Tiểu Luận Môn MẠng viễn thông đỀ TÀI 1: TÌm hiểu về CÁc cơ chế HÀng đỢi trong mạng chuyển mạch góI
CÁC CƠ CHẾ HÀNG ĐỢI TRONG MẠNG CHUYỂN MẠCH GÓI
tải về 385.74 Kb.
|
Đào-Phúc-Tân 21810820160 D16TCDN1 TLTA1
- Điều hướng trang này:
- PQ (Priority Queue) Queuing
- WFQ (Weighted Fair Queuing)
- CBWFQ (Class-Based Weighted Fair Queuing)
| CÁC CƠ CHẾ HÀNG ĐỢI TRONG MẠNG CHUYỂN MẠCH GÓI
1. FIFO (First In First Out) Queuing Hàng đợi First-in, first-out (FIFO) dựa trên khả năng store -and forward thực hiện việc lưu trữ các gói tin khi mạng bị tắc nghẽn và chuyển các gói tin đi khi mạng đã thông. Cơ chế này sắp xếp các gói tin theo thứ tự đến trước là được xử lý trước. FIFO (First In First Out) Queuing là một kỹ thuật 4 quản lý hàng đợi (queue) trong mạng chuyển mạch gói. Kỹ thuật này quản lý hàng đợi theo nguyên tắc "quy định ai đến trước thì được phục vụ trước", nghĩa là gói dữ liệu nào đến trước thì được xử lý trước, đảm bảo sự công bằng và đồng bộ trong việc xử lý dữ liệu. Trong mạng chuyển mạch gói, khi một gói dữ liệu được gửi đi, nó được đặt trong hàng đợi ở bộ đệm của thiết bị nhận. Nếu hàng đợi đầy, các gói dữ liệu tiếp theo sẽ bị từ chối và phải chờ đợi cho đến khi có vị trí trống trong hàng đợi. FIFO Queuing được sử dụng trong các thiết bị mạng như switch và router để quản lý lưu lượng dữ liệu. Kỹ thuật này giúp tăng hiệu quả trong việc xử lý dữ liệu và đảm bảo tính ổn định của mạng chuyển mạch gói. Tuy nhiên, nó cũng có thể gây ra hiện tượng trì trệ (head-of-line blocking) nếu một số gói dữ liệu có kích thước lớn hoặc được ưu tiên được đặt ở đầu hàng đợi và làm gián đoạn quá trình truyền dữ liệu. hàng đợi FIFO Theo hình trên, gói tin thứ 1 vào hàng đợi trước nên sẽ được chuyển đi đầu tiên, tiếp theo là đến các gói 2, 3, 4. Hạn chế của FIFO là không có sự phân quyền ưu tiên cho các gói tin, không có sự thỏa thuận bandwidth truyền. FIFO cũng không có sự kiểm tra lại các thông tin bị hỏng hay bị mất. Nếu lưu lượng truyền tăng lên nhanh có thể gây ra sự chậm trễ khoảng một thời gian dài cho sự giao tiếp giữa các ứng dụng trên mạng. Bên cạnh đó, còn gây khó khăn cho việc điều khiển truyền thông của mạng cũng như việc truyền các tín hiệu cho các thông điệp. Kích thước mặc địch của hàng đợi FIFO là 40. Kích thước này có thể được cấu hình lại (tăng lên hoặc giảm xuống). 2. PQ (Priority Queue) Queuing Priority Queuing (PQ) đảm bảo cho lưu lượng có độ ưu cao được giải quyết trước nhất và nhanh nhất tại mỗi nơi có lưu lượng này. Trong cơ chế này, các gói tin được phân loại theo mức ưu tiên và gói tin ưu tiên cao sẽ được xử lý trước. PQ (Priority Queue) Queuing là một trong những kỹ thuật định tuyến trong việc chuyển đường truyền dữ liệu trên mạng chuyển mạch gói. Kỹ thuật này cho phép các gói dữ liệu được ưu tiên xử lý theo một số tiêu chí cụ thể như: độ ưu tiên, mức độ quan trọng của gói, phương thức truyền tải (UDP hay TCP), địa chỉ nguồn hoặc đích, v.v.. 6PQ Queuing cũng được gọi là Hàng đợi Ưu tiên và nó được sử dụng để đảm bảo rằng các gói dữ liệu quan trọng được xử lý trước và nhanh hơn các gói dữ liệu khác. Kỹ thuật