Kỹ thuật lập lịch cơ bản sử dụng trong bộ định tuyến gồm có: Hàng đợi FIFO; Hàng đợi ưu tiên PQ; hàng đợi cân bằng FQ; hàng đợi quay vòng trọng số WRR; hàng đợi cân bằng trọng số WFQ và hàng đợi dựa theo lớp cân bằng trọng số CBQ.
i) Hàng đợi FIFO
Hàng đợi vào trước - ra trước FIFO là kỹ thuật hàng đợi ngầm định, các gói tin đến được đưa vào trong một hàng đợi đơn và được gửi ra đầu ra theo đúng thứ tự. FIFO đối xử với tất cả các gói theo cùng một cách, không cần sử dụng thuật toán điều khiển, vì
vậy nó rất thích hợp với mạng nỗ lực tối đa (Best effort). Mặt khác FIFO không thể cung cấp các dịch vụ phân biệt và tất cả các luồng lưu lượng đều bị suy giảm chất lượng khi có tắc nghẽn xảy ra.
ii) Hàng đợi ưu tiên PQ
Trong hàng đợi ưu tiên PQ, N hàng đợi được tạo ra với các mức ưu tiên từ 1 tới N. Thứ tự lập lịch được xác định bởi thứ tự ưu tiên và không phụ thuộc vào vị trí của gói tin. Các gói trong hàng đợi thứ j được xử lý khi không còn gói nào trong hàng đợi có thứ tự cao hơn (các hàng đợi từ 1 tới (j-1)).
Hình 2.20. Hàng đợi ưu tiên PQ
Hàng đợi ưu tiên có ưu điểm là cung cấp phương tiện đơn giản nhất để phân biệt lớp lưu lượng. Nhược điểm của hàng đợi ưu tiên là luôn hướng tới xử lý mức ưu tiên cao, nên các hàng đợi có mức ưu tiên thấp có thể không có cơ hội để gửi gói đi.
iii) Hàng đợi cân bằng FQ
Trong hàng đợi cân bằng FQ các gói tin đến được phân loại thành N hàng đợi. Mỗi một hàng đợi nhận 1/N băng thông đầu ra. Bộ lập lịch kiểm tra các hàng đợi theo chu kỳ và bỏ qua các hàng đợi rỗng. Mỗi khi bộ lập lịch tới một hàng đợi, một gói tin được truyền ra khỏi hàng đợi. Nếu một hàng đợi mới được thêm vào N hàng đợi có trước đó, bộ lập lịch tự động đặt lại băng thông theo thực tế bằng 1/(N+1). Đơn giản chính là ưu điểm của hàng đợi cân bằng.
Nhược điểm chính của hàng đợi cân bằng là:
Khi băng thông đầu ra được chia thành N hàng đợi 1/N, nếu các lớp lưu lượng đầu vào có yêu cầu băng thông khác nhau, thì FQ không thể phân bố lại được băng thông của đầu ra để đáp ứng yêu cầu đầu vào.
Khi kích thước gói không được quan tâm trong FQ, kích thước các gói sẽ ảnh hưởng đến phân bố băng thông thực tế, thậm chí bộ lập lịch vẫn hoạt động đúng trên cơ sở công bằng, các hàng đợi có gói kích thước lớn sẽ chiếm nhiều băng thông hơn các hàng đợi khác.
Hình 2.21. Hàng đợi cân bằng FQ
iv) Hàng đợi quay vòng trọng số WRR
Hàng đợi quay vòng theo trọng số WRR chia băng thông cổng đầu ra với các lớp lưu lượng đầu vào phù hợp với băng thông yêu cầu.
Hình 2.22. Hàng đợi quay vòng theo trọng số WRR
Các luồng lưu lượng đầu vào được nhóm thành m lớp tương ứng với trọng số được xác định bởi băng thông yêu cầu. Tổng các trọng số của các lớp bằng 100%.
m i i = 1
W100%
(2.4)
Trong đó, m là số lớp lưu lượng; Wi là % trọng số của lớp i.
Các luồng lưu lượng riêng được lập lịch theo nguyên tắc hàng đợi cân bằng FQ đối với một lớp. Đặt số lượng các hàng đợi FQ trong lớp i là Ni, tổng số hàng đợi FQ trong lược đồ WRR được tính theo công thức 2.5 sau đây:
1 WRR m i i TotalFQ N (2.5)
Hàng đợi quay vòng theo trọng số WRR gồm hai lớp lập lịch quay vòng:
Bộ lập lịch thứ nhất chỉ tới các lớp trong khoảng từ lớp 1 đến lớp m.
Khi bộ lập lịch dừng lại tại một lớp, bộ lập lịch quay vòng thứ 2 sẽ quay vòng trong các hàng đợi FQ.
Băng thông cổng đầu ra tính theo % được 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 đợi FQ trong lớp i, thời gian cho các hàng đợi là cân bằng, vì vậy lượng thời gian cho một hàng đợi trong Ni hàng đợi là (1/Ni). Trọng số cho mỗi một hàng đợi FQ được tính như sau:
ij i i
W = W * (1/N ) (2.6)
trong đó Wij là trọng số của hàng đợi thứ j trong lớp i; Wi là trọng số lớp i. Từ (2.6), ta có thể viết lại Wi = Wij * Ni, hay:
i
N
j = 1
W = W (2.7)
Trọng số của lớp i sẽ được 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 đầu ra. Đây chính là cải thiện của WRR so với FQ nhằm tránh nhược điểm đầu của FQ.
v) Hàng đợi cân bằng trọng số WFQ và hàng đợi cân bằng trọng số phân lớp CBWFQ
Mặc dù WRR đã chỉ ra được cách khắc phục nhược điểm thứ nhất của hàng đợi cân bằng FQ nhưng WRR chưa giải quyết được ảnh hưởng của kích thước gói tin đối với băng thông chia sẻ. Tiếp cận hàng đợi cân bằng trọng số WFQ cũng nhằm cải thiện nhược điểm thứ hai của hàng đợi FQ. Giống như hàng đợi FQ, lưu lượng đầu vào được nhóm m hàng đợi. Tuy nhiên, băng thông cổng đầu ra được phân bổ tới m hàng đợi theo trọng số được xác định bởi các yêu cầu băng thông của lớp lưu lượng thay vì chia đều.
Hàng đợi cân bằng trọng số phân lớp CB-WFQ tương tự như hàng đợi quay vòng theo trọng số WRR, sự khác biệt cơ bản của CB-WFQ so với WRR là cách sử dụng cơ chế cân bằng theo trọng số tại các lớp i thay vì sử dụng cơ chế hàng đợi cân bằng. Tiếp cận này theo hướng mềm hoá hơn nữa đối với các yêu cầu băng thông không đồng nhất.