khảo sát cơ chế hàm đợi cần bằng trọng số WFQ trong quản lý QoS

Vì vậy ta thấy được với việc quan tâm tới chất lượng dịch vụ thì mạng thông tin này cầnthiết phải thích nghi với các tính năng như tốc độ cao, băng thông, đa phương tiện và phải thiếtlập

Hướng dẫn thực hiện: Ths Nguyễn Lê Mai Duyên

Khoa: Điện Tử Viễn Thông

Lớp: K18EVT

MSSV: 1821164793

Mục lục

LỜI NÓI ĐẦU 3

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ QoS 5

1.1 Khái niệm QoS 5

1.2 Các tham số để đánh giá chất lượng dịch vụ 6

1.2.1 Độ trễ khi truyền một gói tin quan trọng 6

1.2.2 Độ mất gói 6

1.2.3 Giá thây đổi của gói tin 7

1.2.4 Thông lượng của mạng 7

1.2.5 Độ khả dụng của mạng 7

1.3 Các ký thuật hàng đợi 7

1.3.1 Giới thiệu hàng đợi trong Router 7

1.3.2 Hàng đợi FIFO (First In First Out) 11

1.3.3 Hàng đợi ưu tiên PQ (Priority Queue) 11

1.3.4 Hàng đợi cân bằng FQ (Fair Queue) 13

1.3.5 Hàng đợi cân bằng có trọng số WFQ (Weighted Fair Queue) 14

CHƯƠNG 2 HÀNG ĐỢI CÂN BẰNG TRỌNG SỐ WFQ 16

2.1 Hành đợi WFQ 16

2.1.1 Mục đích chính hàng đợi WFQ 16

2.2 Kỹ thuật hàng đợi WFQ 18

CHƯƠNG 3: DEMO 23

3.1 Các thông số kỹ thật 23

3.2 Sơ đồ mạng 23

3.2.1 Tạo FPT, Video, VoIP trong Application Definition 24

3.2.2 Tạo FPT, Video, VoIP trong Profiile Definition 24

3.2.3 Thiết lập thông số cho FTP 24

3.2.4 Thiết lập thông số cho Video 25

3.2.5 Thiết lật thao số cho VoIP 25

3.3 Tín hiệu của IP , video, Voice 26

Nhận xét: 28

Kết luận 29

Tài liệu tham khảo 30

LỜI NÓI ĐẦU

Hiện nay nhu cầu sủ dụng internet của mọi người ngày càng nhiều Internet nó cho phép conngười có thể tiếp nhận thông tin từ xa như : có thể xem một bộ phim hay xem trực tiếp ở đâu

đó, nói chuyện với người ở rất xa, học trực tuyến….Bên cạnh đó mạng Internet còn rẻ hơnnhiều so với loại hình dịch vụ khác

Vì vậy ta thấy được với việc quan tâm tới chất lượng dịch vụ thì mạng thông tin này cầnthiết phải thích nghi với các tính năng như tốc độ cao, băng thông, đa phương tiện và phải thiếtlập được mạng thông tin có thể thoả mãn được tất cả các yêu cầu của mọi người.Tuy nhiên đểnâng cao chất lượng dịch vụ, đáp ứng được các yêu cầu của người sử dụng là một vấn đề cầnthiết cho các nhà quản lý mạng, đặc biệt là trong hoàn cảnh hiện nay khi các luồng thông tinngày càng đa dạng về chủng loại, đặc tính, mà yêu cầu chất lượng sử dụng thông tin thì ngàycàng khắt khe

