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多优先级队列分组调度研究

蒋维成  
【摘要】: 随着网络技术的发展,各种新的业务相继出现。这些业务在带宽和延迟等方面有着不同的要求。如何支持这些业务的QoS要求,是当前网络研究的一个热点。流量整形和分组调度都是实现网络QoS的重要内容。 本文对流量整形的常用方法:令牌桶算法,进行了研究,分析了令牌桶算法中各参数在流量整形中的作用,还讨论了IETF的两种令牌桶算法,单速率三色标记算法和双速率三色标记算法,在这些研究的基础上,提出了一种与调度器相配合的令牌桶算法的设想。 分组调度机制能保证不同业务的QoS要求。本文在分析相关调度算法的基础上,详细介绍了一种将优先级和时延相结合的动态优先级调度算法:PQBEDF(priority queue based on EDF)算法。同时提出了PQBEDF_R(PQBEDF_Re turn)算法。在PQBEDF_R算法中,为每个队列引入一个计数器,对队列处于最高优先级时获得的服务次数进行计数,并根据相应规则将队列的优先级返回到初始值。这样就避免了优先级长时间相同的可能,使优先级具有一定的相对性,从而为各业务提供既有一定保证又有所区别的服务,具有一定的公平性。 在以上研究的基础上,提出了结合令牌桶的PQBEDF_R算法。它为每个队列增设一个令牌桶来对数据流进行流量整形,经流量整形后再进行调度。根据调度器的需要对令牌桶算法作了适当的修改,在令牌桶之间引入了互相通讯的机制,根据缓冲队列中分组数目来对令牌桶的参数进行动态调整。文中对令牌桶与PQBEDF_R算法相结合的方法进行了模型设计,分析了性能。结合令牌桶的PQBEDF_R算法能限制各业务流对带宽的占用,有利于各流公平合理地共享网络资源,从而保证不同业务的服务质量。 最后,利用Opnet~(TM)10.0进行仿真实验,在实验的基础上分析PQBEDF算法、PQBEDF_R算法,以及结合令牌桶的PQBEDF_R算法等在公平性、分组丢失率和延迟等方面的性能,验证了上述理论。


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