分布式并行路由器中QoS的研究、设计与实现

论文摘要

进入20 世纪90 年代后,以因特网(Internet)为代表的计算机网络得到了飞速的发展。它所取得的巨大成就和未来所蕴涵的巨大发展潜力几乎没有人怀疑。IP 业务多样化和快速增长已经成为一个不争的事实。使用它的人也越来越多,而且它的发展速度已经大大超过了网络设施和技术的发展速度。正因为这样,所以网络资源变的很珍贵。所以如何充分利用有限的资源,如何在IP 网络上保证用户信息传输的质量就成为一个热门的,实际并且不容忽视的重要问题。为了解决这一问题,IP QoS 就应运而生了。IP QoS 是指IP 的服务质量,也是指IP 数据流通过网络是的性能。它的目的就是向用户提供端到端的服务质量保证。它有一套度量指标,包括业务可用性、延时、可变延时、吞吐量和分组丢失率。传统的QoS 一般从本级路由器上下工夫,当数据包经过自身时,优先为高优先级的数据包服务。然而从整个网络性能来看,优化本级路由器的性能,其实只减少了数据包通过本级路由器的延时。当拥塞发生在下级路由器,而本级路由器并不拥塞时,一个数据包通过本级路由器也只需要很少的时间的时候,那么从整体效果来看QoS 策略就并没有起太大的作用。而MPLS 又要求整个网络链路的所有路由器都支持MPLS,这样成本会很昂贵。本文从整个网络的性能着手,讨论了一种结合了流量整形功能的全新的QoS理念。不仅在本级路由器提高了高优先级数据的服务质量。而且考虑下级路由器出口负载能力,加上了流量整形功能,在流量高峰时期将来不及发送的数据进行存储转发,避免了在网络发生拥塞的时候进一步加剧网络的拥塞状况,这样就将原来在网络上其他路由器上出现的瓶颈消除,为我们后面的QoS 的实现提供了物理基础;而在后面的QoS 的设计过程中,以排队论作为理论基础,设计实现了基于优先级的排队算法。使得高优先级的数据能够享受到一个比较高的服务质量。这样从整个网络性能来考虑,我们的QoS 确实起到了优化性能的效果。

论文目录

• 第一章 引言
• 1.1 现实世界用户对网络应用的要求
• 1.2 IP 的基本问题
• 1.3 QoS 最关键的三个因素
• 1.4 排队论在QoS 中的应用
• 第二章 数据包优先级的划分以及识别
• 2.1 数据包的优先级划分
• 2.2 不同优先级数据的识别
• 2.3 为不同的优先级数据加标签过程
• 2.4 语音包的识别
• 第三章 QoS 调度过程
• 3.1 对实际网络的分析和QoS 有关参数的分析
• 3.2 对几种常用的QoS 策略的分析比较
• 3.3 用基于队列的优先级竞争方法实现QoS
• 3.4 排队模型的建立
• 第四章 QoS 在内核中的实现
• 4.1 Linux 内核对QoS 的支持
• 4.2 TC 的具体设计与实现
• fast_ops 分析'>4.3 QoS 策略对象voip_fast_ops 分析
• 第五章 QoS 策略的启动
• 5.1 利用proc 实现QoS 策略的启动
• 5.2 对proc 文件及其操作的一些分析
• 5.3 实现proc 操作
• 第六章 对QoS 模型中涉及的一些参数的数学分析
• 6.1 基于优先级服务质量的网络模型及求解目标
• 6.2 QoS 算法与数学模型的建立
• 6.2.1 原始情况下的数据报收发过程分析
• 6.2.2 讨论对数据包的发送延时的控制
• 6.2.3 讨论对各种数据包的丢包率的控制
• 第七章 性能分析
• 结语
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历