QoS là khả năng của mạng để cung cấp dịch vụ tốt hơn cho lưu lượng mạng xácđịnh qua nhiều công nghệ mạng lớp dưới như Frame Relay, ATM, IP…và các mạng địnhtuyến Nói cách khác, nó là đặc tính của mạng cho phép phân biệt giữa các lớp lưu lượng khácnhau và xử lý chúng một cách khác nhau QoS cho phép cung cấp tốt hơn các dịch vụ đối vớicác luồng.Việc này được thực hiện bằng việc tăng độ ưu tiên của luồng này và giới hạn độ ưutiên của luồng khác Khi sử dụng các phương pháp điều khiển tắc nghẽn, ta có thể cố gắng làmtăng độ ưu tiên của luồng bằng cách sử dụng hàng đợi WFQ và các hàng đợi phục vụ theonhiều cách khác Phương pháp hàng đợi WFQ được sử dụng để tránh tắc nghẽn, tăng độ ưutiên bằng việc loại bỏ các luồng có độ ưu tiên thấp hơn Bắt giữ và định dạng cung cấp độ ưutiên cho một luồng bằng việc giới hạn độ thông qua của luồng khác

NP

QoS

CEQ CEQ

NP NP

B

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ QoS

1.1 Khái niệm QoS

Theo khuyến nghị E800 của ITU QoS được xem như: “Chất lượng dịch vụ viễn thông

là kết quả tổng hợp của các chỉ tiêu dịch vụ, thể hiện ở mức độ hài lòng của đối tượng sử dụngdịch vụ đó” Dịch vụ viễn thông là các hoạt động trực tiếp hoặc gián tiếp của các doanh nghiệpcung cấp cho khác hàng khả năng truyền, đưa và nhận các loại các thông tin thông qua mạnglưới viễn thông công cộng

Theo cisco thì: QoS là khả năng của mạng để cung cấp dịch vụ tốt hơn cho lưu lượngmạng xác định qua nhiều công nghệ mạng lớp dưới như Frame Relay, ATM, IP…và các mạngđịnh tuyến Nói cách khác, nó là đặc tính của mạng cho phép phân biệt giữa các lớp lưu lượngkhác nhau và xử lý chúng một cách khác nhau

Về cơ bản, QoS cho phép cung cấp tốt hơn các dịch vụ đối với các luồng.Việc này đượcthực hiện bằng việc tăng độ ưu tiên của luồng này và giới hạn độ ưu tiên của luồng khác Khi

sử dụng các phương pháp điều khiển tắc nghẽn, ta có thể cố gắng làm tăng độ ưu tiên củaluồng bằng cách sử dụng hàng đợi và các hàng đợi phục vụ theo nhiều cách Phương pháphàng đợi được sử dụng để tránh tắc nghẽn, tăng độ ưu tiên bằng việc loại bỏ các luồng có độ

ưu tiên thấp hơn Bắt giữ và định dạng cung cấp độ ưu tiên cho một luồng bằng việc giới hạn

độ thông qua của luồng khác Phương pháp này giới hạn các luồng lớn, ưu tiên xử lý các luồngnhỏ

Hình 1.1 Mô hình tổng quan QoS

Trong mô hình có cả chất lượng của từng mạng (NP) trên đường truyền từ đầu cuối

này tới đầu cuối kia Ta không nên nhầm lẫn hai khái niệm chất lượng dịch vụ và chất lượngmạng

QoS giúp cho các dịch vụ viễn thông và nhà cung cấp mạng đáp ứng được các nhu cầudịch vụ của khách hàng Còn NP được đo trực tiếp hiệu năng trên mạng không chịu ảnh hưởngcủa khách hàng và các thiết bị đầu cuối Thêm nữa các giá trị của QoS đo được rất khác so vớicác giá trị NP đo được do một kết nối từ đầu cuối A đến đầu cuối B có thể phải chuyển quanhiều kết nối trong mạng, hay phải qua rất nhiều mạng và các thiết bị đầu cuối Do đó để đođược QoS là rất khó Việc đo đạc NP đơn giản hơn nhiều

