9 biểu diễn một hàm khả thi đ ơn giản. - Độ chiếm dụng lên tới một ngưỡng thấp hơn minTH, các gói chuyển qua không b ị ảnh hưởng (khả năng loại bỏ gói bằng không). Trên giới hạn minTH, khả năng loại bỏ gói tăng theo đường thẳng với khả năng vươn tới maxP cho một độ chiếm dụng của maxTH. Tại và trên maxTH các gói chắc chắn bị loại bỏ. - Ba giai đoạn này thỉnh thoảng chỉ dẫn đến tránh nghẽn và điều khiển nghẽn. Trường hợp xấu nhất kích thước hàng đợi bị giới hạn bởi maxTH. RED bắt đầu khai mào sự chỉ dẫn nghẽn trước khi hàng đợi bị đầy. Độ chiếm dụng trung bình được tính toán lại tại mọi thời điểm một gói đến và dựa vào bộ lọc thông thấp hoặc độ chiếm dụng trung bình hoạt động trọng số hàm mũ (EWMA) của độ chiếm dụng hàng đợi tức thời. Công thức của nó là: Qavg là độ chiếm dụng trung binh. Qavg  (1  Wq ).Qavg  Qinst.Wq Qinst. là độ chiếm dụng tức thời. Wq là trọng số của hàm di chuyển trung bình. Wq có ảnh hưởng mật thiết tới tham số chiếm dụng trung bình theo độ chiếm dụng tức thời của hàng đợi. G iá trị cao hơn thì mức xung đột nhiều hơn và giá trị thấp hơn thì mức duy trì hơn. Mục đích là chọn lựa một giá trị cho phép RED bỏ qua tạm thời ngắn hạn mà không gây mất gói khi truyền dẫn nhưng có tác dụng duy trì các mức độ chiếm dụng trước độ trễ của mọi tác động một cách vô hạn hoặc những luồng đồng bộ của việc tránh nghẽn của TCP chịu ảnh hưởng.
QoS trong mạng IP Kết luận Hình 4.9: khả năng loạ i bỏ biến thay đổ i với thời gian chiếm dụng hàng đợi Một router có thể giữ các giá trị minTH, maxTH và maxP khác nhau cho các hàng đợi khác nhau, cân bằng với tổng không gian khả dụng của hàng đợi, số lượng hàng đợi yêu cầu và độ trễ, độ rung pha hạn chế của lớp lưu lượng sử dụng các hàng đợi khác nhau. Thêm vào đó Wq phải khác nhau trong mỗi hàng đợi. Chiến lược loại bỏ ngẫu nhiên có những đặc điểm hữu ích sau:  Chúng tạo ra một cơ chế phản hồi không tích cực cho TCP và cường độ tăng lên theo hàm mức nghẽn trong router.  Các luồng chịu sự chi phối chia sẻ thông qua hàng đ ợi (các gói vào hàng đ ợi thường xuyên hơn) thì chịu cường độ phản hồi tốt hơn.  Sự đồng bộ được giảm tới mức cực tiểu giữa nỗ lực tránh nghẽn của phiên truyền dẫn độc lập chia sẻ một hàng đợi riêng biệt. Sự bắt đầu loại bỏ ngẫu nhiên sớm (trước khi hàng đ ợi thực sự sử dụng hết hoàn toàn không gian cho phép của nó) tăng lên thì có thể dễ d àng x ếp ngoài vùng nghẽn tạm thời trước độ chiếm dụng hàng đợi là quá cao. Quá trình ngẫu nhiên phân phối loại bỏ trong giai đoạn đầu làm giảm tính ngẫu nhiên của nhiều luồng cho loại bỏ gói.
