Hàng đợi và các kỹ thuật liên quan tới quản lý hàng đợi trong mạng IP
HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG KHOA ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ MẠNG VIỄN THÔNG Đề tài: Hàng đợi kỹ thuật liên quan tới quản lý hàng đợi mạng IP Giảng viên hướng dẫn : Thầy Nguyễn Tiến Ban Nhóm sinh viên thực hiện: Nhóm 10 Hàng đợi kỹ thuật liên quan tới quản lý hàng đợi mạng IP Giới thiệu kỹ thuật hàng đợi mạng IP Các kỹ thuật hàng đợi Hàng đợi FIFO (First In First Out) Hàng đợi ưu tiên PQ (Priority Queue) Hàng đợi cân FQ (Fair Queue) Hàng đợi cân có trọng số WFQ (Weighted Fair Queue) Các kĩ thuật liên quan tới hàng đợi Bắt giữ đánh dấu gói tin Giảm chiếm giữ hàng đợi Phương pháp quản lý hàng đợi truyền thống Tail Drop Quản lý hàng đợi thuật toán RED Giới thiệu kỹ thuật hàng đợi mạng IP Giới thiệu hàng đợi Router Tiến trình xử lý hàng đợi router Kiến trúc CQS router Các tính quản lý hàng đợi Giới thiệu hàng đợi Router Mô hình hàng đợi đơn giản mạng: Khối xử lý Hàng đợi Server Gói tin đến Thời gian đợi Thời gian xử lý Thời gian xếp hàng Tiến trình xử lý hàng đợi router Mạng A Mạng B Hàng đợi IF-0 Hàng đợi Chuyển tiếp Router IF-1 Kiến trúc CQS router Phân loại Hàng đợi Cổng Bộ lập lịch Hàng đợi Hàng đợi Cổng n Hàng đợi Cổng m Các tính quản lý hàng đợi Quản lý hàng đợi bao gồm hoạt động bản: Thêm gói vào hàng đợi rõ tình gói (được thiết lập tầng phân loại) hàng đợi không đầy Loại bỏ gói hàng đợi đầy Loại bỏ gói yêu cầu lập lịch Giám sát lựa chọn chiếm dụng hàng đợi Mục tiêu quản lý hàng đợi Điều khiển lưu lượng, chống tắc nghẽn mạng, đặc biệt nút cổ chai Quản lý hàng đợi giữ kích thước trung bình hàng đợi nhỏ nên giảm độ trễ luồng Các kỹ thuật hàng đợi • • • • Hàng đợi FIFO (First in First out) Hàng đợi ưu tiên PQ (Prioiry Queue) Hàng đợi cân FQ (Fair queue) Hàng đợi cân có trọng số WFQ (Weighted fair queue) Hàng đợi FIFO Luồng liệu vào Phân loại gói tin Cổng Hàng đợi FIFO Bộ lập lịch IP Router • Hàng đợi FIFO phân loại tất gói thuộc lớp • Hàng đợi FIFO sử dụng hàng đợi đơn cho giao tiếp • Chỉ quan tâm đến cách cấu hình chiều dài hàng đợi FIFO tránh tác động đến độ trễ gói Hàng đợi ưu tiên PQ Ưu tiên cao Luồng liệu vào Ưu tiên trung bình Phân loại gói tin Ưu tiên bình thường Cổng Ưu tiên thấp IP Router • Các gói hàng đợi ưu tiên cao đạt 100% băng thông liên kết, với độ trì hoãn nhỏ độ biến động trễ nhỏ • Khi liên kết tắc nghẽn, ứng dụng người dùng ngừng làm việc gói đặt hàng đợi ưu tiên thấp Hàng đợi cân FQ (Fair queue) Luồng liệu vào Hàng đợi Phân loại gói tin Hàng đợi Vòng tròn thứ Lựa chọn gói hàng tự (Round Robin đợi tiếp order) theo Cổng Hàng đợi Hàng đợi N Mỗi gói chiếm 1/N băng thông Bộ lập lịch IP Router Hàng đợi cân có trọng số WFQ Hàng đợi Luồng liệu vào Phân loại gói tin Hàng đợi Hàng đợi Hàng đợi Lựa chọn gói Vòng tròn thứ hàng đợi Hàng đợi có ưu tự (Round Robin order) tiên cao Cổng 17 17 % 50 %17 %% Bộ lập lịch IP Router BẮT GIỮ VÀ ĐÁNH DẤU GÓI TIN Mỗi lớp lưu lượng có giới hạn cách xử trước vào mạng giới hạn tốc độ gói vào mạng nào, số lượng gói đến khoảng thời gian lý thuyết: Token bucket Token bucket Token bucket Pack Pack Pack arrive arrive arrive Take Take available available Token Profile : In token Depth of bucket Take available Profile : In token Profile : Out Chức đo đơn giản token packet GIẢM CHIẾM GIỮ HÀNG ĐỢI Chiếm giữ hàng đợi tượng gói tin lâu hàng đợi mà chưa xử lý Để giảm độ chiếm giữ hàng đợi có hai cách thực : Thông Thông báo báo tắc tắc nghẽn nghẽn rõ rõ ràng ràng Loại Loại bỏ bỏ trước trước Việc Trước Việcloại loại bỏ cácgói gói Trước khibỏ lãng phí gây gây lãng phí tài tài định loại phải