Hàng đợi FIFO

[thanhsang_truong]

Tác giả: (đang cập nhật)

HÀNG ĐỢI FIFO

- Hàng đợi FIFO không có sự phân loại vì tất cả các gói được thuộc về cùng một lớp. Một bộ định tuyến hay bộ chuyển mạch cần các hàng đợi xuất để giữ các gói trong khi chờ bộ giao tiếp sẵn sàng gửi gói. Trong khi các công cụ hàng đợi khác thể hiện các tính năng khác, như sắp xếp trật tự các gói, hàng đợi FIFO chỉ cung cấp một ý nghĩa giữ các gói trong khi chúng chờ để rời khỏi một cổng giao tiếp (interface). Hàng đợi FIFO sử dụng một hàng đợi đơn cho bộ giao tiếp. Vì chỉ có một hàng đợi nên không cần phân lớp để quyết định khi gói đi vào. Và cũng không cần lập lịch ban đầu để cho hàng đợi lấy gói tiếp theo. Chỉ quan tâm đến cách cấu hình chiều dài hàng đợi FIFO tránh tác động đến độ trễ và mất gói.
- Hàng đợi FIFO sử dụng kỹ thuật hủy gói cuối hàng đợi để quyết định khi nào bỏ gói hay cho gói vào hàng đợi. Nếu cấu hình một hàng đợi dài hơn, nhiều gói có thể đặt trong hàng đợi, nghĩa là hàng đợi ít khả năng đầy. Nếu không gian hàng đơi còn trống nhiều thì gói ít bị mất. Tuy vậy, với một hàng đợi dài, độ trễ và độ biến động trễ của gói tăng. Với hàng đợi ngắn, độ trì hoãn ít xuất hiện hơn, nhưng hàng đợi FIFO đơn sẽ đầy nhanh chóng, lúc này các gói mới sẽ bị hủy bỏ.
Lập lịch hàng đợi FIFO:
- Sau khi gói đi vào hàng đợi thì bộ định tuyến sẽ sử dụng thuật toán lập lịch để duy trì công việc. Lập lịch FIFO là thuật toán lập lịch truyền thống được sử dụng trong Internet. Đây là thuật toán lập lịch đơn giản nhất. Trong thuật toán này bộ lập lịch truyền các gói theo thứ tự đến và hủy các gói khi hàng đợi đầy. Tuy nhiên, bộ lập lịch gói không có sự phân biệt giữa các người sử dụng. Vì vậy nó không thể phân phối cho một số user độ trễ trung bình thấp hơn các người dùng khác. Mọi người dùng trong cùng lớp dịch vụ chịu cùng một độ trễ biến thiên (jitter delay). Ngoài ra, độ biến động trễ có xu hướng tăng lên khi số chặng tăng lên vì độ trễ hàng đợi của gói ở các chặng khác nhau không tương quan với nhau.
- Để hạn chế độ biến động trễ, giải thuật FIFO+ ra đời. Giải thuật này cân bằng độ giao động cho tất cả các luồng trong lưu lượng tổng trong suốt đường đi qua các chặng.
- Giải thuật được thực hiện như sau: Tại mỗi chặng chúng ta đo độ trễ trung bình của từng gói trong mỗi lớp tại mỗi nút mạng. Sau đó chúng ta tính toán sự chênh lệch giữ nó với độ trễ trung bình của lưu lượng tổng. Khoảng cách chênh lệch này được cộng hoặc trừ vào một trường trong tiêu đề của gói. Trường này cho phép mỗi nút mạng tính toán khi nào gói được đưa đến xử lý trong mạng. Các nút mạng lúc đó lập lịch gói cứ như thể nó đến đúng vào thời điểm trung bình mong muốn. Điều này được thực hiện bằng cách sắp xếp hàng đợi theo thời điểm đến mong đợi chứ không phải theo thời gian đến thực sự.
FIFO (gồm cả FIFO+) không thể cung cấp việc chia sẻ tài nguyên đồng đều giữa các người sử dụng cũng như sự bảo vệ. Không có sự bảo vệ ở đây có nghĩa là khi một người dùng gửi gói với tốc độ lớn hơn tốc độ cho phép làm ảnh hưởng đến các người sử dụng khác.
- Với FIFO, độ trễ trung bình của một người sử dụng có thể tăng lên nếu tổng tốc độ đến của tất cả người sử dụng tăng lên.

- Tuy nhiên việc sử dụng kỹ thuật hàng đợi FIFO có các nhược điểm:

• FIFO không hoàn toàn tin cậy khi một luồng không mong muốn tranh giành với các luồng có độ ưu tiên thấp. Các luồng không mong muốn gửi một số lượng lớn các gói (đa số các gói đó bị huỷ bỏ). Trong khi đó, các luồng với độ ưu tiên thấp gửi một số lượng gói xác định và hầu hết chúng bị hủy bởi vì hàng đợi lúc nào cũng đầy do các luồng không mong muốn đã chiếm hết không gian hàng đợi.
• Sự bùng nổ cao hay thấp gây ra tình trạng đầy hàng đợi FIFO. Các gói đi vào một hàng đợi đầy phải chờ một thời gian dài trước khi chúng được truyền. Nhưng ở thời điểm khác, hàng đợi có thể trống và các gói trong cùng một luồng không bị trì hoãn.

- Các ưu điểm của kỹ thuật hàng đợi FIFO

• Đây là kỹ thuật đơn giản và nhanh.
• Nó được hỗ trợ trên tất cả các nền tảng.
• Hàng đợi FIFO được hỗ trợ trong tất cả các phiên bản của Cisco IOS.