QoS trong mạng IP Kết luận H ai khoá giả định làm nền tảng cho loại bỏ dựa vào quản lý hàng đợi tích cực :  Nhiều hoặc hầu hết các tầng gây ra nghẽn tạm thời là nền tảng TCP và trước đó đáp lại tới phản hồi không tích cực của mất gói sớm.  Các gói thực sự loại bỏ thuộc về luồng (hoặc các luồng) TCP gây ra nghẽn. Sự vắng mặt của các phương tiện phân loại và hàng đợi mỗi luồng m à các giả định này có thể không luôn có hiệu lực. Lúc này chúng thường hợp lý. Việc các gói đến trong suốt một khoảng thời gian nghẽn sẽ thuộc về các luồng chiếm dụng nhiều hơn là các luồng khác. Nó giữ vững lý do để loại bỏ gói trong suốt kho ảng thời gian nghẽn như gặp phải một luồng góp phần gây nghẽn. Đặc tính thời gian của các luồng gây nghẽn cho phép RED và biến thể của nó tập trung các luồng thích hợp. 4.4.3.1 RED theo trọng số Các bộ quản lý hàng đợi không hạn chế việc cung cấp một loại phương thức đơn trên một vài hàng đợi cho trước thông tin thêm vào từ tình huống của gói có thể lựa chọn một trong nhiều chức năng huỷ bỏ gói. Ví dụ, một gói được đánh dấu tại một số điểm đường xuống cho quyền ưu tiên trong một hồ sơ lưu lượng là đối tượng để kiểm soát, huỷ bỏ, xâm chiếm thêm. So sánh các gói khác được phân loại trong cùng một hàng đợi (các gói được đánh dấu vẫn được qua khi mạng gần như không bị nghẽn). Chủ định một cách đơn giản, một router loại bỏ các luồng ngo ài hồ sơ đầu tiên khi mọi thứ trở nên chật chội hoặc các gói đặt vào lớp dịch vụ khác tại nguồn có thể có chức năng huỷ bỏ liên kết khác nhau. Trong hình 4.10 là một bộ quản lý hàng đợi chọn lựa một trong hai đ ường mà một hàng đợi đơn đưa vào, ví dụ một bit đơn trong byte ToS của trường DiffServ. Các gói không b ị đánh dấu là đối tượng cho RED với min1 TH như là ngưỡng dưới của nó, max1 TH như là ngưỡng trên của nó, và max p là khả năng
QoS trong mạng IP Kết luận loại bỏ gói định trước khi hàm nhảy tới 1. Nói cách khác các gói bị đánh dấu là đối tượng để tăng đường xâm chiếm trong đó loại bỏ ngẫu nhiên b ắt đầu tại một mức chiếm dụng thấp mức min2TH, tăng nhanh chóng tới 1 tại min2TH. hình 4.10: Đánh dấu gói có thể thay đổ i chức năng loại bỏ Việc giảm bớt những chức năng có thể dựa vào tình huống gói thỉnh thoảng được đề cập đến như là một trọng điểm. Ít nhất một đại diện router chính sử dụng trường ưu tiên IPv4 để lựa chọn tám tham số minTH, maxTH, và maxP cho thuật toán RED (mặc dù không có tham số Wq cho hàm EWMA ) liên quan tới sơ đồ WRED. 4.4.3.2 RED với vào ra Một thuật toán gần với WRED là RED với bit vào/ra (RIO), nó cũng sử dụng việc đánh dấu gói tin để hiệu chỉnh thuật toán RED trên cơ sở từng gói. RIO giả sử rằng những gói tin đó đi qua bộ phận đánh dấu và m ột bit trong phần tiêu đề gói tin chỉ ra cho bộ phận đánh dấu có thể tìm ra gói tin đó thuộc loại ưu tiên hay không. RIO khác với WRED ở chỗ nó hiệu chỉnh hàm EWMA d ựa trên đánh dấu gói tin. Mục đích của RIO là phân biệt những gói tin trong những thời gian tắc nghẽn. Nó làm điều đó bằng cách chạy hai thuật toán chiếm dụng EWMA song
QoS trong mạng IP Kết luận song trên cùng một hàng đợi- QavgIN cho những gói tin vào và QavgOUT cho những gói tin ra. Tương tự hình 3.13, hai bộ giá trị minTH, maxTH và minP một cho gói tin vào và một cho gói tin ra. MinTH và maxTH cho những gói tin vào nhỏ hơn cho những gói tin ra, trong khi đó minP cho những gói tin ra lớn hơn cho những gói tin vào. Khi tính toán hàm xác suất huỷ cho những gói tin vào, mức chiếm dụng hàng đợi được lấy từ QavgIN, trong khi cho những gói tin ra, mức chiếm dụng hàng đợi được lấy từ QavgOUT. QavgIN dựa trên m ức chiếm dụng hàng đợi trung bình của từng gói tin riêng lẻ, trong khi QavgOUT dựa trên tổng số mức chiếm dụng hàng đợi trung bình (của cả những gói tin vào và ra). Trong thuật toán này, số lượng gói tin đi ra khỏi hàng đợi không ảnh hưởng tới xác suất huỷ bỏ của những gói tin vào hàng đ ợi. 4.4.3.3 Tương thích RED Với sự có mặt của ít luồng TCP, tắc nghẽn có thể hình thành tương đ ối chậm và Wq có thể thấp. Tuy nhiên việc cùng một giá trị Wq trong trường hợp nhiều luồng TCP dẫn đến pha tránh tắc nghẽn của RED không đáp ứng đủ sớm hoặc đủ mạnh. Ngược lại, chọn lọc Wq cho phép RED đối phó đủ nhanh với nhiều luồng TCP có thể dẫn tới mất gói trường hợp mất gói toàn bộ khi ít luồng TCP chia sẻ một hàng đợi.
