Implementacija DRR algoritma

2. Implementacija DRR algoritma u svičevima sa baferima na izlazu Nevena Vratonjić, Maja Matić, Nevena Krsmanović Mentor: Prof. Dr Aleksandra Smiljanić ETF, Beograd

3. Cilj projekta • Implementacija DRR algoritma • Ispitivanje performansi arhitekture • garantovano kašnjenje (saobraćaj sa rezervacijama) • fer servis (best – effort saobraćaj)

4. Sadržaj : • Uvod • Mehanizam rada DRR • Simulacija • Rezultati • Komentari • Zaključak

5. Uvod • Kriterijum mere fer servisa • Bit-by-bit Round Robin (BR) • Apsolutno fer algoritam • Vrlo težak za implementaciju • Deficit Round Robin (DRR) • Skoro idealno fer servis • Jednostavna implementacija • Motivacija za uvođenje fer servisa • Ograničeni resursi, “agresivni” korisnici,....

6. Mehanizam rada DRR • Raspoređivanje paketa po tokovima

7. Algoritam DRR (1) • Obrada sledećeg toka iz aktivne liste • Formiranje aktivne liste • Inicijalizacija • Inkrementiranje Deficit Counter • Ispitivanje uslova za slanje paketa • Slanje paketa

8. Algoritam DRR (2) • Minimalni kvant servisa Quantum > Lmax • Dodeljivanje prioriteta Quantumi = mi * Quantum

9. Simulacija... • Modeliranje arhitekture • Generisanje saobraćaja • Bernoulli (fiksna dužina paketa) • Poisson (različite dužine paketa) • Realizacije saobraćaja • sa rezervacijama (policing) • best – effort

10. Modeliranje arhitekture • Arhitektura rutera sa baferima na izlazu • Programski kod u programskom jeziku C • Programski paket Matlab 7.0 • Ruter sa 10 ulaza i 10 izlaza • Posmatran je samo jedan izlaz

11. Saobraćaj sa rezervacijama • Obezbeđuje pouzdan prenos pri poštovanju rezervacija • Garantovano kašnjenje kontrolom pomoću prozora Σ wi≤ F • Liste za čekanje • Liste za obradu po DRR • Cilj: analiza kašnjenja kroz ruter • uticaj opterećenja linka, veličine paketa, veličine prozora, poštovanja rezervacija

12. Best – effort saobraćaj • Ne obezbeđuje potpuno pouzdan prenos • Ne garantuje se kvalitet servisa • Jednostavnija implementacija • Liste za obradu po DRR • Cilj: pokazati u kojoj meri je moguće obezbediti fer servis • Različiti scenariji dolaznog saobraćaja i prioriteta tokova

13. Rezultati simulacija

14. Saobraćaj sa rezervacijama • Scenario 1 • Korisnici poštuju rezervacije • Isti prozori za sve korisnike • Scenario 2 • Korisnici poštuju rezervacije • “mali” i “veliki” korisnici • Scenario 3 • Neki korisnici ne poštuju rezervacije • Isti prozori za sve korisnike • Korisnici su istih prioriteta

15. Scenario 1 • Analiza kašnjenja u zavisnosti od opterećenja • Prosečno kašnjenje u ruteru • Prosečno kašnjenje u listi za čekanje • Prosečno kašnjenje u listi za obradu • Raspodela vremena kašnjenja u ruteru • Za različite dužine paketa • Za dva tipa generisanja saobraćaja

16. Saobraćaj : Bernoulli za različite dužine paketa Kašnjenja u ruteru (1)

17. Saobraćaj : Poisson za različite dužine paketa Kašnjenja u ruteru (2)

18. Raspodela vremena kašnjenja Saobraćaj : Bernoulli za dužinu paketa L = 1 Saobraćaj : Bernoulli za dužinu paketa L = 2 Saobraćaj : Bernoulli za dužinu paketa L = 5 • 90% paketa čeka manje od 6, 8, 12 slotova • 90% paketa čeka manje od 17, 37, 86 slotova • 90% paketa čeka manje od 8, 14, 25 slotova