1.2 Các tham số để đánh giá chất lượng dịch vụ

 Jitter : Giá thay đổi của gói tin

1.2.1 Độ trễ khi truyền một gói tin quan trọng

Trễ và latency thuộc cùng một nhóm chỉ số thời gian để truyền tải một bit qua mạng từnguồn tới đích Hay nói theo cách khác thì latency là thời gian mà mạng lưu giữ gói tin khitruyền nó Hệ thống có thể chỉ là thiết bị đơn như một Router, hay là tập hợp các router và cácđường truyền Trễ được tạo ra do khoảng cách truyền, các lỗi, lỗi khôi phục, tắc nghẽn, khảnăng xử lý của mạng bao gồm truyền dẫn và các nhân tố khác Tóm lại latency đầu cuối là sựkết hợp của trễ truyền dẫn thông qua mỗi kết nối và trễ xử lý tại mỗi router

Có nhiều dịch vụ, đặc biệt là dịch vụ thời gian thực như truyền thông thoại bị ảnhhưởng rất nhiều bởi trễ Truyền thông tương tác gặp khó khăn khi độ trễ vượt quá 100-150 ms

vì khi trễ vượt quá 200 ms, người sử dụng sẽ thấy ngắt quãng và đánh giá chất lượng thoại ởmức thấp Có rất nhiều thành phần gây trễ trong mạng cần được tìm hiểu: trễ đóng gói, trễhàng đợi và trễ lan truyền

Trễ đóng gói: Là lượng thời gian thực hiện mã hoá /giải mã để chuyển đỏi hai chiều giữatương tự và số, thời gian thực hiện đóng gói và mở gói (xử lý tín hiệu số thành gói và ngược lại).Trễ lan truyền: Là lượng thời gian để thông tin truyền trên liên kết là dây đồng, sợi quang haykhông dây Nó cũng là hàm của tốc độ ánh sáng

Trễ hàng đợi: Được áp đặt vào các gói ở các điểm nghẽn trong lúc nó phải chờ đợi cho tới khiđược xử lý trong khi những gói khác được chuyển qua chuyển mạch hay dây dẫn Hay nói cáchkhác đây là thời gian gói tin chờ trong hàng đợi để đợi đến lượt mình được xử lý

1.2.2 Độ mất gói

Khi các gói truyền trong mạng không đến được phía thu, ta gọi đó là hiện tượng mấtgói Đây cũng là một tham số quan trọng của QoS Nó thường xảy ra khi xuất hiện tắc nghẽntrên đường truyền các gói, làm cho bộ đệm của router bị tràn Việc mất gói này gây ra mất mátthông tin phía thu, tạo ra trễ khi phải truyền lại các gói bị mất hay truyền thông tin thông báo,điều này làm giảm giá trị của các ứng dụng đa phương tiện và thậm chí gây tắc nghẽn trongmạng Thường thì độ mất gói ảnh hưởng nhiều tới dịch vụ IP telephony/VoIP hơn là các dịch

vụ dữ liệu Do trong khi truyền thoại thì việc mất nhiều bit hay gói gây ra hiện tượng nhảythoại gây khó chịu cho người sử dụng Trong truyền dữ liệu việc mất nhiều bit hay gói gây rahiện tượng không đều nhất thời trên màn hình song hình ảnh (video) sẽ nhanh chóng được xử

lý như trước Tuy nhiên nếu việc mất gói xảy ra theo dây truyền thì chất lượng của việc truyền

dẫn sẽ xuống cấp Tỉ lệ mất gói nhỏ hơn 5% cho chất lượng tối thiểu và nhỏ hơn 1% cho chấtlượng liên đài

1.2.3 Giá thây đổi của gói tin

Jitter là sự khác biệt về trễ của các gói khác nhau cùng trong một dòng lưu lượng.Biến động trễ có tần số cao gọi là jitter còn biến động trễ có tần số thấp gọi là wander Jitterchủ yếu là do thời gian xếp hàng của các gói liên tiếp trong trong một luồng và là vấn đềquan trọng nhất của QoS Các loại lưu lượng thời gian thực (như thoại) thường chịu đượcjitter Khác biệt trong thời gian đến của gói gây ra sự lên xưống của thoại Tất cả các hệthống truyền tải đều có jitter Khi jitter nằm trong khoảng dung sai được định nghĩa trước thì

nó không ảnh hưởng tới chất lượng dịch vụ Khi jitter quá nhiều thì có thể được xử lý bằng

bộ đệm, song nó lại làm tăng trễ bộ đệm Jitter phải nhỏ hơn 60 ms (cho chất lượng trungbình) 20 ms cho chất lượng trung kế

