路由器原理与设计讲稿6交换网络.pptx
文本预览下载声明
路由器原理与设计之六:
交换网络及路由器实现中的其他关键技术;内 部 通 信;本 章 内 容;;;本 章 内 容;共享内存
Speed is limited by memory access speed
共享总线
Speed is limited by bus capacitance
空分复用crossbar
Speed is limited by the scheduler;Shared Memory;Route
Processor;Switched Crossbar;6.2交换网络分类-crossbar
;输出排队(OQ)结构;;;
虽然输出排队能提供很好的性能,但商用存储器访问速率的限制制约了其在高速路由器中的使用;优点:不需要加速
缺点:链头(HOL)阻塞;对QoS支持较差;调度策略复杂度高;;A Router with Input Queues;;;The best that any queueing system can achieve.;虚拟输入排队(VOQ);;The best that any queueing system can achieve.;基于输入排队的管理策略;优点:2倍加速下可模拟实现OQ的性能;适合任意端口数目和流量模式
缺点:调度策略复杂度过高,仅具有理论意义;发展的观点;;6.2交换网络分类-定长包交换与不定长包交换;6.2交换网络分类-不定长包交换;基于FPGA的8×8不定长包交换结构;本 章 内 容;调度机是网络节点中的一个组件,它依照一定的调度算法选择缓存队列中最需要发送的包送到输出链路上
包调度算法管理着最重要的网络资源——输出链路带宽。
良好的调度算法能够隔离各个用户流,起到防火墙的作用,为路由器提供安全保障,保证正常使用网络的用户不受其他用户有意或无意的干扰。
调度算法直接控制包的时延而缓存器管理控制包的丢失率,所以调度算法与缓存器管理策略控制着QoS中最重要的性能指标——时延和丢包率。
时延和丢包率是密切相关的,对一个业务流,分配给它的带宽越多,它需要的缓存空间越小,另外,大的包时延容易导致更大的包丢失率。
因而包调度算法和缓存器管理策略是网络保证业务QoS最重要两项关键技术 ;6.3调度策略;调度算法可分为尽职工作型(Work-conserving)和非尽职工作型(Non Work-conserving)
采用尽职工作型调度算法时,只有缓存器中没有待发送的包时,输出链路才会空闲
非尽职工作型调度算法则可能在缓存器中还有包时,输出链路空闲。
尽职工作型调度算法可以最大限度地利用输出链路的带宽资源
非尽职工作型调度算法在控制时延抖动时往往是一种较好的选择,即包可以进行时延以满足特定的时延要求。 ;现有调度算法主要分为三类:;6.3调度策略-实时调度算法研究现状;加权公平排队策略(Weighted Fair Queuing)Demers,Keshav和Shenker对Nagle的算法进行了改进,提出了逐比特轮询调度算法(Bit-by-bit Round Robin Service; BBRR),轮询机每一轮从每一队列中调度一比特而非一个包,因而解决了包长不同带来的不公平,但这仅仅是一个理论分析方法,因为发送时不可能将包打碎。
加权逐比特轮询调度算法
当轮询到某一队列时,从该队列中调度的比特数由该队列的权值决定。
;它是BBRR的实用版,其工作原理如下:
1.在理论上计算Fi(i=1,2,?,K;K为队列数)的值,Fi为采用加权BBRR策略时,第i个队列中的包最后一比特被调度出去的时间;
2.比较各个队列Fi的大小。若
FjFi (i=1,2, ?,K, i?j)
则调度第j个队列中的一个包输出。FjFi表明采用加权BBRR策略时,所有队列中正在被服务的包中第j个队列的包最先被服务完毕。
3.计算第j个队列下一个包的结束时间并记为Fj,回到第二步。;6.3调度策略-实时调度算法研究现状;加权循环服务(Weighted Round Robin;WRR)调度算法
WRR为PRR的改进型。每一个队列具有一个权值,轮询到该队列时,根据其权值发送一定量的数据。与PRR最大的不同在于WRR与“字节”打交道,而不是与“包”打交道。每一轮轮询,调度机都访问所有的队列,当访问到某一队列时,根据权值决定从该队列调度多少个字节输出。与BBRR一样,由于WRR以“字节”分配带宽,而IP网络不能发送半个包,必须寻找可实现的改进或近似方法,后面介绍的欠帐式轮询算法即是WRR算法的一种实现。;6.3调度策略-实时调度算法研究现状;6.3调度策略-实时调度算法研究现状;一般处理器共享
(Generalized Process
显示全部