Chapter 7

Queue Management and

Packet Scheduling696430068

曾敬任

Outline Queue Class (queue.cc) PacketQueue Class (queue.h) Example ： Drop-Tail Queue objects 種類介紹 JoBS 簡介 抽考

Outline Queue Class (queue.cc) PacketQueue Class (queue.h)PacketQueue Class (queue.h) ExampleExample ：： Drop-Tail Drop-Tail Queue objectsQueue objects 種類介紹種類介紹 JoBS JoBS 簡介簡介 抽考抽考

Packet Scheduling & Buffer management Packet Scheduling ：決定哪個封包該被服務或 dro

p 的過程 Ex ： FIFO 、 RR Buffer management ：管理封包在 queue 中存取的

方式 Ex ： RED Buffer management － ▪ Probabilistically discard packets ▪ Probability is computed as a function of average queue size

Queue class Public: virtual void enque(Packet*) = 0; virtual Packet* deque() = 0; virtual void recv(Packet*, Handler*); void resume();

Queue class protected: Queue(); ~Queue(); void reset(); int qlim_; int blocked_; /* blocked now? */ int unblock_on_resume_; /* unblock q on i

dle? */

Outline Queue Class (queue.cc)Queue Class (queue.cc) PacketQueue Class (queue.h) ExampleExample ：： Drop-Tail Drop-Tail Queue objectsQueue objects 種類介紹種類介紹 JoBS JoBS 簡介簡介 抽考抽考

PacketQueue class Queue class 管理 buffer management 和 sc

heduling PacketQueue 則管理如何實際 enque deque

等等的 low-level operations ( 封包在 queue 裡頭的順序 )

PacketQueue class public: PacketQueue() virtual int length() virtual Packet* enque(Packet* p) virtual Packet* deque() Packet* lookup(int n) virtual void remove(Packet*); void remove(Packet *, Packet *);

PacketQueue class protected: Packet* head_; Packet* tail_; int len_; // packet count int bytes_; // queue size in bytes

Outline Queue Class (queue.cc)Queue Class (queue.cc) PacketQueue Class (queue.h)PacketQueue Class (queue.h) Example： Drop-Tail Queue objectsQueue objects 種類介紹種類介紹 JoBS JoBS 簡介簡介 抽考抽考

Drop-Tail Class class DropTail : public Queue { protected: void reset(); void enque(Packet*); Packet* deque(); void shrink_queue(); // To shrink queue and d

rop excessive packets. PacketQueue *q_; /* underlying FIFO queu

e */

Outline Queue Class (queue.cc)Queue Class (queue.cc) PacketQueue Class (queue.h)PacketQueue Class (queue.h) ExampleExample ：： Drop-Tail Drop-Tail Queue objects種類介紹 JoBS JoBS 簡介簡介 抽考抽考

Different types of Queue objects 所有 Queue objects 都會使用的結構參數：　 limit_ queue 容納封包的數目 blocked_ 初始值為 false

unblock_on_resume 初始值為 true ，當指定的 queue 裡頭最後一個封包送出即可設為 1( 不用等到封包 received)

Different types of Queue objects Queue objects 包含以下不同的種類： Drop-Tail objects － FIFO queue ，沒有特別的 methods 結

構參數或狀態變數 FQ objects － Fair Queuing ，結構參數：　 secsPerByte SFQ objects － Stochastic Fair queuing ， 　結構參數： maxqueue_ buckets_ DRR objects － deficit round robin scheduling 有 deficit counter 用來表示這個 round 有多少 service 可以

使用，如果 packet size 比 deficit counter 大，那麼在下一輪就會在這個 deficit size 增加 quantum size 。結構參數：

buckets_ blimit_ quantum_ mask_

Different types of Queue objects RED － Random Early Dection 透過計算平均 queue size 偵測起始的 congestion ，當平均

queue size 超過預設的 threshold ， gateway 就會根據機率對接下來每個到達的封包進行 drop 或 mark ；機率跟平均queue size 有關。當封包塞滿的時候， RED 會將平均 queue size 保持在較低的狀態。

RED 通常伴隨一個有 congestion control 的 protocol 。 RED 可以用來解決例如全局同步的問題。

　 結構參數： bytes_ queue-int-bytes_ thresh_ maxthresh_ mean_pktsize_ q_weight_ wait_ linterm_ setbit_ drop-tail_

Outline Queue Class (queue.cc)Queue Class (queue.cc) PacketQueue Class (queue.h)PacketQueue Class (queue.h) ExampleExample ：： Drop-Tail Drop-Tail Queue objectsQueue objects 種類介紹種類介紹 JoBS 簡介 抽考抽考

JoBS 簡介 Joint Buffer Management and Scheduling 目的：根據流量分類對每個節點提供絕對

和相對的 loss 和 delay 的獨立區分 QoS constraint ：

Class-1 Delay ≈ 2∙Class-2 Delay Class-2 Loss Rate ≈ 10-1∙Class-3 Loss Rate Class-3 Delay ≤ 5ms

JoBS 簡介 JoBS constraints ：

Relative delay constraints (RDC) Absolute delay constraints (ADC) Relative loss constraints (RLC) Absolute loss constraints (ALC) Absolute rate constraints (ARC)

ALC > ADC ， ARC > Relative Constraints

Outline Queue Class (queue.cc)Queue Class (queue.cc) PacketQueue Class (queue.h)PacketQueue Class (queue.h) ExampleExample ：： Drop-Tail Drop-Tail Queue objectsQueue objects 種類介紹種類介紹 JoBs JoBs 簡介簡介 抽考

抽考－模擬環境

抽考－模擬環境 設定兩條 TCP 連線，並且在 TCP 連線之上

建立 FTP 應用程式，兩者速率皆相同。 將 r 到 d 之間的 queue limit 設為 9 皆使用 Drop Tail 演算法 n0 從第 0.1 秒開始傳送封包到 d ，在第 30

秒停止 n1 從第 10 秒開始傳送封包到 d ，在第 30

秒停止

抽考－模擬結果 結果： 　 n0 sent packet ： 5367 　 loss packet ： 0 　 n1 sent packet ： 3 　 loss packet ： 3

抽考－題目 抽考題目：透過更改 queue objects ( 不更

改 queue limit 、速率和時間等等的其他參數 ) ，使 n1 傳送封包的效率有顯著的提升。

提示：更改 Drop-Tail 演算法