QoS trong mạng IP Kết luận Hình 4.11: ARED thay đổi giá trị maxp ARED cố gắng giải quyết vấn đề này bằng cách cho phép RED cải tiến các tham số dựa trên lịch sử tắc nghẽn gần đây. ARED tập trung vào N kết nối chia sẻ một hàng đ ợi, hiệu quả bất kì sự huỷ gói tin nào mà RED gây ra là giảm tải trọng bởi hệ số (1 -1/(2*N)). Nói cách khác, khi N tăng, RED cần hoạt động mạnh hơn để đạt được hiệu quả không đổi.. Để giải quyết vấn đề này, ARED điều chỉnh maxP dựa trên sự thay đổi gần nhất của Qavg. Nếu Qavg thấp hơn minth, maxp được tính lại thận trọng hơn. Nếu Qavg tăng lên quá maxth, giá trị maxp lớn hơn được tính lại. Nếu Qavg dao động quanh minth, ARED giảm maxp một cách liên tục. Nếu Qavg dao động quanh maxth, maxp tăng liên tục (do sự huỷ gói không bị ảnh hưởng), hình 4.11. Kết quả là thuật toán ARED thay đổi tải trong hàng đợi do tăng hay giảm số lượng luồng TCP đi qua hàng đợi đó ở bất kì thời điểm nào. Thuật toán hoạt động không đòi hỏi bất cứ thông tin mở rộng chính xác nào về số lượng các luồng. 4.4.3.4 Luồng RED Nhận diện luồng ngẫu nhiên sớm (FRED) là một thuật toán RED tinh vi hơn. Giải pháp để giải quyết xu hướng không công bằng khi hàng đ ợi bị chia sẻ bởi nhiều luồng có thông báo tắc nghẽn sớm khác nhau. Đặc tính này được gọi là “Nhận diện tắc nghẽn sớm động”: - N hững luồng không tương thích - giao thức truyền tải lờ đi việc huỷ bỏ gói. - N hững luồng tốc độ cao - những kết nối TCP với thời gian trễ vòng (RTT) ngắn, do đó phải nhanh chóng khôi phục những gói tin bị huỷ. - N hững luồng tốc độ thấp - những kết nối TCP với RTT dài, do đó chậm khôi phục những gói tin bị huỷ.
QoS trong mạng IP Kết luận Khi có sự trộn lẫn giữa những luồng trên qua một hàng đợi có thuật toán quản lý RED, những luồng không tương thích có thể đặt Qavg trên giá trị min- TH và do đó gây nên mất gói cho tất cả các luồng thậm chí cả khi những luồng khác cũng làm như vậy. Tương tự như vậy, những luồng tốc độ cao ít bị ảnh hưởng bởi việc mất bất kỳ gói đơn lẻ nào hơn là những luồng tốc độ thấp do tốc độ khôi phục gói tin TCP phụ thuộc vào RTT của luồng. Hiệu quả chung là những thông báo tắc nghẽn ảnh hưởng khác nhau tới những luồng khác nhau. FRED kiểm soát tình trạng này bằng cách điều chỉnh cách ứng xử với từng gói tin bị huỷ dựa trên những trạng thái ngắn hạn của từng luồng (chỉ với những luồng có những gói tin trong hàng đợi). Hai biến minq và maxq đại diện cho số lượng gói của bất kì luồng nào được đặt trong hàng đợi. Biến Avgcq đại diện cho số lượng gói trung bình ước lượng của mỗi luồng trong hàng đợi. Khi Qavg thấp hơn maxTH, FRED luôn chấp nhận những gói tin của những luồng có nhỏ hơn minq gói tin trong hàng đ ợi. Thiết lập minq giữa 2 và 4 đ ảm bảo không gian hàng đợi thấp nhất cho những kết nói tốc độ thấp. Nếu luồng có nhiều hơn minq gói trong hàng đợi, FRED huỷ các gói mới bất chấp Qavg. Khi một luồng có số lượng gói giữa minq và maxq trong hàng đợi, FRED sử dụng RED thông thường để nhận ra gói mới được chấp nhận hay phải huỷ bỏ. Mặc dù FRED không đòi hỏi xếp hàng từng luồng nhưng nó đòi hỏi những bộ định tuyến thiết lập tình trạng cho từng luồng, thêm vào vài sự phân loại tương ứng với sự thay đổi trước của RED. 4.5 Lập lịch Lập lịch điều khiển đặc trưng thời gian của việc lưu thoát gói khỏi mỗi hàng đợi - thường tại giao diện đầu ra hướng tới router hoặc host tiếp theo, nhưng cũng có thể là tại các điểm hàng đợi trong một router. Các router truyền thống chỉ có một hàng đợi đơn trên một giao diện kết nối đầu ra. Như vậy lập lịch có nhiệm vụ đ ơn giản là lôi các gói ra khỏi hàng đợi nhanh bằng khả năng kết nối có thể chuyển được. Trong các router có kiến trúc CQS, mỗi giao diện có một