1.2.4 Thông lượng của mạng

Là tốc độ luồng thông tin qua mạng (tính bằng KB/s; MB/s…) Bình thường trong môitrường mạng LAN băng thông càng lớn càng tốt Đối với từng loại mạng khác nhau cho phéptốc độ luồng thông qua và kích thước gói tin khác nhau

1.2.5 Độ khả dụng của mạng

Là tỉ lệ thời gian mạng hoạt động Độ khả dụng đạt được thông qua sự kết hợp của độtin cậy thiết bị với khả năng sống của mạng Độ khả dụng là một tính toán xác suất

1.3 Các ký thuật hàng đợi

1.3.1 Giới thiệu hàng đợi trong Router

Lý thuyết hàng đợi nảy sinh một cách tự nhiên trong việc nghiên cứu các chuyển mạchkênh, và chuyển mạch gói Trong các mạng chuyển mạch kênh, cuộc gọi đến chuyển mạchngẫu nhiên, mỗi cuộc gọi sẽ giữ kênh trong một khoảng thời gian ngẫu nhiên nào đó Trongmạng chuyển mạch gói, các gói tin với các chiều dài khác nhau đi qua mạng, tài nguyên mạng(các chuyển mạch,kết nối sẽ được chia sẻ cho các gói) Các bản tin được định tuyến đến cácnode tiếp theo Thời gian sử dụng bộ đệm (trễ hàng đợi) là một vấn đề quan trọng trongtruyền dẫn thông tin Thời gian này phụ thuộc vào các thời gian xử lý, độ dài bản tin hay thờigian chờ xử lý khi chưa có tài nguyên sử dụng

Trong các ứng dụng tương tác và thời gian thực thì thời gian trả lời trung bình đượcxem như một tiêu chuẩn quan trọng còn trong các ứng dụng khác thì thông lượng lại là điềuquan trọng nhất Việc mô tả hàng đợi theo lý thuyết toán học rất phức tạp nên ta chỉ mô tảchúng theo mô hình đơn giản được sử dụng trong các mạng IP:

w=items wait Tw=wait time

q= items in queuing system

Tq = queuing time

Ts= service time P= utilization

arrivals

λ =arrival rate

Hình 1.2: Mô hình hàng đợi đơn giản trong mạng

Tin tức (có thể là gói tin hay bản tin) đến hệ thống để yêu cầu phục vụ Nếu server rỗithì gói tin sẽ được phục vụ ngay lập tức, ngược lại chúng sẽ được lưu giữ trong các hàng đợi.Khi rời khỏi hàng đợi các gói sẽ được xử lý

Các tham số cơ bản liên quan tới hàng đợi

vận tốc λ trên một đơn vị thời gian(s)

trên một đơn vị thời gianHiệu suất sử dụng

dịch vụ

lý,đo bằng P= λ /μ

tại tất cả các thời điểm t

Thứ nhất: được tính bằng tất cả thời gian góitin đến xử lý (bao gồm cả các gói không phảichờ trong hàng đợi)

Thứ hai: chỉ tính TB thời gian các gói tinphải chờ trong hàng đợi

server và thời điểm rời khỏi server

các gói đang được sử dụng và các gói đangchờ trong hàng đợi

Các gói đến hàng đợi với tốc độ thay đổi λ và đây là một quá trình poisson, thời giạphục vụ có phân bố mũ tốc độ μ (thực chất là thời gian trung bình mà các gói tin rời khỏi hàngđợi) Khi các gói đến hệ thống tăng thì hiệu suất sử dụng hệ thống cũng tăng, dẫn tới tắc nghẽn

có khả năng xảy ra Với p =1 thì các server bão hoà do đó tốc lớn nhất theo lý thuyết mà hệthống có thể xử lý được là:

