Một số kỹ thuật lập lịch cơ bản sử dụng trong bộ ñịnh tuyến ñược trình bày trong mục này gồm có: Hàng ñợi FIFO; Hàng ñợi ưu tiên PQ; hàng ñợi cân bằng FQ; hàng ñợi quay vòng trọng số WRR; hàng ñợi cân bằng trọng số WFQ và hàng ñợi dựa theo lớp cân bằng trọng số CBQ.
(i) Hàng ñợi FIFO
Hàng ñợi vào trước – ra trước FIFO là kỹ thuật hàng ñợi ngầm ñịnh, các gói tin ñến ñược ñưa vào trong một hàng ñợi ñơn và ñược gửi ra ñầu ra theo ñúng thứ tự. FIFO là kiểu hàng ñợi ñơn giản nhất không cần sử dụng thuật toán ñiều khiển. FIFO ñối xử với tất cả các gói theo cùng một cách, vì vậy nó rất thích hợp với mạng nỗ lực tối ña. Mặt khác FIFO không thể cung cấp các dịch vụ phân biệt và tất cả các luồng lưu lượng ñều bị suy giảm chất lượng khi có tắc nghẽn xảy ra.
(ii) Hàng ñợi ưu tiên PQ
Hàng ñợi FIFO ñặt tất cả các gói tin vào trong một hàng ñợi ñơn bất kể lớp lưu lượng nào. Một cách ñơn giản ñể tạo ra sự phân biệt lớp lưu lượng là sử dụng hàng ñợi ưu tiên PQ. Trong PQ, N hàng ñợi ñược tạo ra như trong hình 2.19 với các mức ưu tiên từ 1 tới N. Thứ tự lập lịch ñược xác ñịnh bởi thứ tự ưu tiên và không phụ thuộc vào vị trí của gói tin. Các gói trong hàng ñợi thứ j ñược xử lý khi không còn gói nào trong hàng ñợi có thứ tự cao hơn (Các hàng ñợi từ 1 tới (j-1)).
Hình 2.19: Hàng ñợi ưu tiên PQ
Giống như FIFO, hàng ñợi ưu tiên có ưu ñiểm là rất ñơn giản: nó cung cấp phương tiện ñơn giản nhất ñể phân biệt lớp lưu lượng. Nhược ñiểm của hàng ñợi ưu tiên là PQ luôn hướng tới xử lý mức ưu tiên cao, nên các hàng ñợi có mức ưu tiên thấp có thể không có cơ hội ñể gửi gói ñi.
(iii) Hàng ñợi cân bằng FQ
Hàng ñợi cân bằng còn ñược gọi là hàng ñợi dựa trên luồng lưu lượng, trong FQ các gói tin ñến ñược phân loại thành N hàng ñợi. Mỗi một hàng ñợi nhận 1/N băng thông ñầu ra. Bộ lập lịch kiểm tra các hàng ñợi theo chu kỳ và bỏ qua các hàng ñợi rỗng. Mỗi khi bộ lập lịch tới một hàng ñợi, một gói tin ñược truyền ra khỏi hàng ñợi.
Hàng ñợi cân bằng rất ñơn giản, nó không yêu cầu một kỹ thuật chỉ ñịnh băng thông phức tạp nào. Nếu một hàng ñợi mới ñược thêm vào N hàng ñợi có trước ñó, bộ lập lịch tự ñộng ñặt lại băng thông theo thực tế bằng 1/(N+1). ðơn giản chính là ưu ñiểm của hàng ñợi cân bằng.
Hình 2.20: Hàng ñợi cân bằng FQ
Hàng ñợi cân bằng có hai nhược ñiểm chính. ðầu tiên, khi băng thông ñầu ra ñược chia thành N hàng ñợi 1/N, nếu các lớp lưu lượng ñầu vào có yêu cầu băng thông khác nhau, thì FQ không thể phân bố lại ñược băng thông của ñầu ra ñể ñáp ứng yêu cầu ñầu vào. Thứ hai, khi kích thước gói không ñược quan tâm trong FQ, kích thước các gói sẽ ảnh hưởng ñến phân bố băng thông thực tế, thậm chí bộ lập lịch vẫn hoạt ñộng ñúng trên cơ sở công bằng, các hàng ñợi có gói kích thước lớn sẽ chiếm nhiều băng thông hơn các hàng ñợi khác.