QoS trong mạng IP Kết luận tầng bộ lập lịch chia sẻ khả năng chứa của kết nối đầu ra giữa sự kết hợp các hàng đợi trong giao diện. Chia sẻ kết nối đạt được một sự sắp xếp lịch, khi nào và xảy ra như thế nào. Bộ lập lịch chủ yếu cưỡng chế quyền ưu tiên tương đối, hạn chế trễ, hoặc băng thông chủ định giữa các lớp lưu lượng khác nhau. Một bộ lập lịch có thể thiết lập băng thông khả dụng nhỏ nhất cho một lớp đặc biệt bằng cách đ ảm bảo rằng các gói được lấy ra khỏi hàng đợi có quan hệ với các lớp đó một cách thông thường. Một bộ lập lịch cũng có thể cung cấp định hướng tốc độ. Bằng cách giới hạn tần số trong hàng đợi của lớp nào được phục vụ dựa vào thiết kế của một bộ lập lịch, nó có thể áp đặt hai giới hạn băng thông dưới và trên trên cho mỗi hàng đợi hoặc cho một số hàng đợi . Tất cả các thiết kế bộ lập lịch có những kiểu dịch vụ đặc trưng của riêng nó – cách mà nó lựa chọn hàng đợi dịch vụ. Bộ lập lịch đơn giản nhất tập trung vào hàng đợi phục vụ trong một số hàng đợi dự đoán trước. Các bộ lập lịch tiên tiến hơn cho phép tương đối hoặc toàn bộ băng thông để thiết lập cho mỗi hàng đợi và chúng tiếp tục hỗi trợ thêm vào các kiểu dịch vụ để đảm bảo băng thông trung bình hoặc trễ đạt được bởi mỗi hàng đợi giới hạn trong cấu hình. 4.5.1 Định hướng tốc độ “Rate shaping” Giống như kiểm soát và đánh dấu, “Rate shaping”sử dụng giới hạn hoặc cưỡng chế sự không tiên đoán được của lớp lưu lượng nhất định. Khác với kiểm soát và đánh dấu “Rate shaping” yêu cầu các hàng đợi, quản lý hàng đợi và lập lịch – không kể có hay không chức năng định hướng đ ược xây dựng vào một bộ lập lịch chịu tác động một kết nối chia sẻ hoặc hoạt động độc lập.  Tại sao lại làm như vậy? Mộ hệ thống cho phép hàng đợi làm rỗng nhanh tới mức có thể (được giới hạn bởi tốc độ dòng đầu ra hoặc tốc độ truyền dẫn của tầng chuyển mạch), Nó thấy được sự tăng lên trong sự bùng nổ đường xuống của lưu lượng chuyển qua
QoS trong mạng IP Kết luận hàng đợi đó. Thậm chí nếu nguồn lưu lượng truyền thống đang truyền gói tại tốc độ ổn định tương đ ối thì sự ho à hợp của nhiều nguồn b ùng nổ không đáng kể đi qua nhang tới mức có thể được mà các điểm đạt được trong sự tăng bùng nổ. Các bùng nổ thêm vào này có thể dẫn tới việc kiểm soát không cần thiết, sự xâm chiếm quản lý hàng đ ợi tích cực, hoặc chắc chắn hàng đợi tràn luồng xuống. Định hướng có thể cũng giúp cân bằng mong muốn khác nhau. Nếu khách hàng thường xuyên nhận tín hiệu tốt hơn băng thông đảm bảo cực tiểu, thì một nhận thức xuất phát từ b ên ngoài khách hàng bắt đầu kết hợp hoạt động truyền thống mà họ thấy tín nhiệm. Nếu sức chứa để dành luôn co hẹp lại, khách hàng sẽ nhận hoạt động edge – to – edge kết thúc tốc độ đảm bảo và giống như được nhận ra sự thay đổi này như một sự xác nhận xuống cấp, khi đó định hướng tốc độ có thể ưu tiên hơn cho các dịch vụ này. Định hướng tôc độ ưu tiên từ thời gian kết nối khách hàng giup đ ịnh hướng hy vọng khả năng dài hạn của dịch vụ.  