iSLIP调度算法研究及其实现

目前，为提高交换系统吞吐率，设计开发高性能网络交换机或路由器内部交换结构的技术已趋成熟．但易于在硬件中实现的、高效的队列调度算法仍然是一项值得研究的重要技术．文章首先讨论了对于输入缓冲采用FIF0队列交换系统，其吞吐率主要受HOL队首阻塞的影响．然后研究了iSLIP调度算法的基本原理、迭代仲裁步骤及它在硬件中的实现．针对硬件交换转发判决这一关键问题，给出了在输入队列交换机中采用虚拟输出队列的交换结构和多优先级调度算法的硬件实现方案．最后，对isLIP算法的性能进行了分析比较，证明isLIP算法的实现方案不仅实现简单，而且具有良好的特性．     

PFQ使Internet通信畅通

交换机基于FIFO(先进先出)传输网络通信的传统排队方法现已不能胜任其角色了。网络管理人员正急需一种更为智能化的网络通信优化方案,答案可能就是PFQ(按信息流排队)。使用先进先出方案时,信息包在每个端口被置于一个缓冲队列中,但未确定优先等级。这样,重要信息就可能会被阻挡在不太紧急的信息包之后。尽管FIFO有它的局限性,但是一些交换机生产厂商通过采用每端口多个队列的方法提供了确定优先次序的方法。每一队列都被指定一个优先等级。随后,交换机先发送较高等级队列中的数据包,然后再发送位干较低等级队列中的数据包。     

基于轮转算法的缓冲交叉开关调度算法的设计与实现

研究了一种低复杂度、高性能的交换机调度算法——轮转(Round Robin)调度算法及其硬件实现,它是基于缓冲交叉开关交换结构的。缓冲交叉开关交换结构相比于无缓冲的交叉开关交换结构,仅需要简单的调度算法对输入VOQ队列和交叉点缓存输出分别进行调度,这大大简化了调度算法硬件实现的复杂程度,减小了系统延迟。因此,结合轮转算法和缓冲交叉开关交换结构各自的优点,可以设计出高性能的交换机。     

基于排队网络的多优先级MapReduce作业调度算法

MapReduce是一个能够对大规模数据进行分布式处理的框架,目前被各个领域广泛应用。在提供MapReduce服务的集群中,如何保证不同优先级用户的截止时间限定是MapReduce作业调度问题的一个挑战。针对这一问题,提出了一个基于排队网络的多优先级作业调度算法（MPSA）。首先分析和归纳了基于MapReduce模型的算法,提出了三种常见模式,采用Jackson排队网络对基于MapReduce模型的算法建立了数学模型,应用该网络模型可以求出不同优先级队列对资源的需求;随后使用AR(1)模型进行预测,使算法可以动态地适应不同的用户访问量;利用二分查找算法,分步计算出不同优先级在map阶段和reduce阶段分配的槽位数;最后实现了在MapReduce模型中应用的实时调度算法。实验结果表明,与传统的FIFO和公平调度算法相比,本文提出的算法在用户到达率和任务规模变化的情况下,可以更加有效地满足不同优先级用户的截止时间限定。     

支持多优先级分组交换调度算法研究及其调度器设计

输入缓存交换结构的特点是缓存器和交换结构的运行速率与端口速率相等、实现容易,但存在队头阻塞。如果采用虚拟输出排队方法和适当的分组调度算法可予以消除,使吞吐率达到100%。文章首先研究讨论了并行迭代匹配算法,滑动迭代匹配调度算法的基本原理、迭代仲裁步骤及其硬件实现;对高速分组交换调度算法的性能进行了分析比较。然后给出了在高速输入队列交换机中实现多优先级调度算法的调度器设计与实现方案。经设计实现证明高速分组交换调度算法不仅硬件实现简单,而且具有良好的特性。     

实现QoS的常用队列调度算法

作为保证QoS的一种重要的手段，队列调度算法近年来引起了网络研究者的广泛关注。本文首先介绍了队列调度算法在理论框架中的位置与背景，然后对传统的优先级算法、轮循算法进行了介绍，重点讨论了基于GPS(通用处理器共享)流模型的PFQ调度算法及最常用的一种实现模型WFQ。     

