基于QoS的虛擬鏈路資源隔離技術研究.pdf

1、現(xiàn)有網(wǎng)絡體系結構的弊端使得網(wǎng)絡虛擬化將會成為未來網(wǎng)絡的主要發(fā)展方向，所以網(wǎng)絡虛擬化也是當前網(wǎng)絡研究的重點內容。網(wǎng)絡虛擬化以路由器虛擬化為基礎，路由器虛擬化中對于虛擬鏈路資源的隔離技術又尤為重要。而網(wǎng)絡 QoS的目的就是為了對不同數(shù)據(jù)流進行帶寬資源分配，因此可以利用QoS的手段來實現(xiàn)虛擬鏈路資源的隔離。本文的研究內容就是基于QoS的虛擬鏈路資源隔離技術。
　　在對上述技術進行深入研究之后，本文提出了一種支持虛擬鏈路資源隔離的QoS并

2、行處理機制。為了獲取更高的處理能力，路由器會使用多核網(wǎng)絡處理器，本文中的QoS機制就是針對這一情況進行了特別優(yōu)化。這一機制應用在一個控制核心與多個數(shù)據(jù)包處理核心并行工作的架構下，能夠有效進行虛擬鏈路間帶寬資源的分配與隔離，同時能夠保證各條虛擬鏈路內的普通QoS需求，還可以在多核網(wǎng)絡處理器上高效并行執(zhí)行。對于QoS機制內部的關鍵算法，本文提出了應用于QoS入口階段的基于多令牌緩沖區(qū)的令牌桶算法，以及應用于QoS出口階段的基于優(yōu)先級擴展的排

3、隊算法。
　　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，但是又對傳統(tǒng)令牌桶算法進行了大規(guī)模的改進創(chuàng)新。由于多核網(wǎng)絡處理器的使用，如果采用傳統(tǒng)令牌桶算法，多個核心同時訪問令牌資源將產(chǎn)生互斥問題。這就造成每次訪問令牌資源都要進行加解鎖操作，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)到每個數(shù)據(jù)包處理核心的私有存儲空間中，有效降低了

4、令牌資源訪問互斥情況發(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保證系統(tǒng)的高性能。
　　基于優(yōu)先級擴展的排隊算法是針對傳統(tǒng)路由器中僅8個優(yōu)先級的排隊算法的改進。為了支持虛擬鏈路的資源隔離，同時為了保證每條虛擬鏈路內的普通 QoS需求，如果采用傳統(tǒng)排隊算法，受限于優(yōu)先級數(shù)量，必須采用兩級8優(yōu)先級隊列的排隊結構。這就造成了排隊結構復雜，優(yōu)先級調度次數(shù)增加，系統(tǒng)時空效率很低。而基于優(yōu)先級擴展的排隊算法通過將優(yōu)先級數(shù)目從8個擴