λmax= 1/Ts

gian trả lời và những yêu cầu kích thước hàng đợi giới hạn tốc độ đầu vào của thông tin là 90% so với λmax theo lý thuyết

70-Tại các router và chuyển mạch trong phần lõi của kiến trúc các dịch vụ phân biệt củamạng Internet có các thuật toán lập lịch và quản lý hàng đợi Ngày nay kiến trúc dịch vụ phânbiệt bao gồm hàng đợi cân bằng có trọng số (WFQ) cùng kĩ thuật tách sớm có trọng số(WRED) Các kĩ thuật trên được sử dụng trong mạng Internet làm nhiệm vụ điều khiển tắcnghẽn và điều khiển luồng lưu lượng trong mạng Điều khiển tắc nghẽn là vấn đề quan trọngcần giải quyết trong việc truyền tin trong mạng Nó sử dụng hai cơ chế độc lập:

từ các nguồn đầu cuối tới đích

cấu hình từ trước và phân phối băng thông cho các kết nối

Hệ thống điều khiển vòng kín bao gồm các thuật toán nguồn được điều khiển bởi cácthuật toán kết nối Thuật toán nguồn này là bất kì giao thức nào được truyền tải trên mạngInternet (ví dụ: TCP, UDP, RTP) và chúng không nhất thiết phải có phản hồi đáp ứng với tắcnghẽn Các thuật toán điều khiển kết nối hay còn gọi là các thuật toán quản lý hàng đợi (hoặcquản lý hàng đợi tích cực AQM) Các thuật toán AQM bao gồm thuật toán loại bỏ đuôi, thuậttoán phát hiện sớm ngẫu nhiên (RED) Thuật toán AQM thực hiện việc báo hiệu tới nguồnbằng việc đánh dấu các gói, thông báo tắc nghẽn tường minh (ECN) hay loại bỏ các gói

Các thuật toán lập lịch vòng mở quyết định xem gói nào sẽ được gửi kế tiếp Thuật toánnày quyết định trật tự các gói truyền dẫn trên cơ sở trật tự sắp xếp các gói đến và các lớp lưulượng ưu tiên trong gói

Còn dịch vụ phân biệt sử dụng 3 bit trong tiêu đề mỗi gói để định nghĩa lớp Quá trìnhlập lịch của gói điều khiển trật tự truyền dẫn giống như phân bố băng thông tương ứng chomỗi lớp dịch vụ Lập lịch bao gồm các thuật toán liên quan tới hàng đợi: hàng đợi FIFO, hàngđợi cân bằng có trọng số WFQ, và các thuật toán lập lịch như: Thuật toán RR, thuật toán PS

Hình 1.3 : Tiến trình xử lý hàng đợi trong router

Để hiểu rõ về các hàng đợi được sử dụng trong có chế điều khiển tắc nghẽn ta phải trảlời các câu hỏi:

Router được xem như hộp lớn, trong đó có các thành phần thực hiện việc truyền thôngtin Trong ví dụ này ta xét router có 2 giao diện Gói tin đi từ mạng A tới mạng B Mạng Atiếp xúc với router qua giao diện IF0, mạng B tiếp xúc với router qua giao diện IF1 Sau khicác gói được đưa đến từ giao diện IF0 sẽ được đặt vào trong hàng đợi queue 0 (hàng đợi đầuvào) Tiếp theo các gói đi vào trong router và được định hướng tới router kế tiếp dựa trên địachỉ đích lưu giữ trong phần header của gói tin,một số gói tin đi ra từ hàng đợi queue 0 đượcđưa vào hàng đợi queue 1 kết nối với giao diện IF1 Hàng đợi queue1 còn gọi là hàng đợi đầu

ra

Có rất nhiều kĩ thuật hàng đợi: FIFO (first in first out), PQ (priority queue-hàng đợ ưutiên), FQ (fair queue-hàng đợi cân bằng) FIFO đây là kĩ thuật xếp hàng vào trước ra trước cơbản Các gói đến trước sẽ là các gói đầu tiên được xử lý Khi hàng đợi đầy và có tắc nghẽn xảy

ra thì các gói đến sẽ bị loại bỏ Hàng đợi FIFO dựa vào hệ thống đầu cuối để điều khiển tắcnghẽn thông qua cơ chế điều khiển tắc nghẽn Do loại hàng đợi này rất đơn giản nhiều khikhông điều khiển được tắc nghẽn nên ta thường xét các loại hàng đợi hiệu quả hơn: hàng đợi