用多FIFO输入缓冲队列消除HOL阻塞

对于输入端口具有单输入FIFO（先入先出）队列的输入缓冲信元交换机（如ATM）,影响交换吞吐率的主要因素是信头阻塞（HOL）。本文分析了在单FIFO队列情况下的信元阻塞的原因及解决办法,给出了输入端口具有多FIFO队列在信元交换结构,描述了基于N-FIFO输入缓冲的排队策略和迭代匹配算法,并对它们的性能进行了分析。     

Crossbar输入排队调度算法的研究

研究高效易于硬件实现的队列调度算法的目的是为了提高交换系统吞吐率和降低延迟。在阐述输入排队、HOL阻塞、虚拟输出队列等概念的基础上，对MSM、PIM、RRM、iSLIP等调度算法进行了系统的比较，研究表明iSLIP算法是一种性能良好、实现简单的算法。     

基于VxWorks的双缓冲队网络通信设计与实现

针对一个高速数据采集系统的实际需求,利用单任务循环的编程结构,给出了一种基于双缓冲队列的网络套接字通信的设计与实现方法.这种设计在VxWorks的先进先出调度和优先级调度之间做出了合理地折衷,使得VxWorks可以避开由于任务的频繁调度所带来的开销,同时又可以使系统对硬件中断和硬件轮询等紧急任务及时响应,满足了项目的实时性的需求.     

一种快速的主动网络信包调度机制

针对主动网络执行主动代码，处理主动信包的特点，该文提出了一种多优先级最短信包优先调度机制。该机制的结构由包分类器、缓冲管理器、缓冲队列和队列调度器组成。包分类器根据预先约定的规则对接收到的信包进行分类；缓冲管理器按照优先级将信包分发到相应的队列，并根据该信包长度遵循从小到大的顺序插入到队列中相应的位置；缓冲队列缓冲存储信包；队列调度器在相对优先级和时延两个方面均进行控制。实验结果表明该调度机制符合主动网络的特点，能够对主动网络中的信包进行快速、有效地调度处理。     

静态实时中间件的优先级映射问题

使用截止期单调(DM)调度算法和分布式优先级冲顶资源访问控制协议(DPCP)的实时CORBA系统中,当节点的本地优先级个数不足时,必须将多个全局优先级映射成一个本地优先级.这需要:①判定映射后任务可调度性的充分必要条件;②减少时间复杂度的映射算法.为此,推导出判定条件,确定了DGPM映射算法.该算法在保证系统可调度的前提下分配任务,或者证明映射后系统不可调度.证明了DGPM算法能调度其他直序列优先级映射算法可调度的任务和GCS集合.判定条件和算法在实际项目中得到了应用.     

On priority queues with priority jumps

In this paper, we investigate a simplified head-of-the-line with priority jumps (HOL-PJ) scheduling discipline. Therefore, we consider a discrete-time single-server queueing system with two priority queues of infinite capacity and with a newly introduced HOL-PJ priority scheme. We derive expressions for the probability generating function of the system contents and the packet delay. Some performance measures (such as mean and variance) of these quantities are derived and are used to illustrate the impact and significance of the HOL-PJ priority scheduling discipline in an output queueing switch. We compare this dynamic priority scheduling discipline with a first-in, first-out (FIFO) scheduling and a static priority scheduling (HOL) and we investigate the influence of the different parameters of the simplified HOL-PJ scheduling discipline.     

基于搜索式地址队列的漏斗形ATM交换

为了适应多媒体通信从实验室走向社会的需要,网络传输速度越来越快,交换机也必须以更快的速度、更大的规模进行交换。然而由于当前微电子技术水平的限制,ATM交换中缓冲器的访问速度成为主要的瓶颈。为了在现有的技术条件下实现高性能的交换,文章提出了一种称为“漏斗形多缓冲的ATM交换结构”。并行处理技术在该结构中得到充分的体现:(1)通过把多个较小规模的交换单元(NxM)平行放置,实现较大规模的交换系统(NxN);(2)将单一缓冲结构变为多缓冲结构,使在一信元周期内由一个缓冲器完成多次读/写操作变为由多个缓冲器来分担,从而使每个缓冲器的访问速度大大降低。在缓冲器控制方面,该交换系统采用了基于搜索式的地址队列,它具有在满足所需的服务质量的前提下,易于实现诸如多点广播和基于优先级服务等高级功能。     

