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《路由器缓存大小设置策略的研究综述》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、王建新李春泉黄家玮(中南大学信息科学与工程学院长沙410083)摘要首先介绍了路由器缓存大小设置问题的研究进展,重点讨论了基于TCP协议模型的5种典型的缓存设置方法,通过分析和比较得出基于不同的假设前提的缓存设置方法适应于不同的网络环境;并进一步研究了影响缓存需求的几个主要因素,着重分析了各种TCP协议、队列管理机制与路由器缓存大小设置策略的相互影响,并指出在当前复杂时变网络特征下需要采用根据网络状态动态调节阈值的缓存设置方法。关键词缓存大小,TCP,队列管理,动态调节阈值SurveyonRouterBuffer
2、SizingStrategyWANGJian2xinLIChun2quanHUANGJia2wei(SchoolofInformationScienceandEngineering,CentralSouthUniversity,Changsha410083,China)AbstractThispaperreviewedtheresearchesofbuffersizinginrouters,focusedonfivetypicalbuffersizingmethodsbasedonthemodelofTCPpro
3、tocol.andthenconcludedfromcomparisonandanalysisthatbuffersizingmethodsbasedondifferentassumptionsshouldbeadaptedtodifferentnetworkenvironments.Meanwhilewestudiedseveralprimaryfactorswhichinfluencebufferrequirement,thenmainlyanalyzedhowTCPprotocolsandQueueMana
4、gementmecha2nismsinteractwithbuffersizingmethods,thuspointedoutthatincomplicatedanddynamicnetworkenvironmentsa2daptivebuffersizingmethodshouldbeadopted.KeywordsBuffersizing,TCP,Queuemanagement,Dynamicthresholdadjustment路由器作为一种存储转发设备,是不同网络之间互连的枢纽,路由器缓存是当前分组交换网
5、络的重要组成部分。缓存一方面还可以容纳网络中的突发流量,避免出现大量的丢包;另一方面在网络拥塞时缓存可以暂时存储过量的数据包,直至网络空闲再将其发送出去,从而提高链路利用率。因此缓存对提高路由器性能进而提高整个网络性能起了关键作用。然而过量的缓存同时也会引入排队延迟和延迟抖动。到目前为止,路由器缓存需求的研究仍未有统一的结论。经验法则(ruleofthumb)是将缓存大小设置为网络瓶颈的带宽延迟乘积。这种方法由于简单易行被广泛采用,然而随着当前网络带宽和延迟的不断加大,这种设置方法逐渐暴露出一系列缺陷。(1)随着
6、网络带宽和延迟的增大,根据经验法则设置的缓存也相应增大,目前,商用路由器中TCP连接的RTT约为250ms,一个出口带宽为40Gb/s的路由器根据经验法则需要设置1.25Gbytes大小的缓存空间。如此大的缓存给路由器的设计带来困难,比如散热、能耗和主板空间开销等等。此外保持路由器的高速转发性能需要采用高速队列存储芯片,在现有的工艺基础上制造这种大容量高速缓存需要巨大的成本开销,从而使得网络发展的瓶颈逐渐集中到路由器节点的缓存上来。(2)在将光技术引入路由器的设计中,有一个难题一直未能得到有效解决,即光存储问题。
7、全光路由器在当前技术条件下最多只能缓存几十个数据包,远小于网络带宽延迟乘积。(3)大缓存会增加端到端的延时与延时抖动,严重影响实时交互性业务的性能。小缓存能够降低延迟和实现复杂度,但是丢包率和吞吐量指标将有所损失。因此需要研究路由器缓存究竟应该设置多大才能使得网络的总体性能达到最佳。最近一系列文献[123]在理论上对经验法则提出挑战:其采用的流量模型大多建立在TCP协议的基础上,在较短的时间尺度上统计网络的流量特征,并采用排队论方法对近似服从泊松分布的流量下的队列建模,证得缓存需求可以大大减小。同时实际网络的测量
8、数据也对经验法则提出挑战:对Sprint骨干路由器的测量[4]显示队列长度很难超过十个数据包,这是由于该网络的利用率一直保持在20%以下。文献[5]通过在真实网络环境中路由器上的初步试验说明了骨干网络中路由器的缓存需求远远小于其目前的设置值。因此,当前路由器的缓存设置方法已经不适应当前网络环境,下面着重介绍各种基于TCP协议模型改进的路由器缓存设置方法。到稿日期:2008