ưu tiên(PQ), hàng đợi cân bằng (FQ), hàng đợi có trọng số (WQ)

1.3.2 Hàng đợi FIFO (First In First Out)

FIFO là hàng đợi mặc định được sử dụng trong hầu hết các router trên thế giới Hoạtđộng của FIFO Các gói đến từ các luồng khác nhau được đối xử công bằng bằng cách đưa vàocác hàng đợi theo trật tự đến (gói nào đến trước sẽ được đưa vào trước và được phục vụ trước)

Hình 1.4 : Hoạt động của hàng đợi FIFO Hàng đợi hoạt động như một nơi lưu giữ các gói để tránh việc loại bỏ các gói khôngcần thiết khi có dấu hiệu của tắc nghẽn Khi có tắc nghẽn xảy ra, và hàng đợi tràn thì tất cả cácgói đến sẽ bị loại bỏ Hàng đợi FIFO được sử dụng hầu hết trong các router, nó đơn giản dokhông phải định cấu hình cho nó mà chỉ việc sử dụng luôn Trong các router của cisco, khikhông có kế hoạch hàng đợi nào khác được cấu hình, thì tất cả các giao diện(ngoại trừ các giaodiện có tốc độ bằng hoặc nhỏ hơn luồng E1) đều sử dụng hàng đợi FIFO mặc định Tốc độ xử

lý gói phải nhanh hơn tốc độ các gói đến hàng đợi IF0 thì mới tránh được hiện tượng tắcnghẽn trong mạng (hàng đợi IF1 rỗng), khi tốc độ xử lý quá thấp hơn so với tốc độ các góivào, có nghĩa là tốc độ ra nhỏ hơn tốc gói vào (hàng đợi đầu ra dễ bị tràn) thì sẽ xảy ra tắcnghẽn khi có quá nhiều gói đi vào trong mạng, và khi vấn đề này xảy ra thì các gói đến sau sẽ

bị loại bỏ

1.3.3 Hàng đợi ưu tiên PQ (Priority Queue)

Kĩ thuật này được sử dụng trong trường hợp đa hàng đợi, mỗi hàng đợi có một mức ưutiên khác nhau, hàng đợi nào có mức ưu tiên cao nhất sẽ được ưu tiên phục vụ trước Khi cótắc nghén xảy ra thì các gói trong các hàng đợi có độ ưu tiên thấp sẽ bị loại bỏ Có một vấn đềđối với kĩ thuật này: khi các hàng đợi có độ ưu tiên cao quá nhiều thì các gói trong hàng đợi có

độ ưu tiên thấp sẽ không bao giờ được phục vụ Các gói được phân loại và được sắp xếp vàohàng đợi tuỳ thuộc vào thông tin bên trong các gói Tuy nhiên kĩ thuật này dễ bị lạm dụng bởingười sử dụng hay các ứng dụng do ấn định các độ ưu tiên không cho phép

Vậy PQ cho phép định nghĩa các luồng lưu lượng ưu tiên như thế nào trong mạng? Ta

có thể cấu hình các độ ưu tiên lưu lượng, có thể định nghĩa một loạt các bộ lọc trên cơ sở cácđặc điểm của gói qua router để sắp xếp các lưu lượng trong các hàng đợi Hàng đợi có độ ưutiên cao nhất sẽ được phục vụ trước cho đến khi hàng đợi rỗng, sau đó các hàng đợi có độ ưutiên thấp hơn sẽ được phục vụ lần lượt Câu hỏi đặt ra là PQ làm việc như thế nào? Trong quátrình truyền dẫn,các hàng đợi có độ ưu tiên cao được đối xử ưu tiên hơn các hàng đợi có mức

