在CICQ交换结构下实现分布式的输入排队DRR分组公平调度

传统的基于crossbar的输入排队交换结构在提供良好的QoS方面存在很大的不足,而CICQ(combined input and crosspoint buffered queuing)交换结构与传统的交换结构比,不但能在各种输入流下提供接近输出排队的吞吐率,而且能提供良好的QoS支持。基于CICQ结构,提出了在输入排队条件下实现基于流的分布式DRR分组公平调度算法的方案,并通过仿真验证了这一方案的有效性。     

一种用于QoS控制的报文分组调度与丢弃算法

提出了一种用于Internet中服务质量控制的报文分组调度与丢弃算法.该方法根据用户要求的服务质量(quality of service,简称QoS)参数和多媒体应用的类型以及等待时间等因素,综合调度路由器中所到达的报文分组和分配缓冲,使其能够满足用户所要求的服务质量.计算机模拟表明,该算法的转发性能等指标要优于当前常用的调度算法——加权公平队列法(weighted fair queuing,简称WFQ),从而提高了网络传输多媒体信息的能力.     

高速IP路由器中输入排队调度算法综述

高速IP路由器一般采用基于定长信元的交换结构,其可扩展性和性能分别受排队策略和调度算法的影响.基于输入排队策略的路由器具有良好的可扩展性,但需要一个有效的调度算法的支持,才能保证吞吐率和延迟等性能.主要讨论输入排队调度算法,将现有的调度算法分为4类:最大(无权重)匹配、最大权重匹配、稳定婚姻匹配和确定型调度.对每一类算法,从技术特点和性能指标两个方面进行比较和分析.最后给出了输入排队调度算法的发展趋势.     

一种带加权调整的公平排队算法

文章提出一种可应用于路由服务器的排队算法:带加权调整的公平排队算法。该算法在逐包调度和低运算量的基础上,动态调整每个输入流队列的加权值,相比其他路由器排队算法,获得更为公平的网络带宽共享。     

基于漏桶+WFQ的QoS调度策略分析

提出了为网络多媒体应用程序提供服务质量(QoS)保障的4条基本原则与网络分组流管理的标准,分析了带权公平排队(WFQ)规则与漏桶管理机制,进一步深入讨论了将漏桶管理机制与WFQ规则结合的方式,为若干个不同的网络数据流在提供QoS的前提下公平合理地共享一定的网络带宽资源,提出了一种可行的方案,最后对漏桶+带权公平排队的调度管理方式中分组在WFQ队列中将经历的最大延迟时间进行了分析与证明.     

基于时延Max-Min相似的多路径公平带宽分配

多路径传输可以提高网络性能,同时也使资源分配的公平性问题复杂化,单路径下能够良好工作的诸多机制无法轻易移植到多路径环境中。根据带宽分配和排队分组、排队时延的内在联系,提出了时延相似性的概念。设计了一种端到端分布式带宽分配算法,将流和传输路径两个层面的控制相分离,动态调整流的排队分组在其各传输路径上的分配,达到相似排队时延,进而实现公平带宽分配。在单瓶颈限定下证明了相似排队时延为公平带宽分配的充分条件。最后,通过两组仿真实验验证了算法的有效性。     

基于堆排序的PQ+CBWFQ路由器排队调度算法

研究具有QoS特征、易于实现的排队算法一直是优化带宽的重要手段,也是提高宽带IP网络性能的主要途径。文章提出基于堆排序的PQ＋CBWFQ网络路由器排队调度算法进行具体实现,并给出低成本的硬件实现方案,对未来的高性能路由器设计具有重要的参考价值。     

一种路由器队列调度算法LW-WFQ的研究

针对路由器主动队列调度算法WFQ(Weighted Fair Queuing)在链路拥塞时无法保证低速率实时业务的QoS(Quality of Service)要求以及实时性业务突发时会导致延迟抖动加大的问题,提出了一种队长和权值调整的算法LW-WFQ。该算法增加了自适应队列管理器和应对突发机制,减少了分组的排队等待时间。最后以NS2为平台,对WFQ及LW-WFQ算法的性能进行大量的仿真对比分析,调节并确定合适的参数,实验结果证明LW-WFQ算法在延迟、抖动等方面的性能有一定程度的提高。     

