网络QoS原理与实现 [3]

Traffic Management

流量管理整体上基于一个简单的模型，就是token bucket模型。一个token bucket，有固定的容量和流出速度，数据包不断地流入到bucket中，然后流出，因为bucket有固定的流出速度，当流入速度大于流出速度时，将会在bucket中buffer，当所buffer的数据超过bucket容量时，将会造成丢包；即使平均流入速度小于流出速度，当来个一个突然的burst造成bucket溢出时，也会丢包。流量管理整体上就是基于这个简单模型，根据配置的CoS参数，完成QoS。

另外，还可以从另一个角度来看token bucket。如下图所示：

每个输入的数据包都需要一个token来可以被转发，系统以恒定的速度r将定时向bucket中添加token，因此当输入packet的流量超过r，将必然造成一定时间后没有足够的token给后续的packet，从而丢包；同样当虽然平均速率小于r，但是突然一个很大的burst时，也会造成bucket中没有token的情况，也会丢包。因此一个最简单的token bucket有两个参数(r, b)。而一个再复杂一点的token bucket如下图所示：

上图中有两个token bucket，一个参数为(p, 1)，另一个参数为(r, b)，其中 p > r，而且两个token bucket是串联状态，利用这个token bucket可以完成peak速率为p，平均速率r，token bucket size为b的流量管理。

对这个token bucket就可以用下面的方法简单实现:

/* Get an input packet with packet length pkt_len */
current_deficit = current_deficit – r * (current_time – last_acc_time)
if (current_deficit > 0 && current_deficit + pkt_len > B) {
                make the pkt as non-conforming; return;
} else if (current_deficit < 0) {
                current_deficit = 0;
}
current_deficit += pkt_len
last_acc_time = current_time
make the packet as conforming;
return

另外还有一种将token bucket概念转变为时间概念进行流量管理的方法，叫做virtual scheduling，他根据当前允许的输出速率r算出完成一个pkt转发所应占用的时间，如果各个pkt间到达时间都大于其所应占用的时间则所有packet都是合法的，并且类似于token bucket，规定系统中能容忍提前占用的最大时间为Ｌ，因此系统参数为(r, Ｌ)。算法如下：

/* get an input packet at current_time, with size pkt_len */
If (expected_next_time > current_time + Ｌ) {
                make the pkt as non-conformed, return;
} else if (expected_next_time < current_time ) {
                Expected_next_time = current_time
}
Expected_next_time += pkt_len / r
Make the pkt as conformed
Return

通过上面简单的token bucket进行流量管理，我们可以判断一个新输入的packet是符合流量要求的，什么时候流量超标。

待续