19. Raspodela vremena kašnjenja Saobraćaj : Poisson za dužinu paketa Lsr = 2 Saobraćaj : Poisson za dužinu paketa Lsr = 5 Saobraćaj : Poisson za dužinu paketa Lsr = 1 • 90% paketa čeka manje od 14, 20, 22 slotova • 90% paketa čeka manje od 32, 47, 65 slotova • 90% paketa čeka manje od 8, 11, 12 slotova

20. Izbor kvanta servisa za DRR • Uticaj kvanta servisa za DRR na kašnjenje • Promenom prioriteta menja se kvant servisa za DRR • Izborom optimalne vrednosti kvanta minimizuje se kašnjenje u ruteru

21. Komentar (scenario 1) • Povećenjem dužine paketa povećava se i prosečno kašnjenje u ruteru • Vreme obrade paketa po DRR je kritično za kašnjenje • Oblici krivih prosečnog kašnjenja su isti za oba tipa generisanja saobraćaja • U slučaju Poisson generisanja saobraćaja različite dužine paketa uzrokuju veće kašnjenje

22. Saobraćaj sa rezervacijama • Scenario 1 • Korisnici poštuju rezervacije • Isti prozori za sve korisnike • Scenario 2 • Korisnici poštuju rezervacije • “mali” i “veliki” korisnici • Scenario 3 • Neki korisnici ne poštuju rezervacije • Isti prozori za sve korisnike • Korisnici su istih prioriteta

23. Scenario 2 • “mali” korisnici: veličina prozora w • “veliki” korisnici: veličina prozora 4·w • Analiza kašnjenja u zavisnosti od opterećenja • Prosečno kašnjenje u ruteru • Prosečno kašnjenje u listi za čekanje • Prosečno kašnjenje u listi za obradu • Raspodela vremena kašnjenja u ruteru • Za različite dužine paketa • Za dva tipa generisanja saobraćaja

24. Saobraćaj : Bernoulli za različite dužine paketa Kašnjenja u ruteru (1)

25. Saobraćaj : Poisson za različite dužine paketa Kašnjenja u ruteru (2)

26. Raspodela vremena kašnjenja Saobraćaj : Bernoulli za dužinu paketa L = 2 • 90% paketa čeka manje od 13 slotova (kao u scenariju 1)

27. Raspodela vremena kašnjenja Saobraćaj : Poisson za dužinu paketa Lsrednje = 2 • 90% paketa čeka manje od 19 slotova (kao u scenariju 1)

28. Komentar (scenario 2) • Povećenjem dužine paketa povećava se i prosečno kašnjenje u ruteru • Vreme obrade paketa po DRR je kritično za kašnjenje • Oblici krivih prosečnog kašnjenja su isti za oba tipa generisanja saobraćaja • Kašnjenje je isto za “male” i “velike” korisnike • Pri istom opterećenju i za iste dužine paketa vreme kašnjenja je isto kao u scenariju 1

29. Saobraćaj sa rezervacijama • Scenario 1 • Korisnici poštuju rezervacije • Isti prozori za sve korisnike • Scenario 2 • Korisnici poštuju rezervacije • “mali” i “veliki” korisnici • Scenario 3 • Neki korisnici ne poštuju rezervacije • Isti prozori za sve korisnike • Korisnici su istih prioriteta

30. Scenario 3 • “agresivni” korisnik ne poštuje svoju rezervaciju • Generiše tri puta više saobraćaja • Uticaj “agresivnog” korisnika na : • Prosečno kašnjenje u ruteru • Broj odbijenih paketa • Procenat zadovoljenja traženog saobraćaja • Za različite dužine paketa • Za dva tipa generisanja saobraćaja