này có thể được sử dụng trong các mạng cục bộ và mạng lớn để đảm bảo rằng các dịch vụ ưu tiên như thoại, video, v.v.. được ưu tiên truyền tải mà không bị chậm hơn các dịch vụ khác. PQ Queuing được áp dụng trong nhiều thiết bị truyền thông như Switch, Router có khả năng xử lý hàng đợi. Trong PQ Queuing, các gói dữ liệu có độ ưu tiên cao được đưa vào hàng đợi trước và được xử lý trước các gói dữ liệu có độ ưu tiên thấp hơn. Việc sử dụng PQ Queuing giúp cải thiện cho việc đảm bảo chất lượng dịch vụ truyền tải dữ liệu trên mạng chuyển mạch gói. Hoạt động của hàng đợi PQ được thể hiện trong mô hình thuật toán sau: mô hình thuật toán của kỹ thuật hàng đợi PQ 7 Từ hình trên ta có thể thấy nếu có gói tin được phân loại thuộc hàng đợi High đến router thì những gói tin này được đặt vào transmit queue-TX queue trước nhất và nhanh nhất. Tương tự khi router xét đến những gói tin khác thuộc các hàng đợi còn lại theo mức ưu tiên giảm dần. Sự ưu tiên ở đây mang tính chất tuyệt đối.Theo mặc định thì số gói tin tối đa trong các hàng đợi lần lượt là: High (20 gói tin), Medium (40 gói tin), Normal (60 gói tin), Low (80 gói tin). 3. WFQ (Weighted Fair Queuing) Tương tự như kỹ thuật FIFO, Weighted Fair Queuing (WFQ) không cho phép người quản trị can thiệp vào quá trình phân loại lưu lượng (khác với PQ và CQ). Đây là cơ chế giống PQ nhưng khác ở chỗ mức ưu tiên sẽ được định nghĩa bằng tốc độ truyền dữ liệu của từng kết nối. WFQ là một thuật toán định tuyến phân phối băng thông trong mạng chuyển mạch gói. WFQ tự động phân phối lưu lượng mạng tới các ứng dụng trong mạng theo các bộ trọng số khác nhau, giúp các ứng dụng có mức độ ưu tiên khác nhau được xử lý một cách công bằng. Cơ chế hoạt động của WFQ là sử dụng các bộ trọng số để xác định độ ưu tiên của các gói dữ liệu trong mạng. Các gói dữ liệu với độ ưu tiên cao sẽ được xử lý trước gói dữ liệu với độ ưu tiên thấp hơn.WFQ đảm bảo rằng tất cả các ứng dụng 8 trong mạng đều được chia sẻ băng thông mạng một cách công bằng, đồng thời đảm bảo rằng các ứng dụng quan trọng hơn sẽ được xử lý trước để đảm bảo hiệu suất cao. WFQ là một trong những phương pháp định tuyến phổ biến trong mạng chuyển mạch gói, được sử dụng trong nhiều hệ thống mạng lớn với các ứng dụng chuyên nghiệp. WFQ tự động phân loại các gói tin dựa trên thông tin về luồng lưu lượng, trong đó từng luồng sẽ được đặt trong một hàng đợi riêng lẻ. Một luồng được định nghĩa bao gồm tất cả các gói tin có cùng giá trị như: - Địa chỉ IP nguồn. - Địa chỉ IP đích. - Giao thức lớp transport. - Địa chỉ cổng nguồn (TCP hay UDP). - Địa chỉ cổng đích TCP hay UDP. - Giá trị độ ưu tiên của gói tin IP Precedence (IPP). Vì WFQ phân các gói tin vào các luồng lưu lượng khác nhau và sau đó đưa các luồng này vào trong những hàng đợi khác nhau nên router sẽ có số hàng đợi khác nhau. Số hàng đợi này nhiều hơn bất kỳ các công cụ hàng đợi khác (các công cụ hàng đợi không xử lý theo luồng lưu lượng). Cơ chế WFQ dùng các thuật toán khác với các thuật toán của các kỹ thuật hàng đợi khác vì WFQ có thể quản lý một số lượng lớn các hàng đợi. WFQ hoạt động như sau: - Các luồng có cùng độ ưu tiên IP Precedence cho gói tin IP sẽ được cấp cùng một mức bandwidth, bất chấp có bao nhiêu byte trong mỗi luồng lưu lượng. - Đối với những luồng có những giá trị IP P Precedence khác nhau, các luồng có độ ưu tiên IP Precedence cao hơn sẽ được cấp một bandwidth thông cao hơn. - Các hàng đợi là trống thì WFQ sẽ cấp phần bandwidth dư cho những hàng đợi khác. - Kết quả là WFQ sẽ ưu tiên cho những luồng có dung lượng nhỏ và có độ ưu tiên cao. Bảng trọng số weight: Bằng cách xem xét chiều dài gói tin, việc tính toán số tuần tự SN có thể dẫn đến một chỉ số SN rất cao cho những gói tin có kích thước lớn và chỉ số tuần tự SN thấp hơn cho những gói tin có kích thước nhỏ hơn. Với việc bao gồm luôn chỉ số tuần tự SN của gói tin trước đó trong hàng đợi, công thức này sẽ tính ra chỉ số SN lớn hơn cho những gói tin trong hàng đợi đã có một số lượng lớn gói tin. 4. CBWFQ (Class-Based Weighted Fair Queuing) Class-Based Weighted Fair Queuing (CBWFQ) là kĩ thuật hàng đợi ra đời sau WFQ. CBWFQ (Class-Based Weighted Fair Queuing) là một công nghệ quản lý luồng dữ liệu trong mạng chuyển mạch gói, cho phép các gói dữ liệu được xử lý và ưu tiên theo từng lớp hoặc ứng dụng khác nhau trong mạng. CBWFQ sử dụng thuật toán quản lý hàng đợi và phân phối tài nguyên băng thông một cách công bằng giữa các lớp ưu tiên khác nhau. CBWFQ cho phép người quản trị mạng xác định các lớp ưu tiên và phân bổ băng thông cho mỗi lớp ưu tiên đó. Khi một gói dữ liệu được nhận vào, nó sẽ được đưa vào hàng đợi tương ứng với lớp ưu tiên của gói đó. Sau đó, CBWFQ sẽ phân bổ băng thông cho các lớp ưu tiên khác nhau dựa trên trọng số được xác định trước. Theo đó, các lớp ưu tiên có trọng số cao sẽ được phân bổ băng thông nhiều hơn so với các lớp ưu tiên có trọng số thấp. CBWFQ giúp giảm độ trễ và tăng độ tin cậy của mạng bằng cách đảm bảo rằng các ứng dụng hoặc lớp dịch vụ quan trọng sẽ được xử lý và ưu tiên trước trong khi đồng thời vẫn đảm bảo được khả năng truy cập băng thông cho các ứng dụng khác. Tương tự WFQ, nhưng CBWFQ kết hợp thêm tính năng phân loại dịch vụ để phân bổ băng thông tốt hơn. Nó giống với WFQ ở chỗ cho phép sử dụng WFQ ngay bên trong một hàng đợi của nó, nhưng khác với WFQ ở chỗ: CBWFQ sử dụng Class để phân loại còn WFQ sử dụng flow. CBWFQ có thể cấu hình băng thông thực sự cho một hàng đợi. Hàng đợi CBWFQ Tiến trình gởi gói tin của CBWFQ. Từ trái sang phải: 1.CBWFQ phân loại gói tin bằng ACLs, MPLS EXP, Port…. 2. Quyết định drop gói tin bằng các kĩ thuật Tail drop hoặc WRED. 3. Số hàng đợi tối đa là 64 và chiều dài hàng đợi tối đa là 64, các giá trị này là mặc định ta có thể set tùy theo ý muốn. 4. Bên trong mỗi hàng đợi ta có thể dùng FIFO hoặc WFQ. WRED là kĩ thuật hàng đợi dùng để chống nghẽn, nó tốt cho một số loại dữ liệu nhưng cũng không tốt cho các dữ liệu như Voice hay Video vì các dữ liệu này cần không bị rớt trong mọi trường hợp. CBWFQ vượt trội hơn các hàng đợi WFQ ở chỗ: Nó phân loại gói tin theo Class chứ không theo flow, như vậy dễ dàng cho ta thiết kế hơn. tải về 385.74 Kb. Chia sẻ với bạn bè của bạn:
|