支持區(qū)分服務(wù)的資源分配算法的研究.pdf

1、上海交通大學(xué)博士學(xué)位論文摘要支持區(qū)分服務(wù)的資源分配算法的研究摘要隨著因特網(wǎng)逐漸演變?yōu)橐粋€商業(yè)性質(zhì)的體系結(jié)構(gòu)，各種用戶及其應(yīng)用都對網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量提出了不同的要求，特別是多媒體實時應(yīng)用在分組吞吐量和時延等方面都存在很高的要求，而傳統(tǒng)的因特網(wǎng)傳輸服務(wù)無法很好地滿足這種要求，僅僅依靠提高網(wǎng)絡(luò)帶寬并不能解決這些問題，這就迫使網(wǎng)絡(luò)服務(wù)供應(yīng)商必須能夠提供具有不同能力的傳輸服務(wù)，既能滿足多媒體應(yīng)用的高服務(wù)質(zhì)量要求，又能為一般應(yīng)用提供適度的網(wǎng)絡(luò)資源，提高

2、網(wǎng)絡(luò)資源的利用率。其次，由于網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的日益擴(kuò)大，網(wǎng)絡(luò)的可伸縮性問題變得越來越重要。因特網(wǎng)工程任務(wù)組所提出的區(qū)分服務(wù)體系結(jié)構(gòu)能夠較好地滿足這兩方面的要求。數(shù)據(jù)分組在網(wǎng)絡(luò)中所得到的服務(wù)質(zhì)量如延遲、抖動和吞吐率的保證主要取決于分組所占有的網(wǎng)絡(luò)資源如緩存數(shù)量、帶寬和處理器時間，以及分配處理這些資源的接納控制機(jī)制、緩存分配機(jī)制和隊列調(diào)度算法。因而，如何根據(jù)整個網(wǎng)絡(luò)的流量負(fù)載對進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)的分組流進(jìn)行接納控制，以保證分組流可以獲得所需的端到端服務(wù)質(zhì)量，

3、又保持較高的網(wǎng)絡(luò)資源利用率另一方面，如何在有限資源情況下設(shè)計合理的緩存管理機(jī)制以及隊列調(diào)度算法來獲得最大的吞吐量和嚴(yán)格的時延特性，同時保證不同分組流能夠公平地分享鏈路能力，是服務(wù)質(zhì)量區(qū)分研究中的難點及熱點。本文從用戶網(wǎng)絡(luò)、邊界網(wǎng)絡(luò)和核心網(wǎng)絡(luò)三個方面出發(fā)，對支持區(qū)分服務(wù)的資源分配算法進(jìn)行了深入的研究，提出了一些能夠具有理論和實際意義的解決方法。首先研究了配物理資源的問象統(tǒng)一地管理用戶網(wǎng)絡(luò)資源以及如何在多個用戶應(yīng)用之間合理地分文利用虛擬網(wǎng)思

4、想抽象和管理用戶端點的物理資源，提出了一種虛，.__、____，.__._二‘一一_J。__“，‘，.l二_~“_~，“‘。?！?、、‘._L擬陰贊跟瞥理壞系，pitk隱敝官理vi理員跟則及旅仕，促向vi理班階四侄用聯(lián)顯。汁釘河端點中的帶寬資源，提出了一種隨機(jī)公平共享機(jī)制。它根據(jù)邏輯鏈路的使用情況動態(tài)改變邏輯鏈路的優(yōu)先級從而實現(xiàn)邏輯鏈路之間帶寬的公平共享。仿真表明使用這種機(jī)制所產(chǎn)生的網(wǎng)絡(luò)帶寬損失非常小，可以實現(xiàn)很好的緩存共享效益以及較低的

5、連接阻塞概率。這種機(jī)制比較簡單、強(qiáng)壯，可以和帶寬代理結(jié)合在區(qū)分服務(wù)網(wǎng)絡(luò)中實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源的公平共享。‘其次，為了在區(qū)分服務(wù)體系結(jié)構(gòu)中提供量化的服務(wù)保證，我們借鑒區(qū)分服務(wù)的標(biāo)記機(jī)制，提出了一種荃于帶寬測量的邊界接納控制機(jī)制，它通過在連接建立階段發(fā)送固定速率的低優(yōu)先級分組來測試網(wǎng)絡(luò)的帶寬，進(jìn)而決定是否接納相關(guān)的連接。并針對固定流量源和可變流量源給出了口日...日日.........上海交通大學(xué)博士學(xué)位論文摘要TheStudyofResource

6、AllocationAlgorithmsforDifferentiatedServicesAbstractTheInternetischangingintoacommercialarchitecture.Varioususersandtheirapplicationshavediferentrequirementonthenetworksqualityofserviceespeciallymultimediarealtimeapplic

7、ationspreferrigiddelayandthroughputguaranteeprovidedbynetwork.TraditionalInternetsservicecantfulfilltheserequirementsandonlyexpandingbandwidthisnotagoodsolution.Networkserviceprovidershouldprovidevariousserviceswithdifer

8、entcapacitytomeethighQoSrequirementforrealtimeapplicationandadequateresourcesforanormaloneandtoenhanceequipmentseficiency.Ontheotherhandscalabilityofthenetworkisanimportantproblemforthesizeofaworldwidenetwork.TheDiferent

9、iatedServicesarchitectureproposedbyIETFisanefectivemeanstofulfiltheserequirements.ThepacketsQoS(delayjiterandthroughput)guaranteeismainlydependuponvariousresourcessuchasbandwidthbuferCPUprocessingtimeanditsadmissioncontr

10、olalgorithmbuferallocationmechanismandqueueschedulingalgorithm.ThefollowingresearchesarethekeytoprovideQoSdiferentiation.ThefirstoneishowtoassurepacketendtoendQoSandhighequipmentefficiencybycontrollingthetraficenteringin

11、tonetworkaccordingtonetworkload.Thesecondishowtoobtainmaximizedthroughputandminimizeddelaywithlimitedresourcesamountbydesigningsuitablebufermanagementmechanismandschedulingalgorithmwhichshouldalsomakeeachmicroflowfairlys

12、harethelinkcapacity.ThealgorithmssupportingDSarchitectureandseveralothermeanstosolvetheaboveproblemsarediscussedinthisdissertation.Firsthowtouniformlymanagingnetworkresourcesandreasonablyallocatingphysicalresourcesbetwee

13、nvariousapplicationsisproposed.BasedonconceptsofvirtualnetworkitproposesVirtualNetworkResourceManagementArchitecturetohidethecomplexityofmanagingthephysicalresourcesandtoenhancethelinkseficiency.EspeciallyitofersaRandomF

14、airSharingmechanismtoallocatebandwidthbetweendiferentvirtuallinksbydynamicallyadjustingeachlogicallinkspriorityaccordingtotheirutilization.Simulationindicatesthatthismechanismhasaverysmalloverheadaverylowblockingprobabil

15、ityandagoodbufersharingefficiency.ThismechanismissimpleandstronganditcanbeusedinDSarchitecturewithBandwidthBroker.SecondinordertoprovidequantifiedQoSguaranteeinDSarchitectureabandwidthbasededgeadmissioncontrolmechanismbo