Bộ lập lịch và gáo rò. Định hướng tốc độ đạt đ ược bởi giới hạn tốc độ trong hàng đợi được dịch vụ, thậm chí khi bộ lập lịch có hoặc không có gì cả. Nếu các gói tới nơi trong một kho ảng thời gian liên gói ngắn hơn được xem xét bởi bộ lập lịch chúng đ ược xếp hàng – trôi ra khỏi sự b ùng nổ thông thường. H ình 2.6 biểu diễn một bộ lập lịch không bao giờ lấy mẫu đỉnh hàng đợi thườn xuyên hơn một lần T giây. Các gói được dời đi cách nhau các khoảng T giây. Việc định hướng không bắt buộc các bộ lập lịch chia sẻ kết nối thông thường. Định hướng cũng có thể áp dụng một hàng đợi đơn độc lập với các hàng đợi khác trong hệ thống. Như là một viễn cảnh thường đ ược ấn định cho một gáo rò, các gói qua lỗ thủng ra b ê ngoài ở một tốc độ cố định. Thông thường, một tầng định hướng gắn kết quả tốc độ phát gói của nó trong tốc độ bit khả dụng biến đổi (bởi vì các gói IP thay đ ổi kích thước từ gói này sang gói khác). Nếu thúc đẩy định hướng tránh quá tải thì giai đo ạn xử lý chậm hơn giới hạn gói trên giây, tiếp cận này có thể được chấp nhận. Tuy nhiên, nếu
QoS trong mạng IP Kết luận sự định hướng được dùng cho cưỡng bức tốc độ trung bình qua hàng đợi thì kho ảng thời gian phục vụ cần thiết thay đổi một cách mềm dẻo. 4.5.2 Lập lịch đơn giả n Các bộ lập lịch đ ơn giản nhất tập trung vào việc phục vụ các hàng đợi trong một vài thứ tự có thể dự đoán trước. Mục đích của chúng là điều chỉnh các chu kỳ dịch vụ hơn là đ ộ thông qua nhận được bằng lưu lượng chuyển qua chúng. 4.5.2.1 Ưu tiên tuyệt đối Một kỹ thuật lập lịch bao gồm phân loại các hàng đợi bằng cách giảm dần độ ưu tiên và phục vụ một hàng đợi tại mức ưu tiên đã được đưa ra chỉ khi các hàng đợi có mức ưu tiên cao hơn rỗng. hàng đợi 1 đườn g liên hàng đợi 2 kết hàng đợi 3 bộ lập lịch hàng đợi 4 Hình 4.12 Nhiều hàng đợi cho mộ t bộ lập lịch Trong hình vẽ trên, bộ lập lịch coi hàng đợi 1 có độ ưu tiên cao hơn hàng đợi 2, hàng đợi 2 có độ ưu tiên cao hơn hàng đợi 3, hàng đợi 3 lại có độ ưu tiên cao hơn hàng đợi 4. H àng đợi 1 được phục vụ với tốc độ phù hợp với tuyến có thể truyền các gói mỗi khi hàng đợi có các gói phải đợi. Chỉ khi hàng đợi 1 rỗng, bộ lập lịch mới xem xét đến hàng đợi 2, cũng tương tự như vậy, nó được phục vụ tại tốc độ truyền dẫn của tuyến nếu có gói sẵn sàng để truyền đi và hàng đợi 1 rỗng. Tương tự như vậy, hàng đợi 3 được phục vụ tại tốc độ tuyến khi hàng đợi
QoS trong mạng IP Kết luận 1 và 2 rỗng. Hàng đợi 4 được phục vụ tại tốc độ tuyến khi hàng đợi 1, 2 và 3 rỗng. Tuy nhiên, nguyên tắc dịch vụ (service discipline) này cho phép các hàng đợi có độ ưu tiên cao làm cho các hàng đợi có độ ưu tiên thấp thiếu băng tần. Ví dụ, nếu lớp lưu lượng được sắp xếp vào hàng đợi 1 chiếm 100% năng lực của tuyến đầu ra trong một khoảng thời gian thì bộ lập lịch sẽ không bao giờ quay vòng để phục vụ các hàng đ ợi 2, 3 hay 4. Để tránh sự thiếu hụt này, trong trường hợp đặc biệt, chính sách luồng hay định dạng tốc độ phải được giới thiệu để đảm bảo rằng lớp lưu lượng đặt vào hàng đợi 1 không bao giờ được chiếm hết năng lực của tuyến đầu ra. Việc thực hiện này đảm bảo rằng hàng đ ợi 1 rỗng thường xuyên