Динамическая регулировка параметров подсистемы качества

УДК 004 (06) Информационные технологии
М.В. НИКИТИН, Е.Ю. ЛАШИНА
Научный руководитель – К.Я. КУДРЯВЦЕВ, к.т.н., доцент
Московский инженерно-физический институт (государственный университет)
ДИНАМИЧЕСКАЯ РЕГУЛИРОВКА ПАРАМЕТРОВ ПОДСИСТЕМЫ КАЧЕСТВА ОБСЛУЖИВАНИЯ
СТЕКА TCP/IP В ЯДРЕ ОС LINUX
Предлагается новый метод адаптивной настройки подсистемы качества обслуживания в ядре ОС Linux, обеспечивающий более интеллектуальное управление качеством канала, нежели статические методы настройки.
Направление по обеспечению высокого качества обслуживания сетей на основе стека протоколов TCP/IP
возникло в современной науке на рубеже 80-х и 90-х годов XX века. На текущий момент, когда требования
пользователей к качеству предоставляемых сервисов изменились в значительной степени, возросло внимание к данной проблеме со стороны сообщества разработчиков. Данная статья представляет динамический
метод регулирования параметров подсистемы качества обслуживания (Quality of Service, QoS) стека TCP/IP
в ядре ОС Linux.
Суть предлагаемого метода состоит в создании некоторого арбитра подсистемы QoS, управляющего
конфигурацией применяемых методов QoS – от WFQ до CBQ и HTB, но не зависящего от их непосредственной реализации, и, таким образом, логически выделенным в отдельную подсистему управления уровнем сервиса. Такая конструкция была реализована на моделирующем имитаторе сетей NS-2, на базе которого были получены результаты как технической применимости, так и теоретической скорости работы и создаваемой нагрузки на маршрутизатор. За основу динамической регулировки параметров качества взяты
статистические параметры, используемые при построении настроек в статических методах регулировки,
которые предлагается вычислять в процессе работы маршрутизатора, имеющего возможности QoS, производить их анализ и осуществлять адаптивную настройку подсистемы обеспечения качества обслуживания.
Анализ возможности динамического регулирования качества обслуживания осуществляется на основании
динамически собираемой статистики по объемам и типам передаваемого трафика.
На текущей момент, подсистема реализована в виде модуля для ядра ОС Linux. В работе представлены
результаты имитационного моделирования данной подсистемы на четырех типах архитектур: i386, amd64,
mips, sparc.
При моделировании измерялись следующие параметры подсистемы:
1. Средняя длина очереди неприоритетных пакетов.
2. Средняя длина очереди приоритетных пакетов.
3. Процент загрузки канала передачи данных при наличии пакетов в очередях.
4. Возможность регулирования параметров качества обслуживания трафика, критичного к задержкам
в канале передачи данных (Real time traffic).
Тестирование основано на измерении параметров скорости отклика на запрос, средней длины очереди и
средней пропускной способности каждого из классов трафика. В качестве базы для сравнения использован
классический метод разделения канала со статической настройкой параметров QoS. Задание параметров
таблиц ядра производилось с помощью утилиты tc пакета iproute2, а классификация – с помощью пакета
iptables.
Динамическая подсистема управляла параметрами следующих типов очередей:
1. Stochastic Fairness Queueing (SFQ) –неприоритетная стохастическая очередь.
2. Class Based Queueing (CBQ) – очереди, основанные на различной классификации трафика.
3. Hierarchical Token Bucket (HTB) – схема иерархической корзины маркеров.
Таким образом, получены результаты имитационного моделирования для реализации динамической регулировки параметров подсистемы QoS. В работе приводится сравнение данных результатов с ранее полученными результатами моделирования на базе симулятора NS-2 а также с классическим методом статической регулировки параметров QoS.
На основании полученных экспериментальных данных делается вывод о преимуществах, которые дает
внедрение динамической регулировки параметров подсистемы качества обслуживания для маршрутизации
сетевого трафика – улучшения пропускной способности и уменьшения задержек в канале.
_______________________________________________________________________
ISBN 5-7262-0710-6. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2007. Том 16
1