基于QoS的虛擬鏈路資源隔離技術(shù)研究.pdf

1、現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的弊端使得網(wǎng)絡(luò)虛擬化將會(huì)成為未來(lái)網(wǎng)絡(luò)的主要發(fā)展方向，所以網(wǎng)絡(luò)虛擬化也是當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)研究的重點(diǎn)內(nèi)容。網(wǎng)絡(luò)虛擬化以路由器虛擬化為基礎(chǔ)，路由器虛擬化中對(duì)于虛擬鏈路資源的隔離技術(shù)又尤為重要。而網(wǎng)絡(luò) QoS的目的就是為了對(duì)不同數(shù)據(jù)流進(jìn)行帶寬資源分配，因此可以利用QoS的手段來(lái)實(shí)現(xiàn)虛擬鏈路資源的隔離。本文的研究?jī)?nèi)容就是基于QoS的虛擬鏈路資源隔離技術(shù)。
　　在對(duì)上述技術(shù)進(jìn)行深入研究之后，本文提出了一種支持虛擬鏈路資源隔離的QoS并

2、行處理機(jī)制。為了獲取更高的處理能力，路由器會(huì)使用多核網(wǎng)絡(luò)處理器，本文中的QoS機(jī)制就是針對(duì)這一情況進(jìn)行了特別優(yōu)化。這一機(jī)制應(yīng)用在一個(gè)控制核心與多個(gè)數(shù)據(jù)包處理核心并行工作的架構(gòu)下，能夠有效進(jìn)行虛擬鏈路間帶寬資源的分配與隔離，同時(shí)能夠保證各條虛擬鏈路內(nèi)的普通QoS需求，還可以在多核網(wǎng)絡(luò)處理器上高效并行執(zhí)行。對(duì)于QoS機(jī)制內(nèi)部的關(guān)鍵算法，本文提出了應(yīng)用于QoS入口階段的基于多令牌緩沖區(qū)的令牌桶算法，以及應(yīng)用于QoS出口階段的基于優(yōu)先級(jí)擴(kuò)展的排

3、隊(duì)算法。
　　基于多令牌緩沖區(qū)的令牌桶算法，其基本思想繼承自傳統(tǒng)令牌桶算法，但是又對(duì)傳統(tǒng)令牌桶算法進(jìn)行了大規(guī)模的改進(jìn)創(chuàng)新。由于多核網(wǎng)絡(luò)處理器的使用，如果采用傳統(tǒng)令牌桶算法，多個(gè)核心同時(shí)訪(fǎng)問(wèn)令牌資源將產(chǎn)生互斥問(wèn)題。這就造成每次訪(fǎng)問(wèn)令牌資源都要進(jìn)行加解鎖操作，限制了系統(tǒng)性能，降低了處理器利用率。而基于多令牌緩沖區(qū)的令牌桶算法采用令牌生成集中式控制、令牌資源分布式緩存的方法，將令牌資源分發(fā)到每個(gè)數(shù)據(jù)包處理核心的私有存儲(chǔ)空間中，有效降低了

4、令牌資源訪(fǎng)問(wèn)互斥情況發(fā)生的概率。因此，它能夠在保證虛擬鏈路資源分配隔離的同時(shí)保證系統(tǒng)的高性能。
　　基于優(yōu)先級(jí)擴(kuò)展的排隊(duì)算法是針對(duì)傳統(tǒng)路由器中僅8個(gè)優(yōu)先級(jí)的排隊(duì)算法的改進(jìn)。為了支持虛擬鏈路的資源隔離，同時(shí)為了保證每條虛擬鏈路內(nèi)的普通 QoS需求，如果采用傳統(tǒng)排隊(duì)算法，受限于優(yōu)先級(jí)數(shù)量，必須采用兩級(jí)8優(yōu)先級(jí)隊(duì)列的排隊(duì)結(jié)構(gòu)。這就造成了排隊(duì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，優(yōu)先級(jí)調(diào)度次數(shù)增加，系統(tǒng)時(shí)空效率很低。而基于優(yōu)先級(jí)擴(kuò)展的排隊(duì)算法通過(guò)將優(yōu)先級(jí)數(shù)目從8個(gè)擴(kuò)