hơn, cho phép bộ lập lịch phục vụ các hàng đợi có độ ưu tiên thấp hơn. Lập lịch theo độ ưu tiên rất hữu ích trong việc cung cấp cho lớp lưu lượng có độ trễ thấp. Giả sử rằng lớp X yêu cầu độ trễ từ đầu cuối đến đầu cuối thấp, được sắp xếp vào hàng đợi có độ ưu tiên cao nhất trên từng chặng, tốc độ của lớp lưu lượng này được định dạng hoặc giới hạn để không làm các hàng đợi khác bị "đói". Xét xem điều gì xảy ra nếu một gói từ lớp X đến. Nếu bộ lập lịch rỗi, hàng đợi có độ ưu tiên cao nhất sẽ đ ược phục vụ ngay lập tức, nếu bộ lập lịch bận vì đang truyền một gói từ hàng đợi khác, hàng đợi có độ ưu tiên cao nhất chỉ đợi với điều kiện nó chỉ truyền gói đó. Độ trễ trong trường hợp xấu nhất phụ thuộc vào tốc độ đường truyền và kích thước tối đa của gói, hay đơn vị truyền tối đa (MTU-Maximum Transmission Unit) của tuyến. 4.5.2.2 Round-Robin Một thuật toán có thể được lựa chọn có tên là Round-Robin, tránh sự thiếu hụt hàng đợi bằng cách quay vòng chúng. Các hàng đợi rỗng được bỏ qua, bộ lập lịch luôn luôn chuyển đến hàng đợi kế tiếp trong chuỗi có gói được truyền. Hình 4.12 là một ví dụ, các hàng đ ợi có thể được quay vòng theo thứ tự: 1, 2, 3, 4, 1, 2, 3, 4,... liên tiếp. Nếu mỗi hàng đ ợi có các gói để truyền, việc truyền dẫn sẽ được lập lịch phù hợp với hàng đợi. Nếu một vài hàng đ ợi rỗ ng,
QoS trong mạng IP Kết luận các hàng đ ợi còn lại sẽ đ ược phục vụ nhiều hơn, trong m ột vài trường hợp, một lớp có thể nhận tất cả băng tần của tuyến nếu các hàng đợi khác rỗng (ví dụ, bộ lập lịch lấy các gói từ hàng đợi 3 cũng như tuyến cho phép nếu các hàng đợi 1, 2 và 4 không có b ất kỳ lưu lượng nào). Để tránh sự thiếu hụt, khi một gói đến một hàng đợi rỗng, hàng đợi đó được phục vụ trong khi vẫn quay vòng b ộ lập lịch. Nhược điểm của việc lập lịch Round-Robin là việc giới hạn độ trễ rất khó thực hiện. Không giống như việc lập lịch ưu tiên, nó không thể phân một hàng đợi cho lưu lượng có độ trễ thấp. Chu kỳ phục vụ hàng đợi phụ thuộc ho àn toàn vào việc có bao nhiêu hàng đ ợi khác chứa các gói tại thời điểm đó và độ dài của các gói đó. Xét một giao diện với N hàng đợi, một đường truyền với tốc độ Lrate và một đơn vị truyền tối đa (MTU) Plen. Thời gian cần để truyền một gói với kích thước MTU (gói dài nhất có thể được truyền) là Plen/Lrate. Vì vậy trong trường hợp xấu nhất, một gói có thể đến một hàng đ ợi rỗng đã bị bỏ qua và phải chờ (N-1)*(Plen/Lrate)(s) cho đến khi bộ lập lịch quay vòng trở lại. 4.5.3 Lập lịch tương thích D RR (Deficit Round Robin) là sự mở rộng của RR. DRR xem có bao nhiêu byte được truyền từ một hàng đợi cho trước, so sánh với số byte phải được truyền và xem xét sự khác nhau đó. Sự khác nhau này được sử dụng để thay đổi chu kỳ dịch vụ của hàng đợi, bằng cách đó, điều chỉnh tốc độ bít đạt được bởi mỗi hàng đ ợi. DRR chỉ định cho mỗi hàng đợi một hằng số QN (cũng được gọi là quantum), và một biến DN (cũng được gọi là deficit). QN thể hiện số lượng byte trung bình dài hạn trong mỗi chu kỳ mà chúng ta muốn hàng đ ợi truyền. DN được khởi đầu là 0 cho tất cả các hàng đợi và được thiết lập lại là 0 bất cứ khi nào 1 hàng đợi rỗng. Khi bộ lập lịch đi đến một hàng đợi mới, nó xác lập lại bộ đếm Bsent, phản ánh số byte được truyền từ hàng đ ợi hiện tại trong vòng này.