一种维序的基于组合输入输出排队的并行交换结构

提出一种按序排队(in-order queuing,简称IOQ)PPS体系结构,通过在分流控制器引入固定尺寸的缓冲区,实现负载在每个交换平面的均匀分配;中间层组合输入输出排队(combined input-and-output queuing,简称CIOQ)交换平面受控于中央调度器,在每个时间槽(timeslot),中央调度器将同一种匹配实施到每一个交换平面,称之为同步调度策略.可以证明,在该体系结构下,轮询(round robin)分派算法配合同步调度策略可以保证同一条流的信元按序从交换平面读出.进一步提出了严格最长队列优先同步调度算法,极大地减少了中央调度器需要维护的状态信息和信元重定序开销.与目前主流的PPS设计相比,IOQPPS(in-order queuing parallel packet switch)实现机制简单,易于硬件实现.模拟结果表明,IOQPPS具有最优的延迟性能.     

基于基数排序的集成服务优先队列算法

传统的服务质量(QoS)算法分为差别服务和集成服务两种,前者提供相对的服务质量保证,而后者则可以提供绝对的服务质量保证,二者最终都可以归结为优先队列算法。在核心路由器中QoS对优先队列的要求比较高,差别服务需要提供OC-768(40Gbps)线速、很大的有效排队长度和较小的最小时延。集成服务除了上述要求还需要很大的优先级数目。受到基数排序算法的启发,论文设计了一种基于基数排序的适用于集成服务的优先队列算法,具有以下特点:(1)带宽可以达到OC-768线速,优先级数目和有效排队长度不受限制,最小时延可以接受。(2)结构比较简单,不需要非常复杂的电路设计。     

Hardware design and implementation of packet fair queuing algorithms for the quality of service support in the high-speed internet

The increasing amount of real-time traffic carried over the Internet requires end-to-end quality of service (QoS) support. To this end, the QoS Schedulers, that are implemented in routers, assign the available bandwidth resources to packet flows according to their respective allocated rates. Packet Fair Queuing (PFQ) schedulers can provide fair service and low end-to-end delay bound to the traffic flows. However, they have higher implementation complexity compared to other algorithms, because of the requirements of tracking the system state, and searching for the packet to get service among all flows, that are queued at the outgoing interface. QoS scheduling is a data plane functionality, which requires hardware implementation for high speed router interfaces. The previous works on hardware implementation of PFQ schedulers are specific to certain algorithms, and they do not provide any results on real hardware platforms. In this paper, we present a general hardware design framework for PFQ schedulers, and apply this framework to the WF²Q+ PFQ algorithm to demonstrate its properties. We carry out the entire implementation of the WF²Q+ algorithm on an FPGA, and evaluate its performance with real traffic flows. In addition, we implement WFQ as a second PFQ algorithm to demonstrate the generality of the framework.     

支持优先级的高速交换开关缓冲队列分析与设计

缓冲队列在交换开关中起着重要的作用。为了使交换开关的调度更加灵活有效,可以采用硬件方法实现缓冲排队。为了支持QOS,还有必要设计一种支持优先级的排队机制。该文在研究已有的缓冲排队方案基础上,提出一种支持优先级FIFO排队的硬件体系结构PFQ(PriorityFIFOQueue)。PFQ借鉴了移位寄存器的基本思想,按链表形式组织每个FIFO队列,通过设置高速局部总线,有效解决了头信元阻塞问题。使得采用PFQ的交换开关可以实现更加灵活的调度算法。模拟结果表明PFQ具有灵活、高效、硬件代价较低并且实现简单的优点。     

高速路由器中一种有效的组播交换排队机制

许多Internet新业务产生的网络流量都属于组播类型．高速路由器中组播交换队列设计是解决组播数据在复杂网络中有效传输的关键问题之一．理想情况下,为保证服务的公平性及有效性,不应该在排队和调度时对组播和单播人为地进行区分．在二者共存的情况下,如何进行公平地排队、交换是亟待解决的问题．基于共享存储交换结构,提出了一种有效的组播交换队列设计方案,同时提供了相应的与组播比例和平均扇出相关的缓存管理机制和队列调度算法．仿真结果表明,与在Cisco高端路由器中广泛应用的ESLIP设计方案相比,在输入负载大于80％的重负载环境中,该系统能够获得更低的平均时延和更小的系统丢包率．     

