网络QoS并行调度技术研究及仿真实现

摘要

随着Internet网络不断增多的业务流，不能满足用户对服务质量的要求成了传统的IP网络日益突出的问题。在这样的背景下，IP网络的发展必须依靠IP QoS技术获得服务质量的保证。队列调度技术是实现网络QoS管理的核心技术，并且也是网络资源管理的重要手段。而在QoS调度技术中，主要涉及到一些调度算法和流量监管技术，目前这些算法的都是依附在网络处理器上，以软件调度的方式来实现。现今，处理器已走在多核的道路上，网络处理器也大多已是双核，甚至多核。在多核的NP上实现队列调度技术是当前面临的新的问题，所以实现队列调度技术的并行化处理是非常热门的，同时也是非常有必要的。
　　本文首先对IP QoS的基本概念、技术发展历程、现状和QoS实现的结构模型进行了简要的介绍，说明了队列调度技术是实现IP QoS的技术之一，同时介绍了并行程序的设计模型和当前的并行编程环境，文中介绍了两种并行程序设计技术及其原理——OpenMP并行编程技术和自定义线程并行技术，并对两者并行设计技术的性能进行了简单的比较。然后，比较详尽的介绍了IP QoS实现的一些基本技术，重点分析和介绍了FCFS、PQ、WRR、WFQ的原理和流量监管策略，并讲解了将队列调度技术和令牌桶技术相结合的策略，这也是本文中实验所使用的模型。接下来，对传统 WRR、WFQ调度算法和令牌桶的实现进行详细阐述，并进行了代码实现，之后结合传统实现方法对WRR和WFQ调度算法进行了并行化设计和实现，并且用OpenMP和自定义线程的方法模拟实现了QoS并行调度，模拟运行之后，进一步分析了上述两者并行设计方法的性能差异，同时验证了网络QoS调度进行并行化处理后能提高IP QoS的服务质量。最后，对队列调度技术的实现进行OPNET仿真，其中包括算法的传统实现方法和并行化处理后的实现方法，通过仿真结果，进一步验证了并行化的QoS调度技术能提高IP QoS的服务质量。

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第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 课题研究意义

1.3 国内外研究现状

1.4 本文研究工作及论文内容安排

第二章IP QoS综述

2.1 QoS的体系结构

2.2IP QoS的技术分类

2.3队列调度技术与IP QoS

2.4 本章小结

第三章 并行程序设计模型简介及分析

3.1 并行程序设计模型

3.2 OpenMP并行编程机制

3.3 自定义线程并行程序机制

3.4 并行设计性能比较分析

3.5 本章小结

第四章 QoS队列调度的关键技术

4.1 队列调度算法原理及性能分析

4.2 流量监管原理

4.3队列调度与令牌桶相结合的调度策略

4.4 本章小结

第五章 QoS并行调度的编程实现和性能分析

5.1 队列调度算法和令牌桶的实现

5.2 网络QoS调度并行化

5.3 QoS调度系统性能测试比较分析

5.4 本章小结

第六章 基于OPNET的仿真原型的实现和分析

6.1 OPNET网络仿真平台简介

6.2 QoS调度算法仿真设计与实现

6.3 QoS调度算法并行化仿真设计与实现

6.4 参数设置与统计量获取

6.5 系统仿真及结果分析

6.6 本章小结

结束语

致谢

参考文献

攻硕期间取得的研究成果