QoS trong mạng IP Kết luận Các gói được truyền từ hàng đợi N hiện tại nếu có 2 điều kiện sau: - H àng đợi có gói để truyền. - (QN+DN) ≥ (Bsent+số byte trong gói kế tiếp trong hàng đợi). Nếu hàng đ ợi rỗng, DN được xác lập lại là 0. Tuy nhiên, nếu bộ lập lịch ngừng hoạt động trước khi hàng đợi rỗng, sẽ tồn tại một lượng chênh lệch giữa số lượng byte được hy vọng truyền (QN+DN) và số lượng byte truyền Bsent. DN của hàng đợi được thiết lập lại là (QN+DN –Bsent) và bộ lập lịch di chuyển đến hàng đợi tiếp theo. Đối với mỗi hàng đợi, giá trị (QN+DN) thể hiện số byte lớn nhất có thể được truyền trong một chu kỳ dịch vụ. Giả sử rằng các gói không bao giờ lớn hơn Plen (đơn vị truyền tối đa MTU của tuyến), DN cũng sẽ không bao giờ lớn hơn Plen. Trong một khoảng thời gia dài, sau khi bộ lập lịch quay vòng qua tất cả N hàng đợi K lần, số byte mong muốn truyền của hàng đợi N là K*QN. Giá trị này không bao giờ vượt quá số lượng byte thực sự truyền một lượng là Plen. Mỗi hàng đợi có thể có giá trị QN khác nhau...Nếu ít hơn N hàng đợi có gói để truyền, băng tần của tuyến được phân chia theo tham số QN của các hàng đợi có gói. 4.6 Sắp xếp đường liên kết phân cấp Trong các mạng thực tế yêu cầu về chia sẻ liên kết thường quá phức tạp cho một loại bộ lập lịch đơn. Các luồng lưu lượng có quan hệ phân cấp cùng nhau thường chia sẻ các kiên kết và điều kiện này yêu cầu các router có khả năng lập lịch phân cấp. Ví d ụ, cho rằng một liên kết đ ược chia sẻ bộ lưu lượng thuộc một số công ty, mỗi công ty có thể mua hẳn một đường cực tiểu của băng thông kết nối nhất định. Tình huống này có thể đạt đ ược bằng cách ấn định lưu lượng tới hàng đợi trên cơ sở công ty và sử dụng bộ lập lịch đơn. Tuy nhiên, mỗi công ty cũng có thể có nhiều quy tắc riêng quản lý cách xử lý các luồng riêng trong tổng số của chúng trong suốt giai đoạn nghẽn. Cưỡng bức các mức lưu lượng phân loại thêm
QoS trong mạng IP Kết luận vào tại cùng một node vì sự chia sẻ liên kết mức dưới yêu cầu một hàng đợi phân cấp và giải pháp lập lịch. H ình 4.13 biểu diễn một trường hợp đ ơn giản, công ty A và công ty B đã được d ành nhiều đường chia sẻ không đều (30% và 70%) của đường kết nối kho ảng cách dài tốc độ 2Mbps và đường liên kết truy nhập nội bộ là 10Mbps. Khi cả hai công ty cùng gửi tại hoặc qua đường chia sẻ đảm bảo của họ thì router truy cập được yêu cầu để đảm bảo tỉ lệ phân chia 30:70. Tuy nhiên, hợp đồng chia sẻ cũng có thể thêm một yêu cầu nếu một công ty không sử dụng chia sẻ của nó thì sức chứa dư thừa là sẵn sàng cho công ty khác. Như vậy, khi công ty A sử dụng ít hơn 0.6 Mbps thì công ty B được phép tràn quá 70%. Và ngược lại. Hình 4.13:Lưu lượng có thể có sự phận cấp trong quan hệ nội bộ Thêm vào đó trong lưu lượng kết hợp của mỗi công ty tạo bởi nhiều luồng riêng thuộc các ứng dụng TCP và UDP khác nhau. Trong suốt thời gian nghẽn tại router truy cập, mỗi công ty muốn luồng UDP nhận được 20% và luồng TCP nhận được 80% tổng lưu lượng tương ứng. Thừa nhận rằng TCP có thể được phép sử dụng bất kì khả năng luồng lưu lượng UDP không dùng ,và thay thế linh hoạt. Ví dụ, nếu cả hai công ty đều sử dụng đường phân chia dành cho nó, thì lưu lượng UDP của công ty A sẽ là 0.12Mbps và lưu lương TCP của nó nhận 0.48Mpbs. Tuy nhiên nếu lưu lượng UDP của công ty A rơi xuống 0.05Mpbs thì