31. Saobraćaj: Bernoulli za dužinu paketa L = 1

32. Saobraćaj: Bernoulli za dužinu paketa L = 2

33. Saobraćaj: Bernoulli za dužinu paketa L = 5

34. Saobraćaj: Poisson za dužinu paketa Lsr = 1

35. Saobraćaj: Poisson za dužinu paketa Lsr = 2

36. Saobraćaj: Poisson za dužinu paketa Lsr = 5

37. Komentar (scenario 3) • Pri malim opterećenjima scenario 3 svodi se na scenario 1 i scenario 2 • Kritično opterećenje : • “agresivni” korisnik ne poštuje rezervaciju • Odbacuju se paketi • Kašnjenje raste do vrednosti određene veličinom prihvatnog bafera • Vreme provedeno u listi za čekanje postaje kritično • Smanjuje se sa porastom dužine paketa • Za korisnike koji poštuju rezervacije nema odbijenih paketa

38. Best–effort saobraćaj • Arhitektura rutera se menja • Nema garantovanog kašnjenja • Ispitivanje mere fer servisa • Uticaj “agresivnih” i “dobrih” korisnika • Uticaj opterećenja linka • Uticaj prioriteta korisnika • Granična vrednost opterećenja

39. Best-effort saobraćaj • Scenario 1 • Scenario 2 • Scenario 3 • Svi korisnici imaju isti prioritet • Scenario 4 • Svi korisnici imaju isti nivo generisanog saobraćaja, manji od granične vrednosti • Scenario 5 • Scenario 6 • Scenario 7

40. Best-effort saobraćaj • Scenario 2 • Svi korisnici imaju isti prioritet • Svi korisnici imaju isti nivo generisanog saobraćaja, manji od granične vrednosti • Korisnik 9 generiše veći nivo saobraćaja, manji od graničnog

41. Best-effort saobraćaj • Svi korisnici imaju isti prioritet • Scenario 3 • Korisnici od 0 do 8 generišu isti nivo saobraćaja, manji od graničnog • Korisnik 9 generiše veći nivo saobraćaja, koji je veći od graničnog

42. Best-effort saobraćaj • Svi korisnici imaju isti prioritet • Scenario 4 • Svi korisnici generišu nivo saobraćaja veći od graničnog • Korisnik 9 generiše veći nivo saobraćaja od ostalih korisnika

43. Best-effort saobraćaj • Povećanje prioriteta korisnika • Povećanje kvanta servisa za DRR • Korisnik sa prioritetom dobija veći deo kapaciteta izlaznog linka • Svi korisnici generišu nivo saobraćaja veći od graničnog • Scenario 5 • Korisnik 9 generiše veći nivo saobraćaja od ostalih korisnika • Korisnik 9 ima veći prioritet od ostalih

44. Best-effort saobraćaj • Povećanje prioriteta korisnika • Korisnik sa prioritetom dobija veći deo kapaciteta izlaznog linka • Svi korisnici generišu nivo saobraćaja veći od graničnog • Korisnici 3 i 5 generišu veći nivo saobraćaja od ostalih korisnika • Scenario 6 • Korisnik 5 ima veći prioritet od ostalih

45. Best-effort saobraćaj • Povećanje prioriteta korisnika • Korisnik sa prioritetom dobija veći deo kapaciteta izlaznog linka • Svi korisnici generišu isti nivo saobraćaja, veći od graničnog • Korisnicima se prioriteti dodeljuju relacijom m[i] = i+1, i-tok korisnika • Scenario 7

46. Komentar • “agresivni” korisnici ne ugrožavaju “dobre” korisnike • Kapacitet linka se ravnomerno raspoređuje korisnicima koji generišu veći nivo saobraćaja • Povećanjem prioriteta dodeljujemo veći kapacitet linka zahtevnijim korisnicima

47. Zaključak (1) • Saobraćaj sa rezervacijama • Ostvaruje se garantovano kašnjenje bez odbijanja paketa • Oblici krivih kašnjenja ne zavise od tipa sobraćaja • Best – effort saobraćaj • Garantuje se fer servis svakom korisniku • Dodeljeni kapacitet izlaznog linka zavisi od prioriteta

48. Zaključak (2) • Pružanje željenog kašnjenja • VoIP, video streaming • Garantovanje fer servisa • FTP • Potvrđene su dobre performanse arhitekture rutera sa baferima na izlazu

49. ? Pitanja ?