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4 Internet路由器主動式隊列管理機制綜述

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9 AQM提供QoS以及在區(qū)分服務中的應用
伴隨著Internet的高速增長的便是IP業(yè)務的多樣化和快速增長 ?，F(xiàn)有的Internet所提供的"極力而為"（best-effort）服務顯然不能滿足不同用戶、不同業(yè)務對不同服務質(zhì)量的（Quality of Service QoS）的要求 。因此IP QoS已成為當前的研究熱點 。
IP QoS體系結(jié)構(gòu)可以分為兩種基本類型：
基于資源預留：網(wǎng)絡資源按照某個業(yè)務的QoS要求進行分配，制定資源治理策略 。IETF提出的綜合服務（IntServ）體系結(jié)構(gòu)便是基于這種策略 。
圖：RIO算法示意圖
基于優(yōu)先級：對業(yè)務流進行分類、整形、標記 。按照資源治理策略分配資源，對QoS要求高的業(yè)務給以優(yōu)先處理 。IETF提出的區(qū)分服務(DiffServ）便是基于這種策略 。
由于綜合服務存在著擴展性等問題，使得其發(fā)展碰到了很大障礙，因此導致了區(qū)分服務的產(chǎn)生 。區(qū)分服務的目標在于簡單有效，以滿足對可擴展性的要求 。
9.1 區(qū)分服務
在區(qū)分服務網(wǎng)絡中，邊界路由器根據(jù)用戶的流規(guī)格（stream profile）將用戶流劃分為不同的級別，再聚合成流聚集（stream aggregate），聚集信息存放在IP包頭的DS標記域，稱為DS標記（Differentiated Services CodePoint，DSCP） 。內(nèi)部節(jié)點則根據(jù)DSCP提供不同質(zhì)量的調(diào)度轉(zhuǎn)發(fā)服務，其外部特性稱為每跳行為（Per-Hop-Behavior，PHB） 。DiffServ的服務類型除了傳統(tǒng)的極力而為的服務外，還有確保服務（Assured Service）和獎賞服務（Premium Service） 。它們分別對應快速轉(zhuǎn)發(fā)（EXPedited Forwarding, EF） 型PHB和確保轉(zhuǎn)發(fā)（Assured Forwarding, AF）型PHB 。
9.1.1 確保服務
獎賞服務嚴格保證用戶的帶寬，為用戶提供低延遲、低抖動、低丟失率和保證帶寬的所謂"三低一保證"的端到端或網(wǎng)絡邊界到邊界的傳輸服務，是目前區(qū)分服務中服務級別最高的種類 。
與獎賞服務的嚴格保證不同，確保服務是從統(tǒng)計上保證用戶的帶寬 。確保服務最具吸引力的是其實現(xiàn)機制較為簡單，只要采用簡單的標記和丟棄機制就能實現(xiàn)IP QoS 。在發(fā)生擁塞時，確保服務通過控制丟棄優(yōu)先級，提供了比"極力而為"服務更好的服務 。確保服務的基本思路是：
邊界路由器標記包，預約帶寬內(nèi)的標為IN，否則標為OUT 。
發(fā)生擁塞時，Out包的丟棄率大于In包 。
9.2 RIO（RED with In and Out?/strong>?
RIO的基本思想是：邊界路由器監(jiān)視每個進入網(wǎng)絡的用戶數(shù)據(jù)流，根據(jù)它們的服務規(guī)格對包進行標識，預約帶寬以內(nèi)的標為IN（in profile），超出的標為OUT（out profile） 。在擁塞的路由器上，Out包被丟棄的概率要大于In包，從而在一定程度上保護In包 。RIO的算法如圖所示 。
For each packet arrival
If it is an In packet
Calculate the average In queue size avg_in
Calculate the average queue size avg_total
If it is an In packet:
if min_in
RIO算法是基于RED算法的，但對RED算法進行了擴充，使其能在一個隊列中治理In包和Out包，而不需要維持兩個隊列 。因為假如維持兩個隊列，將會增加包的亂序，從而導致TCP性能降低或者增加延遲抖動 。RIO有兩套參數(shù)：一套是（min_in，max_in，max_in_p），用來計算In包的標記率；另一套是（min_out，max_out，max_out_p），用來計算Out包的標記率 ?？梢酝ㄟ^選擇這兩套參數(shù)使得RIO增大Out包的丟包率，從而保護In包 。一般來說，min_in>=max_out，max_out_p>max_in_p，并且In包的丟包率依靠于In包的平均隊長avg_in，而Out包的丟包率依靠于總的平均隊長avg_Q 。這樣，一旦RIO檢測到早期擁塞，首先丟棄Out包，并且直到Out包全丟了，假如繼續(xù)擁塞，才開始丟棄In包 。
實際上，確保服務就是RIO方法的擴充 。目前，絕大部分區(qū)分丟棄機制（differentiated drop mechanism）的研究都是基于RIO方法的 。RIO已成為實現(xiàn)區(qū)分服務的一種簡單有效的方法 。

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