định loạiraragói gói phải nguyên mạng dụng nguyên mạng sử dụng đặt hỏi nên đặt câu câu hỏisử nên để truyền đểbỏ truyền gói loại gói đơn loại bỏ gói để để đơngói đến đến router router trước trước khi giản giản việc việc quản quản lý lý nhận nhận thấy thấy có có tắc tắc không ảnh không ảnh nghẽn nghẽn.Một Mộtcách cáchthức thức hưởng nhiều đến hưởng nhiều dụng thông đượcsử sử dụnglàlàđến thông gói gói khác báo tắc nghẽn rõ báo tắckhác nghẽn rõ ràng ràng hàng đợi hàng đợi (ECN) (ECN) QUẢN LÝ HÀNG ĐỢI BẰNG THUẬT TOÁN RED RED (Random Early Detection - Phát sớm ngẫu nhiên) thuật toán quản lý hoạt động hàng đợi Nó thuật toán tránh tắc nghẽn: Mục Đích Thuật Toán: Tránh tắc nghẽn Tránh đồng toàn cục Điều kiển kích thước hàng đợi trung bình KỸ THUẬT QUẢN LÝ HÀNG ĐỢI TAIL DROP Tail Drop: kỹ thuật truyền thống nhằm quản lý chiều dài hàng đợi router Xác suất loại bỏ gói d(q) Loại bỏ hoàn toàn gói đến 100% chiều dài hàng đợi max Xác suất loại bỏ gói Tail Drop QUẢN LÝ HÀNG ĐỢI BẰNG THUẬT TOÁN RED Mối quan hệ xác suất loại bỏ gói kích thước hàng đợi trung bình: Loại bỏ hoàn toàn gói đến Maxp Loại bỏ gói bị đánh dấu Drop=0 Không loại bỏ gói minth maxth 100% [...].. .Hàng đợi cân bằng FQ (Fair queue) Luồng dữ liệu đi vào Hàng đợi 1 Phân loại gói tin Hàng đợi 2 Vòng tròn thứ Lựa chọn gói ở hàng tự (Round Robin đợi tiếp order) theo Cổng ra Hàng đợi 3 Hàng đợi N Mỗi gói chiếm 1/N băng thông Bộ lập lịch IP Router Hàng đợi cân bằng có trọng số WFQ Hàng đợi 1 Luồng dữ liệu đi vào Phân loại gói tin Hàng đợi 2 Hàng đợi 3 Hàng đợi 4 Lựa chọn gói Vòng tròn thứ ở hàng đợi. .. khác trong báo tắc nghẽn rõ báo tắckhác nghẽn rõ ràng ràng hàng đợi hàng đợi (ECN) (ECN) QUẢN LÝ HÀNG ĐỢI BẰNG THUẬT TOÁN RED RED (Random Early Detection - Phát hiện sớm ngẫu nhiên) là một thuật toán quản lý hoạt động hàng đợi Nó cũng là một thuật toán tránh tắc nghẽn: Mục Đích của Thuật Toán: Tránh tắc nghẽn Tránh đồng bộ toàn cục Điều kiển được kích thước hàng đợi trung bình KỸ THUẬT QUẢN LÝ HÀNG... QUẢN LÝ HÀNG ĐỢI TAIL DROP Tail Drop: là kỹ thuật truyền thống nhằm quản lý chiều dài hàng đợi của router Xác suất loại bỏ gói d(q) Loại bỏ hoàn toàn các gói đến 100% chiều dài hàng đợi 0 max Xác suất loại bỏ các gói trong Tail Drop QUẢN LÝ HÀNG ĐỢI BẰNG THUẬT TOÁN RED Mối quan hệ giữa xác suất loại bỏ gói và kích thước hàng đợi trung bình: 1 Loại bỏ hoàn toàn các gói đến Maxp Loại bỏ các gói bị đánh... Hàng đợi 4 Lựa chọn gói Vòng tròn thứ ở hàng đợi Hàng đợi có ưu tự (Round Robin tiếp theo order) tiên cao Cổng ra 17 17 % 50 %17 %% Bộ lập lịch IP Router BẮT GIỮ VÀ ĐÁNH DẤU GÓI TIN Mỗi lớp lưu lượng đều có một giới hạn các cách xử sự trước khi đi vào mạng như giới hạn tốc độ các gói vào mạng như thế nào, số lượng các gói đến trong các khoảng thời gian lý thuyết: Token bucket Token bucket Token bucket... CHIẾM GIỮ HÀNG ĐỢI Chiếm giữ hàng đợi là hiện tượng các gói tin ở lâu trong hàng đợi mà chưa được xử lý Để giảm độ chiếm giữ hàng đợi có hai cách thực hiện : Thông Thông báo báo tắc tắc nghẽn nghẽn rõ rõ ràng ràng Loại Loại bỏ bỏ trước trước Việc các Trước khi quyết Việcloại loại bỏ cácgói gói Trước khibỏ quyết sẽ lãng phí sẽ gây gây lãng phí tài tài định loại phải định loạiraragói gói phải nguyên mạng. .. nguyên mạng sử dụng đặt ra hỏi nên đặt ra câu câu hỏisử nên để truyền được đểbỏ truyền được gói loại gói đơn loại bỏ gói để để đơngói đến đến router router trước trước khi khi giản giản việc việc quản quản lý lý nhận nhận thấy thấy có có tắc tắc và không ảnh và không ảnh nghẽn nghẽn.Một Mộtcách cáchthức thức hưởng nhiều đến hưởng nhiều được dụng thông đượcsử sử dụnglàlàđến thông các gói trong các gói