Mục đớch của QoS là cung cấp cỏc dịch vụ giao nhận thụng tin tin cậy cho những lớp hay loại lưu lượng nào đú mà khụng quan tõm tới cỏc loại lưu lượng khỏc đang cựng ở trong mạng. Tuyến đường mà gúi phải đi qua để đến đớch là một chuỗi cỏc tuyến link và nỳt mạng (router hoặc switch). Do đú vấn đề trước tiờn phải quan tõm là quỏ trỡnh lưu và chuyển gúi tại cỏc nỳt mạng diễn ra như thế nàọ
Với một route truyền thống điều quan tõm nhất của nú là cần gửi gúi đi đõụ Quyết định chuyển gúi dựa trờn địa chỉ đớch của mỗi gúi và thụng tin trong bảng định tuyến của router. Nhưng những router cần cho mạng cú đảm bảo chất lượng dịch vụ thỡ phải điều khiển thời điểm gửi gúi tức là quan tõm khi nào cần gửi gúị Sau đõy ta xem xột sõu hơn những thành phần của router ảnh hưởng tới thời điểm chuyển gúị Mỗi router là một điểm hội tụ hay phõn kỡ của một gúị Trong phần lớn cỏc mạng, lưu lượng đến theo từng đợt thay đổi thất thường. Rất hay xảy ra trường hợp nhiều đợt gúi đến từ cỏc tuyến vào khỏc nhau đến cựng một tuyến ra (mà bản thõn tuyến ra chỉ cú dung lượng hữu hạn) làm cho router nhận được số gúi vượt quỏ khả năng phõn phỏt tức thời của nú. Vớ dụ lưu lượng hội tụ từ nhiều tuyến Ethernet 100Mbps dễ dàng vượt quỏ dung lượng 155Mbps/STM-1 của tuyến rạ Để đối phú với trường hợp này, tất cả cỏc router đều cú cỏc bộ đệm bờn trong(cỏc hàng đợi-queues) để lưu trữ những gúi thừa khi chỳng cú thể được chuyển . Khi đú cỏc gúi này sẽ chịu thờm độ trễ, hay cú thể núi router chịu mọt sự ứ nghẽn tức thời . Trễ của gúi từ nguồn tới đớch bao gồm nhiều thành phần nhưng phần trễ do bộ đệm kể trờn rất thất thường, nú thay đổi ngay cả giữa cỏc gúi tới đớch.
Ngoài ra khi hết dung lượng bộ đệm thỡ gúi đến phải bị huỷ và tỉ lệ mất gúi cũng là một yếu tố khụng thể kiểm soỏt được. Với cỏc hàng đợi vào trước- ra trước sẽ khụng cú cỏc cơ chế để phõn tỏch cỏc loại lưu lượng khỏc nhau, lưu lượng này sẽ ảnh hưởng tới chất lượng dịch vụ của lưu lượng kia khi vượt qua cựng một hàng đợị Một số loại lưu lượng (như những kết nụi TCP truyền điện tử-email) chịu được trễ tốt hơn việc mất gúi thỡ muốn cỏc hàng đợi dàị Tuy nhiờn cú những loại (như UDP mang tớn hiệu voice ) muốn hàng đợi càng ngắn càng tốt, những gúi bị giữ lõu (trễ lớn) nờn được huỷ bỏ vỡ khụng cũn cần thiết nữa .
Hinh 2. 1 :Hàng đợi vào trước ra trước trong router
Để giải quyết vấn đề trờn người ta đưa ra cơ chế Classification, Queuing, Scheduling.
Thay vỡ chỉ cú một hàng đợi phục vụ cho mọi loại lưu lượng, người ta sử dụng nhiều hàng đợi (với dung lượng và chớnh sỏch huỷ gúi khỏc nhau) phự hợp với yờu cầu chất lượng dịch vụ của từng lớp lưu lượng cần phục vụ. Classification thực hiện phõn loại gúi và chỉ định hàng đợi phự hợp cho từng gúị Cỏc hàng đợi vẫn phải chia sẻ cựng một dung lượng tuyến ra (output link) hữu hạn, cần một cơ chế đặt ra lịch phục vụ (Scheduling) từng hàng đợi (để chuyển gúi từ cỏc hàng đợi ra outputlink). Cỏc router như vậy gọi là kiến trỳc CQS.