(iv) Hàng ñợi quay vòng theo trọng số (WRR)
Hàng ñợi quay vòng theo trọng số WRR ñược ñưa ra nhằm giải quyết hai nhược ñiểm của hàng ñợi cân bằng FQ. WRR chia băng thông cổng ñầu ra với các lớp lưu lượng ñầu vào phù hợp với băng thông yêu cầu. Nguyên lý hoạt ñộng của WRR ñược chỉ ra trên hình 2.21. Các luồng lưu lượng ñầu vào ñược nhóm thành m lớp tương ứng với trọng số ñược xác ñịnh bởi băng thông yêu cầu. Tổng các trọng số của các lớp bằng 100%.
i 1 W 100% m i= = ∑ (ct 2.4) Trong ñó: m là số lớp lưu lượng, Wi là % trọng số của lớp i.
Với mỗi một lớp, các luồng lưu lượng riêng ñược lập lịch theo nguyên tắc hàng ñợi
cân bằng FQ. ðặt số lượng các hàng ñợi FQ trong lớp i là Ni, tổng số hàng ñợi FQ trong
lược ñồ WRR ñược tính theo công thức 2.5 sau ñây :
1WRR m i WRR m i i TotalFQ N = − =∑ (ct 2.5)
Như chỉ ra trên hình 2.21, hàng ñợi quay vòng theo trọng số WRR gồm hai lớp lập lịch
quay vòng.
Bộ lập lịch quay vòng chỉ tới các lớp trong khoảng từ lớp 1 ñến lớp m, ñây ñược coi là lớp lập lịch thứ nhất.
Khi bộ lập lịch dừng lại tại một lớp, bộ lập lịch quay vòng thứ hai sẽ quay vòng
trong các hàng ñợi FQ.
Băng thông cổng ñầu ra tính theo % ñược gán vào lớp i, trọng số của lớp i (Wi) thể
hiện lượng thời gian tiêu tốn của bộ lập lịch cho lớp i. Ví dụ, Wi=20% có nghĩa là bộ lập
lịch sẽ tiêu tốn 20% chu kỳ thời gian quay vòng cho lớp i. Với các hàng ñợi FQ trong lớp
i, thời gian cho các hàng ñợi là cân bằng, vì vậy lượng thời gian cho một hàng ñợi trong
Ni hàng ñợi là (1/Ni). Trọng số cho mỗi một hàng ñợi FQ ñược tính như sau:
Wij = Wi x (1/Ni)
(ct 2.6) (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Hình 2.21: Hàng ñợi quay vòng theo trọng số WRR
Theo công thức 2.6 ta có thể viết lại thành Wi = Wij x Ni hay:
i ij 1 W i W N j= =∑ (ct 2.7)
Trọng số của lớp i sẽñược tính bằng tổng các yêu cầu lưu lượng trong lớp i. WRR sử
dụng Wi thay cho 1/m như trong trường hợp FQ, tạo ra m lớp lưu lượng khác nhau tại các
cổng ñầu ra. ðây chính là cải thiện của WRR so với FQ nhằm tránh nhược ñiểm ñầu của FQ.
(iv) Hàng ñợi cân bằng trọng số (WFQ) và Hàng ñợi cân bằng trọng số phân lớp CB- WFQ.
Mặc dù WRR ñã chỉ ra ñược cách khắc phục nhược ñiểm thứ nhất của hàng ñợi cân
bằng FQm nhưng WRR chưa giải quyết ñược ảnh hưởng của kích thước gói tin ñối với
băng thông chia sẻ. Tiếp cận hàng ñợi cân bằng trọng số WFQ cũng nhằm cải thiện
nhược ñiểm thứ hai của hàng ñợi FQ. Giống như hàng ñợi FQ, lưu lượng ñầu vào ñược
nhóm m hàng ñợi. Tuy nhiên, băng thông cổng ñầu ra ñược phân bổ tới m hàng ñợi theo
trọng sốñược xác ñịnh bởi các yêu cầu băng thông của lớp lưu lượng thay vì chia ñều.
Hàng ñợi cân bằng trọng số phân lớp CB-WFQ tương tự như hàng ñợi quay vòng theo
bằng theo trọng số tại các lớp i thay vì sử dụng cơ chế hàng ñợi cân bằng. Tiếp cận này
theo hướng mềm hoá hơn nữa ñối với các yêu cầu băng thông không ñồng nhất.