Cải thiện hiệu năng của cơ chế quản lý hàng đợi ENRED dựa trên chiều dài hàng đợi trung bình

Bài viết đề xuất một cải tiến dựa vào tính toán lại chiều dài hàng đợi trung bình của thuật toán ENRED gọi là cơ chế Triple - ENRED (T-ENRED: TRIPLE ENHANCED RANDOM EARLY DETECTION), qua đó sử dụng phương pháp mô phỏng để phân tích đánh giá hiệu suất của cơ chế quản lý hàng đợi tích cực ENRED và T-ENRED trong môi trường mạng có mật độ gói tin vào hàng đợi thay đổi nhanh chóng.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Cải thiện hiệu năng của cơ chế quản lý hàng đợi ENRED dựa trên chiều dài hàng đợi trung bình Kỷ yếu Hội nghị KHCN Quốc gia lần thứ XII về Nghiên cứu cơ bản và ứng dụng Công nghệ thông tin (FAIR); Huế, ngày 07-08/6/2019 DOI: 10.15625/vap.2019.0008 CẢI THIỆN HIỆU NĂNG CỦA CƠ CHẾ QUẢN LÝ HÀNG ĐỢI ENRED DỰA TRÊN CHIỀU DÀI HÀNG ĐỢI TRUNG BÌNH Mai Thành Trung1, Võ Thanh Tú1 1 Trƣờng Đại học Khoa học Huế mttrung09@gmail.com, vothanhtu_hue@yahoo.com TÓM TẮT: Inte net hải ối ặt v i b ng n về ố lu ng y t nh ết nối và a d ng c a c c l ứng dụng t i n hai t ên n d việc i t t c ngh n t ng t uyền tải d liệu ngày càng h h n và gặ nhiều th ch thức Quản l hàng i t ch c c (AQ ) là ột t ng c c giải h dành ch iều hi n t nh t c ngh n t ên Inte net AQ i diện ch nh c c cơ chế l i bỏ gói tin trong hàng i c a bộ ịnh tuyến v i thuật t n cơ bản RED (Rand Ea ly Detecti n) Thuật t n RED ch hé h t ộng c a hệ thống ng ồng thời t ư c thông lư ng ca và ộ t ễ t ung bình thấ Khi ật ộ g i tin và hàng i thay i liên tục ã làm cho khả n ng h t hiện t c ngh n c a cơ chế RED còn chậ Cơ chế ENRED ã ư c cải tiến tính toán l i gi t ị chiều dài hàng i t ung bình d a và chênh lệch gi a chiều dài hàng i hiện t i v i gi t ị ngưỡng ch hiệu quả hơn t ng t ường h bộ ịnh tuyến c ố lư ng g i tin l n ến và là t àn hàng i liên tục Trong bài báo này, chúng tôi ã tiế tục ề xuất ột cải tiến l i c ch t nh t n chiều dài hàng i t ung bình c a thuật t n ENRED gọi là cơ chế T-ENRED (Triple - ENRED) nhằ e l i hiệu quả hơn t ng việc l i bỏ g i tin, ồng thời ả bả n ịnh ộ t ễ cũng như ức ộ ử dụng ường t uyền t ng ôi t ường ng c ật ộ g i tin và hàng i thay i nhanh ch ng. Từ khóa: AQM, RED, ENRED, T-ENRED. I. GIỚI THIỆU Internet là một hệ thống kết nối mạng toàn cầu đảm bảo liên thông giữa các hệ thống máy tính và thiết bị trên diện rộng. Internet ngày càng phát triển không chỉ về số lƣợng kết nối mà còn về sự đa dạng của các lớp ứng dụng. Do đó, vấn đề xảy ra tắc nghẽn trên Internet là không thể tránh khỏi. Để đảm bảo thông suốt đƣờng truyền, kiểm soát tắc nghẽn tại các nút mạng đóng một vai trò rất quan trọng cho Internet hoạt động hiệu quả và tin cậy đối với ngƣời sử dụng. Thong thuờng có hai phuong án để kiểm soát tránh tắc nghẽn là tang hiẹu suất các thiết bị phần cứng và d ng k thuật phần mềm. Viẹc tang hiẹu suất các thiết bị là cần thiết, nhung lại khá tốn k m, khó đ ng bộ và hiẹu quả chua cao. Nguợc lại, d ng k thuật phần mềm để kiểm soát tắc nghẽn đ đem lại hiẹu quả lớn. Trong k thuật này có hai phuong pháp đuợc quan tâm và phát triển, đó là: cải tiến các giao thức điều khiển truyền thong và nâng cao các k thuật quản l hàng đợi tích cực QM: ctive Queue Management [1 tại các nút mạng. Viẹc tang hiẹu nang của giao thức T P thong qua các biến thể đ triển khai trên Internet và đ đem lại hiẹu quả rất lớn. Tuy nhiên, do sự đa chu n của các loại mạng, sự phong phú các thiết bị kết nối và sự phức tạp các ứng dụng truyền tho ng nên điều quan trọng là cần có những co chế quản l hàng đợi tích cực tại các nút mạng để h trợ điều tiết luu thong trên mạng, nh m tránh và giải quyết tắc nghẽn. Quản l hàng đợi tích cực hoạt động tại các nút điều khiển mạng nh m kiểm soát số luợng các gói dữ liẹu trong hàng đợi, b ng cách chủ động loại bỏ gói tin đến khi hàng đợi đầy hay tho ng báo tắc nghẽn khi mạng còn trong thời k “phoi thai” của tắc nghẽn để điều tiết luu thong trên mạng. Viẹc n định chiều dài của hàng đợi sẽ làm cho một số thong số hiẹu nang của mạng T P IP nhu: t lẹ mất gói, hiẹu suất sử dụng đuờng truyền, độ trễ trung b nh và biến thiên dao động độ trễ trong một phạm vi hợp l . Điều này sẽ v a kho ng gây sự quá tải đối với thiết bị mạng, v a đảm bảo khong gây tắc nghẽn trên mạng, v a tạo điều kiẹn cung cấp và duy tr một cách tốt nhất chất luợng dịch vụ mạng. Hiẹn có ba huớng tiếp cận để giải quyết bài toán quản l hàng đợi tích cực, bao g m: Quản l hàng đợi dựa trên chiều dài hàng đợi tiêu biểu là co chế R D [2][4][6]), quản l hàng đợi dựa trên luu luợng gói tin đến - còn gọi là tải nạp đại diẹn là co chế LU [5][12] và quản l hàng đợi dựa trên sự kết hợp cả chiều dài hàng đợi và luu luợng gói tin đến điển h nh là co chế R M [8][9] . Trong những nam gần đây, nh m nâng cao hiẹu nang của các co chế quản l hàng đợi tích cực, ngoài ba co chế tiêu biểu kể trên, đ có nhiều co chế khác đuợc cong bố. ơ chế quản l hàng đợi dựa trên chiều dài hàng đợi, hiện tƣợng tắc nghẽn đƣợc thể hiện dựa trên độ dài tức thời hoặc độ dài trung b nh của hàng đợi và mục đích của quá tr nh điều khiển là làm n định chiều dài hàng đợi tại nút mạng, giảm số lƣợng gói tin phải loại bỏ, giảm thiểu độ trễ của gói tin lƣu thông trong mạng. R D là cơ chế đƣợc sử dụng ph biến nhất, đại diện cho nhóm cơ chế quản l hàng đợi dựa trên chiều dài hàng đợi này. Năm 1993, Sally Floyd và cộng sự đ đề xuất cơ chế R D [6 để phát hiện sớm tắc nghẽn, R D kiểm soát tắc nghẽn tại nút mạng b ng cách kiểm tra độ dài trung b nh hàng đợi khi các gói tin đến và đƣa ra quyết định nhận gói, đánh dấu hoặc loại bỏ gói tin. ơ chế quản l hàng đợi tích cực R D phát hiện tắc nghẽn dựa trên việc tính toán hàng đợi trung b nh, trƣờng hợp chiều dài hàng đợi trung b nh nhỏ hơn giá trị minth th không có gói tin nào bị đánh dấu loại bỏ, trƣờng hợp chiều dài hàng đợi trung b nh n m trong khoảng minth, maxth) th m i gói đến đều đƣợc đánh dấu loại bỏ b ng một xác suất pb. Trƣờng hợp chiều dài hàng đợi trung b nh lớn hơn giá trị max th th tất cả các gói đến đều bị đánh dấu và loại bỏ. ơ chế quản l hàng đợi tích cực R D phụ thuộc vào giá trị chiều dài hàng đợi trung b nh để tính toán xác xuất đánh dấu loại bỏ gói tin pb, ...