Hỡnh 2. 2 Classify, Queue, Schedule trong router
Vớ dụ thực tế của việc xử lý CQS rất hiệu quả trong ngành cụng nghiệp hàng khụng. Cỏc khu vực đăng kớ đi mỏy bay sử dụng dạng kiến trỳc CQS để cung cấp cỏc mức dịch vụ cho cỏc lớp khỏch hàng khỏc nhaụ Thời điểm tắc nghẽn được miờu tả bằng việc tập hợp cỏc tỏc nhõn cú thể xử lý cho cỏc hành khỏch một cỏch nhanh nhất cú thể ở một tốc độ vừa phải khụng đổi(khụng xột đến thời gian xử lý cho những hành khỏch khú tớnh). Tốc độ kết nối của thời điểm tắc nghẽn được tớnh bằng tổng cỏc tốc độ xử lý của cỏc tỏc nhõn đối với cỏc hành khỏch đăng kớ đi mỏy baỵ (Hóng hàng khụng cú thể thờm hoặc chuyển cỏc tỏc nhõn để làm thay đổi tốc độ này). Cỏc hành khỏch đến đăng kớ đi
Cổng ra M Hàng đợi FIFO . . . . Cổng 1 Cổng n
Chiều dài L gúi
Cổng ra M Hàng đợi . . . . Cổng 1 Cổng N Hàng đợi Hàng đợi . . . Phõn loại(Classify) Schedule
mỏy bay là một quỏ trỡnh bựng nổ, nú cú thể kộo dài hàng giờ trước lịch trỡnh khởi hành của mỏy baỵ Hầu hết chỳng ta đều biết đến cỏc hàng đợi được xõy dựng cho cỏc hành khỏch đến đột ngột. Nếu cú nhiều hành khỏch đến, thỡ cú thể cú hành khỏch phải đợi khỏ lõu mới đến lượt mỡnh được đăng kớ đi mỏy baỵ Cỏc cụng ty hàng khụng sẽ thực hiện việc cung cấp dịch vụ đăng kớ đi mỏy bay cho những hành khỏch đúng phớ bảo hiểm của họ. Để làm được điều đú, cỏc đường line riờng phải được thiết lập trước cho cỏc tỏc nhõn đăng kớ đi mỏy baỵ Việc phõn loại hành khỏch vào hàng đợi phự hợp là một cỏch. Thỉnh thoảng cỏc cụng ty hàng khụng sẽ chuyển nú tới hành khỏch để họ tự lựa chọn hàng đợi phự hợp; ở cỏc lần khỏc đại diện của cụng ty hàng khụng sẽ thực hiện kiểm tra vộ và đưa mọi người vào hàng đợi phự hợp với vộ của họ hoặc vào lớp những người bay thường xuyờn. Cỏc giỏ trị tại đõy bộ phõn loại khụng cần phải ghi thành một phần thụng tin riờng, nú chỉ cú tỏc dụng nõng tầm quan trọng của thụng tin lờn mà thụị Vớ dụ, tuy rằng nhận thực của cỏc hành khỏch (tờn) là rất quan trọng trong quỏ trỡnh đăng kớ đi mỏy bay, tờn của mọi người rất nhiều nhưng nú lại khụng ảnh hưởng tới nhiệm vụ của hàng đợi trong quỏ trỡnh đăng ký đi mỏy baỵ Việc lụi kộo hành khỏch từ một trong cỏc hàng đợi là kết quả quyết định của bộ lập lịch. Đặc biệt, cỏc tỏc nhõn đăng kớ đi mỏy bay được thiết kế chuyờn dụng cho mỗi hàng đợi(lớp hành khỏch), cung cấp tốc độ dịch vụ tối thiểu mà khụng chỳ ý tới sự ảnh hưởng của cỏc hàng đợi khỏc. Để đạt được hiệu suất sử dụng cho cỏc tỏc nhõn, khi một hàng đợi cú độ ưu tiờn cao rỗng, cỏc tỏc nhõn thường kết hợp xử lý cho cỏc hành khỏch ở cỏc hàng đợi cú độ ưu tiờn thấp. Bằng cỏch phõn phối thớch hợp cỏc tỏc nhõn đăng kớ đi mỏy bay, cỏc hành khỏch cú phớ bảo hiểm được qua nhanh hơn (cỏc line ngắn và vỡ thế biến động trễ thấp) và cú thể dự đoỏn (jitter thấp) dịch vụ đăng kớ đi mỏy bay sẽ thấp hơn trong cỏc lớp đú.
Kiến trỳc CQS bao gồm ba phần chớnh là :
• Phõn loại
• Quản lý hàng đợi
• Lập lịch
Tuy nhiờn đồ ỏn này chỉ nghiờn cứu về phần lập lịch . Nội dung của phần lập lịch sẽ được xột trong chương 3.