ưu tiên thấp hơn, hay nói cách khác các, lưu lượng quan trọng sẽ được gán các mức ưu tiêncao và lưu lượng có mức ưu tiên cao nhất được truyền trước, còn lại các lưu lượng ít quantrọng hơn Các gói được phân loại dựa trên các tiêu chuẩn phân loại của người sử dụng,vàđược đặt ở một trong số các hàng đợi đầu ra với các độ ưu tiên: độ ưu tiên cao, trung bình,bình thường (không được ưu tiên), ưu tiên thấp Các gói không được ấn định độ ưu tiên sẽđược đưa tới các hàng đợi bình thường Khi các gói được gửi tới giao diện đầu ra, các hàngđợi ưu tiên tại giao diện đó được quét các gói theo thứ tự độ ưu tiên giảm dần Hàng đợi có độ

ưu tiên cao nhất được quét đầu tiên, sau đó đến các hàng đợi trung bình và tiếp tục các hàngđợi có độ ưu tiên khác Gói đứng đầu hàng đợi có độ ưu tiên cao nhất được truyền đầu tiên.Thủ tục này được lặp lại mỗi khi có một gói được truyền Chiều dài lớn nhất của hàng đợiđược định nghĩa theo chiều dài giới hạn Khi một hàng đợi dài hơn chiều dài hàng đợi giới hạnthì các gói đến sau sẽ bị loại bỏ

Cơ chế hàng đợi đầu ra ưu tiên có thể được sử dụng để quản lý lưu lượng từ tất cả cácgiao thức trong mạng PQ cung cấp cách đối sử ưu tiên cho các luồng lưu lượng có độ ưu tiêncao, chắc chắn rằng các luồng lưu lượng then chốt khi qua các kết nối WAN sẽ đạt được độ ưutiên cao

Các gói được phân loại như thế nào trong kĩ thuật PQ

Danh sách ưu tiên là một tập các luật lệ mô tả các gói sẽ được ấn định các độ ưu tiênnhư thế nào trong các hàng đợi Ngoài ra nó cũng có thể mô tả độ ưu tiên mặc định hoặc giớihạn kích thước hàng đợi của các hàng đợi ưu tiên

Các gói được phân loại theo:

Tất cả các lưu lượng dùng để quản lý và điều khiển mạng đều được ấn định độ ưu tiêncao nhất để trong trường hớp có tắc nghẽn xảy ra thì chúng được ưu tiên truyền trước Các lưulượng không được ấn định mức ưu tiên nào thì được đưa vào các hàng đợi bình thường

PQ cung cấp thời gian đáp ứng nhanh hơn so với các kĩ thuật hàng đợi khác Mặc dù cóthể ấn định các độ ưu tiên cho các hàng đợi tại bất kì giao diện đầu nào nhưmg nó thườngđược sử dụng cho các lưu lượng có băng thông thấp

Để giải quyết vấn đề các hàng đợi có độ ưu tiên thấp không được xử lý khi có quánhiều hàng đợi có độ ưu tiên cao thì ta có thể sử dụng các kiểu hàng đợi khác: hàng đợi cânbằng có trọng số (WFQ) hay hàng đợi cân bằng (FQ), đơn giản hơn ta có thể sử dụng cơ chếđịnh dạng lưu lượng hay CAR để giới hạn tốc độ của lưu lượng có độ ưu tiên cao hơn PQ sửdụng định cấu hình tĩnh do đó nó không thể thích ứng với các mạng thay đổi Cơ chế xếp hàng

ưu tiên là cơ chế đơn giản, có thể cung cấp các lớp dịch vụ phân biệt và cần ít nhất hai hàngđợi FIFO

Lấy một ví dụ sau: cho các hàng đợi FIFO và ta sẽ ấn định các mức ưu tiên khác nhaucho chúng: mức ưu tiên cao, mức ưu tiên trung bình, mức ưu tiên bình thường, mức ưu tiênthấp

