在Linux环境下对IP层排队算法的性能比较及改进

论文摘要

本课题是宽带网络实验室在控制网络拥塞、QOS 领域进行自主研究的一个课题。随着网络应用的迅速扩展,现在的Internet 在很多方面已经不能满足人们的需求。这些需求的核心是要网络能够提供端到端的性能保证,VoIP、VOD 都是典型的例子。如何在网络上同时支持多种业务类型,保证每项服务都达到性能要求,这就是服务质量(QualityofService,QoS)技术所要解决的问题。网络规模越来越庞大,结构日趋复杂,仅仅依靠端到端的拥塞控制是不够的。网络现在必须参与资源的控制工作,而这部分工作主要是路由器中采用队列调度算法和队列管理技术来实现。本文着重研究队列管理技术,针对RED 在流公平性方面的缺陷引入FRED,分析了FRED 的缺陷并且提出了两点改进意见:1.削弱零星流对于FRED 的影响。2.改进满负荷多个流情况下FRED 对于新流的不公平性。本文首先介绍了队列管理机制的基本概念和发展状况,讲解了比较经典的RED 算法以及FRED 算法,然后我分析了FRED 的两个缺陷,针对这两点缺陷我提出了改进办法。接下来,我介绍了FRED 在Linux 系统下的实现方式,提出了FRED 数据流流表的设计方法以及利用Cache 技术快速查表的方法。最后,对我所做的工作做了一个总结,并且探讨了下一步的研究方向和完善的地方。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 符号和缩略词说明
• 目录
• 图表索引
• 第一章 引言
• 1.1 课题介绍
• 1.2 研究背景
• 1.3 论文工作
• 第二章 队列管理算法的发展
• 2.1 TCP 所存在的问题
• 2.2 被动队列管理和主动队列管理
• 2.2.1 主动式队列管理及其优点
• 2.2.2 随机早期检测算法（Random Early Detection,RED）
• 2.2.3 显式拥塞指示（ECN ）
• 2.2.4 RED 和ECN 地结合
• 2.2.5 RED 的优点和存在地问题
• 2.3 差分服务中的主动式队列管理机制
• 2.3.1 差分服务概述
• 2.3.2 RED 算法与差分服务的结合
• 2.4 FRED 算法的基本思想
• 第三章 FRED 的问题分析以及改进思想
• 3.1 削弱零星报文对于FRED 的影响
• 3.1.1 零星报文对于FRED 的影响
• 3.1.2 针对零星报文的简单改进
• 3.2 改进多个流时对新流的不公平问题
• 3.2.1 多个流时对新流的不公平问题
• 3.2.2 改进多个流时对新流的不公平问题
• 第四章 FRED 算法以及改进算法的实现
• 4.1 实现平台的选择
• 4.2 LINUX 内核对QOS 的支持
• 4.3 TC 的具体设计与实现
• 4.4 LINUX 的RED 模块
• 4.5 LINUX 下FRED 的实现
• 4.5.1 FRED 数据流信息表的设计
• 4.5.2 FRED 程序流程
• 4.6 FRED 改进算法的实现
• 4.6.1 削弱零星报文的改进实现
• 4.6.2 解决多个流满负荷下FRED 对于新流的不公平问题的实现
• 4.7 编译调试FRED 模块
• 第五章 实验分析
• 5.1 实验网络环境
• 5.2 实验方法
• 5.3 实验一:友好TCP 流和非适应性UDP 流的比较
• 5.4 实验二:不同RTT 的TCP 流的比较
• 5.5 实验三:零星报文对于FRED 的影响
• 5.6 实验四:改进多个流时对新流的不公平问题
• 第六章 总结
• 参考文献
• 致谢
• 个人简介、研究成果与获奖情况