QoS trong mạng IP Kết luận lưu lượng TCP của công ty được B được mở rộng tới 0.55Mbps – không đưa cho công ty B một một phần nào. Một kết quả bổ sung của chia sẻ liên kết phân cấp là nếu công ty B tụt xuống của nó tới 0.5Mpbs thì công ty A có thể được phép mở rộng và dùng hết 1.5Mbps – TCP và UDP của nó chia 1.5Mbps theo tỉ lệ 20:80. Dịch vụ mong muốn trong hình 4.13 yêu cầu bộ lập lịch phân cấp hai tầng như được chỉ ra trong hình 4.14. Ví dụ này gồm 4 hàng đợi, hai nhóm và mỗi nhóm dành cho mỗi công ty và một hàng đợi trong mỗi nhóm cách ly các gói UDP và TCP (hình 4.14 không chỉ ra kỹ thuật phân loại, nó phải có thông tin đầy đủ các gói phân biệt của cả hai công ty và loại giao thức). Một cách hợp lí, người ta có thể xem sự chia sẻ liên kết như là bị cưỡng chế bởi các bộ lập lịch nối nhau. Mỗi nhóm có bộ lập lịch một cách thuận lợi với tỷ lệ phân chia yêu cầu 20:80 (UDP : TCP). Công ty A Hàng đợi UDP Hàng đợi TCP Hàng đợi UDP Li nk Hàng đợi TCP Công ty B Hình 4.14 Bộ lập lịch phân cấp được yêu cầu “Khối quản lý nguồn và chia sẻ liên kết cho mạng gói ” của Floyd và jacobson đã tập trung vào sử dụng hàng đợi phân loại cơ sở (CBQ) cho thực hiện chia sẻ phần nào liên kết.
QoS trong mạng IP Kết luận 4.7 Dịch vụ tích hợp Internet truyền thống đưa ra rất nhiều mức chất lượng rịch vụ (QoS) cho kết nối trực tuyến, nó có tên là dịch vụ hỗi trợ tối đa. Tất cả sự khác nhau trong số các khách hàng có ảnh hưởng xấu trong các loại kết nối : modem tương tự, mạng tích hợp dịch vụ ISDN, hay đường dây kết nối qua đường dây điện thoại (dial-up), đường dây thuê bao riêng (leased – line). Trong những năm gần đây những nhà cung cấp mạng internet đã phát triển nhiều loại hình dịch vụ với nhiều ứng dụng mới khác nhau như những dịch vụ đa phương tiện, những dịch vụ mạng riêng ảo…. Yêu cầu ứng dụng: Ứng dụng có thể thấy được thông qua thông qua tập trung vào các driver của Internet. Nói theo cách khác, mạng tồn tại nhằm đáp ứng các yêu cầu của các ứng dụng. Những ứng dụng có thể mô tả thông qua hai thuộc tính 1. Tốc độ truyền dẫn dự báo trước 2. Dung sai trễ Phụ thuộc vào những sự mô tả của tốc độ truyền dẫn, những ứng dụng có thể được phân loại theo bảng phân loại dưới đây

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.11: Bộ Luận Văn Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Tài Chính Ngân Hàng

172 tài liệu

837 lượt tải

THÔNG TIN

TRỢ GIÚP

HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG

Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.