Hình 1.5: Cơ chế làm việc của PQ

Sau đó cần hai cơ chế sau:

xem gói nào nên được đưa vào hàng đợi nào

cao nhất sau đó đến các hàng đợi trung bình, tiếp theo là các hàng đợi trung bình,cuối cùng là hàng đợi có độ ưu tiên thấp Các hàng đợi được phục vụ cho tới khinào không còn gói nào trong chúng thì lúc đó bộ lập lịch mới chuyển sang hàng đợikhác

1.3.4 Hàng đợi cân bằng FQ (Fair Queue)

Kĩ thuật này giải quyết vấn đề một số hàng đợi không được phục vụ trong một thời giandài do tài nguyên dùng để phục vụ cho các hàng đợi có độ ưu tiên cao hơn Thuật toán RoundRobin trong lập lịch được dùng để phục vụ tất cả các hàng đợi một cách công bằng Kĩ thuật

này ngăn chặn một số nguồn dùng quá nhiều tài nguyên của mạng mà không chia sẻ cho cácnguồn khác Các vấn đề có thể xảy ra khi các gói có chiều dài thay đổi, và các hàng đợi chỉđược cho phép giải phóng một gói tại một thời điểm Lược đồ định hướng một byte có thểđược sử dụng để cân bằng các hàng đợi Thêm vào đó một số hàng đợi có thể bị đầy hơn cáchàng đợi khác và chúng yêu cầu phải được phục vụ nhiều hơn nhưng kĩ thuật hàng đợi cânbằng sẽ phục vụ mỗi hàng đợi công bằng

1.3.5 Hàng đợi cân bằng có trọng số WFQ (Weighted Fair Queue)

Thuật toán hàng đợi cân bằng có trọng số là một thuật toán nằm trong họ các thuật toánhàng đợi cân bằng (FQ) Kĩ thuật này được xem là sự phối hợp của hai kĩ thuật hàng đợi cânbằng và hàng đợi ưu tiên Tất cả các hàng đợi đều được phục vụ do đó có thể tránh được tìnhtrạng bỏ đói hàng đợi, tuy nhiên sẽ có một số hàng đợi được ưu tiên phục vụ nhiều hơn Mộttrọng số sẽ được gán cho một số hàng đợi để ấn định chỉ số ưu tiên cao hơn cho chúng

Hình 1.6 : Hoạt động của hàng đợi WFQ

Ví dụ: có một hàng đợi sẽ chiếm một nửa băng thông khả dụng, nửa băng thông còn lại sẽ chiacho các hàng đợi còn lại Lưu lượng có thể được ưu tiên tuỳ theo các gói được đánh dấu, địachỉ IP đích, địa chỉ IP nguồn hay số cổng, thông tin trong trường TOS của phần tiêu đề gói tin

IP WFQ đánh các trọng số cho các luồng lưu lượng do đó các lưu lượng có mức băng thôngthấp sẽ đạt được các mức ưu tiên bằng nhau Nếu các hàng đợi có mức ưu tiên cao không được

sử dụng thì các lưu lượng có mức ưu tiên thấp sẽ sử dụng các hàng đợi đó Điều này ngăn cảncác lưu lượng có băng thông cao giành lấy các tài nguyên đã được chia sẻ Tính năng quan trọngcủa kĩ thuật này là việc di chuyển các lưu lượng tương thích thời gian thực lên trước hàng đợi và

chia sẻ một cách công bằng băng thông còn lại với các hàng đợi khác

Khi các gói đến nó sẽ được phân loại bởi bộ phân loại và được ấn định tới một cửa Cửanày là một thực thể của hàng đợi mà cùng với các cửa khác được sắp xếp theo trật tự của thuậttoán round robin có trọng số Chỉ theo cách này thì dịch vụ mới thực sự được đối sử công bằngcho mỗi hàng đợi Chìa khoá của sự phân loại là đàm thoại, điều này có nghĩa là việc thể hiện