Механизмы очередей используются в любом сетевом устройстве, где применяется коммутация пакетов - маршрутизаторе, коммутаторе локальной или глобальной сети, конечном узле [14].
Необходимость в очереди возникает в периоды временных перегрузок, когда сетевое устройство не успевает передавать поступающие пакеты на выходной интерфейс. Если причиной перегрузки является процессорный блок сетевого устройства, то необработанные пакеты временно помещаются во входную очередь, т. е. в очередь на входном интерфейсе. В случае, когда причина перегрузки заключается в ограниченной скорости выходного интерфейса (а она не может превышать скорость поддерживаемого протокола), то пакеты временно хранятся в выходной очереди.
Оценка возможной длины очередей в сетевых устройствах позволила бы определить параметры качества обслуживания при известных характеристиках трафика. Однако изменение очередей представляет собой вероятностный процесс, на который влияет множество факторов, особенно при сложных алгоритмах обработки очередей в соответствии с заданными приоритетами или путем взвешенного обслуживания разных потоков. Анализом очередей занимается специальная область прикладной математики - теория массового обслуживания (queuing theory), однако получить с ее помощью количественные оценки можно только для очень простых ситуаций, не соответствующих реальным условиям работы сетевых устройств. Поэтому служба QoS использует для поддержания гарантированного уровня качества обслуживания достаточно сложную модель, решающую задачу комплексно. Это делается с помощью следующих методов:
а) предварительное резервирование пропускной способности для трафика с известными параметрами (например, для средних значений интенсивности и величины блока пакетов);
б) принудительное профилирование входного трафика для удержания коэффициента нагрузки устройства на нужном уровне;
в) использование сложных алгоритмов управления очередями.
Чаще всего в маршрутизаторах и коммутаторах применяются следующие алгоритмы обработки очередей:
а) традиционный алгоритм FIFO;
б) приоритетное обслуживание (Priority Queuing), которое также называют «подавляющим»;
в) взвешенное справедливое обслуживание (Weighted Fair Queuing, WFQ).
Каждый алгоритм разрабатывался для решения определенных задач и поэтому специфическим образом воздействует на качество обслуживания различных типов трафика в сети. Возможно комбинированное применение этих алгоритмов.
Принцип алгоритма FIFO состоит в следующем. В случае перегрузки пакеты помещаются в очередь, а если перегрузка устраняется или уменьшается, пакеты передаются на выход в том порядке, в котором поступили («первым пришел - первым ушел», First In - First Out). Этот алгоритм обработки очередей по умолчанию применяется во всех устройствах с коммутацией пакетов. Он отличается простотой реализации и отсутствием потребности в конфигурировании, однако имеет принципиальный недостаток - дифференцированная обработка пакетов различных потоков невозможна. Очереди FIFO необходимы для нормальной работы сетевых устройств, но они не справляются с поддержкой дифференцированного качества обслуживания.
Рассмотри алгоритм PQ - очередь с приоритетами. Механизм приоритетной обработки трафика предусматривает разделение всего сетевого трафика на небольшое количество классов с назначением каждому классу некоторого числового признака - приоритета. Разделение на классы (классификация) может производиться разными способами.
Приоритеты могут назначаться не только коммутатором или маршрутизатором, но и приложением на узле-отправителе. Необходимо также учитывать, что каждое сетевое устройство может не согласиться с приоритетом, назначенным данному пакету в другой точке сети. В этом случае оно изменяет значение приоритета в соответствии с локальной политикой, хранящейся непосредственно на данном устройстве. Во избежание таких прецедентов следует использовать централизованные способы применения политики в сети, дабы обеспечить скоординированное функционирование устройств.
Пакеты могут разбиваться на очереди - классы по приоритетам в соответствии с типом сетевого протокола, например, IP, IPX или DECnet (заметим, что такой способ подходит только для устройств, работающих на втором уровне), на основании адресов получателя и отправителя и любых других комбинаций признаков, содержащихся в пакетах. Правила классификации пакетов на приоритетные классы являются составной частью политики управления сетью.
Проект кабельной линии связи на участке Пермь - Кузино железной дороги
В курсовом проекте приведены технические решения по следующим вопросам:
выбор системы организации кабельной магистрали; организация связи и цепей
автоматики ...
Расчет основных параметров радиоканала и радиопередающей части радиоканала
Приемопередающее
устройство - это источник и приемник радиочастотных колебаний в системах
радиосвязи, телевидения, радиолокации и других. Назначение приемоп ...
Программируемый формирователь последовательности импульсов с цифровой индикацией количества импульсов
Проектируемое устройство в готовом виде представляет собой отдельный прибор, основной функцией которого является формирование последовательности импульсов заданной частот ...