非阻塞分组交换网络的系统模型与性能分析

本文建立了具有输入与输出缓冲器非阻塞分组交换网络的排队模型,得出了平均排队长度、平均等待时间和饱和吞吐量的结果,指出可通过增加交换容量和降低先进先出的排队规则的限制来提高分组交换的吞吐量,最后提出了一种限制交换容量具有重复竞争机制的改进方案,对分组丢失概率进行了定量分析。从而确定了该结构的指标体系。     

基于Virtual Output Queued交换结构的最大权重匹配算法

信头阻塞（HOL）限制了采用FIFO输入队列交换机的吞吐率,而使用虚输出队列（VOQ）技术可以完全消除HOL阻塞。文章给出了VOQ的交换机模型,介绍了基于最大权重匹配的算法LQF、OCF、LPF及其性能,还描述了更加实用的并行迭代算法i－LQF、i－OCF和i－LPF。文章的结论对于构造高带宽的交换机具有实际意义。     

风电场数据中心Hadoop云平台作业调度算法研究

风电场数据中心包含状态监测、数据采集等实时类作业和非实时类作业,采用C/S结构存在资源利用率不平衡、管理与维护成本高等缺点。设计了一种基于Hadoop云平台的数据中心架构;针对开源Hadoop平台现有FIFO调度器不能满足实时监测系统要求,在原有FIFO调度器的基础上,设计了一种双队列的作业调度器,综合考虑作业的截止时间和优先级来进行作业调度决策,实验结果表明,与FIFO调度器相比,双队列的作业调度器在集群负载较大时能够表现出较好的性能,保证实时类作业能够优先执行,为风电机组的安全运行提供保障。     

Packet mode and QoS algorithms for buffered crossbar switches with FIFO queuing

The buffered crossbar switch architecture has recently gained considerable research attention. In such a switch, besides normal input and output queues, a small buffer is associated with each crosspoint. Due to the introduction of crossbar buffers, output and input dependency is eliminated, and the scheduling process is greatly simplified. We analyze the performance of switch policies by means of competitive analysis, where a uniform guarantee is provided for all traffic patterns. We assume that each packet has an intrinsic value designating its priority and the goal of the switch policy is to maximize the weighted throughput of the switch. We consider FIFO queueing buffering policies, which are deployed by the majority of today’s Internet routers. In packet-mode scheduling, a packet is divided into a number of unit length cells and the scheduling policy is constrained to schedule all the cells contiguously, which removes reassembly overhead and improves Quality-of-Service. For the case of variable length packets with uniform value density (Best Effort model), where the packet value is proportional to its size, we present a packet-mode greedy switch policy that is 7-competitive. For the case of unit size packets with variable values (Differentiated Services model), we propose a β-preemptive (β is a preemption factor) greedy switch policy that achieves a competitive ratio of 6 + 4β + β ² + 3/(β − 1). In particular, its competitive ratio is at most 19.95 for the preemption factor of β = 1.67. As far as we know, this is the first constant-competitive FIFO policy for this architecture in the case of variable value packets. In addition, we evaluate performance of β-preemptive greedy switch policy by simulations and show that it outperforms other natural switch policies. The presented policies are simple and thus can be efficiently implemented at high speeds. Moreover, our results hold for any value of the internal switch fabric speedup.     

区分服务中一种动态概率优先级调度算法*

提出了一种动态概率优先级算法DPP,针对一类对延时和丢包率要求相对较高的应用,根据AF1队列长度动态调整概率计算参数p,有效地解决了由于突发流量带来的QoS性能下降问题。不同实验环境下的仿真结果表明,DPP算法有效改善了突发性对分组平均排队延时的影响,减少了分组丢包率。     

Analysis of a nonpreemptive priority queue with SPP arrivals of high class

This paper considers a nonpreemptive priority queueing system with two priority classes of customers, where high priority customers arrive to the system in accordance with a switched Poisson process (SPP) and low priority customers in accordance with a Poisson process. Using the supplementary variable technique, we derive the joint probability generating function of the stationary queue length distributions and the Laplace-Stieltjes transforms of the stationary waiting time distributions of high and low priority customers. We also present some numerical results in order to show the computational feasibility of the analytical results.     

一种面向实时系统的单循环队列算法的应用

常用的定时器算法在面向实时系统应用中存在着诸多不足，在此分析的基础上，提出了一种实时嵌入式系统中高效定时器算法的实现手段，即通过采用单循环队列算法解决了在多队列计时算法中存在的冗余操作和排序操作的缺点，使得定时器计时方法更有效率，且更具有伸缩性，能适应不同规模的实时嵌入式系统。