A QoS-Tunable Scheme for ATM Cell Scheduling Using Evolutionary Fuzzy System

In packet switching network such as asynchronous transfer mode (ATM), the switching characteristics is important in delivering the guaranteed QoS (Quality of Service) level of the network. Many methods have been developed to control cell flow for shared bandwidth. The first-in first-out (FIFO), static priority (SPR), dynamically weighted priority scheduling (DWPS) (T. Lizambri, F. Duran, and S. Wakid, 1999) and weighted fair queuing (WFQ) (R. Händel, M.N. Huber, and S. Schröder, c1998) are some of the schemes for managing the shared bandwidth. Due to the diversity of services supported in ATM network, it is typical for the traffic flow pattern to change dramatically. A common trait of these algorithms is that their mechanisms are fixed, and they cannot adapt efficiently for such traffic flow changes. In order to address this, we propose an evolutionary fuzzy system (EFS) scheme to do ATM cell scheduling. With EFS, the fuzzy switching algorithm can be adjusted to track the changes in the pattern of traffic flow in order to maintain the desired level of performance. The desired quality of service (QoS) performance level can be conveniently achieved by tuning the parameters of the fitness function.     

CSFQ算法分析与改进

核心无状态公平队列调度（CSVQ）算法提供了如同有状态网那样好的公平带宽分配,但它的丢包算法不适用于TCP流。针对TCP流的特点,对CSFQ算法进行如下改进：将缓存队列长度与丢包概率关联起来,用一种类似于RED（random early drop）缓存管理方法解决了缓存频繁溢出导致的一些问题;对TCP流的丢包率进行修正,使用多余带宽来转发TCP包,解决TCP流与UDP流的带宽分配公平性。仿真试验表明,新算法NEW-CSFQ更好地提供数据流公平的频宽共享,对突发流响应较原算法有所提高,且算法复杂度简单,容易在高速核心路由器上实现。     

虚拟时钟调度算法研究

FIFO队列调度算法由于实现简单、执行效率高而在网络中得到大量的应用，但FIFO队列无法实现对资源的分配；男种调度算法公平队列调度则可以实现对带宽资源的公平分配，但是它存在可扩展性问题。而基于虚拟时钟的算法在实现对资源进行公平分配的同时具备良好的可扩展性，从而能够满足QoS控制中对于分组调度算法的需求。本文主要对一些基于虚拟时钟的度算法进行了分析和讨论，这也是进行QoS控制研究的基础。     

一种可提供QoS保证的交换结构

面向以太网的物理帧时槽交换（EPFTS）是四川省网络与通信技术重点实验室提出的“单物理层用户数据传输平台网络”中的关键技术,它是以“面向以太网的帧”为数据传输单元的高速交换技术,正是针对实现EPFTS而提出的交换结构方案。在对常用的交换结构和调度算法进行分析的基础上,针对EPFTS要达到的目标和技术特点,提出了一种能够在物理层交换中保证服务质量的交换结构,称为基于总线的、每输入-输出独立的输出缓存交换结构,同时提出了逻辑队列的排队策略,并对该结构进行了软件仿真。仿真结果表明,使用加权公平调度算法,提出的交换结构对实时业务可提供端到端的QoS保证,对非实时业务可提供最大-最小公平服务。     

Efficient Integrated Services in an Enterprise Network

Engineering an enterprise to efficiently support integrated voice and data services requires sophisticated queuing disciplines to meet quality of service requirements. This study evaluates tradeoffs with three queuing schemes. Knowing that the choice of queuing discipline affects utilization, we ran a simulation for each of three queuing schemes - first come, first served (FCFS); priority queuing (PQ); and class-based weighted fair queuing (CBWFQ) - evaluating utilization at various bandwidths that would meet QoS requirements. The results showed that, with these three queuing disciplines, voice and data packets can receive the desired QoS.     

基于M/M/c排队模型的云计算中心能耗管理策略

由于云计算中心在降低能耗的同时还需要保证服务质量（QoS）,针对用户访问云计算中心的排队机制,给出一种云计算任务排队模型,在此基础上提出一种基于M/M/c排队过程的云计算中心能耗管理算法,通过求解该模型获得了平均等待时间、阻塞概率等性能指标进而建立系统的能耗模型。同时用参量ERP（Energy-Response time Product）作为排队网络的反馈量,引入反馈策略及服务器休眠预留机制,动态调整云计算中心服务器服务数。仿真结果表明,与其他策略进行比较该策略能够在保证QoS值的情况下,有效降低系统的能耗,避免了服务器资源浪费。