通信隊列調(diào)度算法研究與應用
發(fā)布時間：2021-08-15 22:04
隨著工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的迅猛發(fā)展,在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)建設過程中,常常需要面對龐大的感知設備,處理海量的感知信息。一方面感知信息種類眾多,通信過程中需要區(qū)分對待;另一方面由于計算能力的限制,導致感知設備只能在某些時間點上集中發(fā)送數(shù)據(jù),從而造成通信量的突增。針對這些問題,使用隊列進行通信成為一種可行的解決方案。因此對工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中隊列調(diào)度問題進行研究。在分析隊列調(diào)度問題國內(nèi)外研究現(xiàn)狀的基礎上,深入剖析了現(xiàn)有調(diào)度算法存在的問題。針對上海艾絡格電子技術有限公司業(yè)務需求,設計了艾絡格工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的三層架構,詳細敘述了隊列調(diào)度問題在中間件和應用平臺之間的產(chǎn)生過程。然后探討了艾絡格工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中隊列調(diào)度存在的資源浪費和消息優(yōu)先級無法保障問題,由此提出了一種基于緊急指數(shù)比例公平的隊列調(diào)度算法——UPWRR。該調(diào)度算法在比例區(qū)分模型的基礎上利用權重輪詢（WRR）算法和緊急輪詢（URR）算法動態(tài)調(diào)整各隊列的權值,從而達到對不同隊列服務質(zhì)量動態(tài)調(diào)整的目的,保障隊列消息服務質(zhì)量的比例公平。在此基礎上,對該算法進行了仿真實驗,驗證了算法能夠精準控制各隊列的緊急指數(shù)成指定比例,統(tǒng)計對比了隊列消息的平均時延情況,并將該算法與同...
【文章來源】：華中科技大學湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：68 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
先來先服務隊列調(diào)度原理圖
3圖 1-2 基于優(yōu)先級隊列調(diào)度原理圖基于優(yōu)先級的調(diào)度策略很好的解決了隊列消息重要程度的問題，對于重要的消息優(yōu)先處理，保障重要消息的時延，但是可能會造成系統(tǒng)中優(yōu)先級較低隊列的“饑餓”現(xiàn)象，對低優(yōu)先級的隊列消息產(chǎn)生巨大時延。針對 PQ 算法存在的“饑餓”現(xiàn)象，一種在 PQ 算法基礎上改進的 QLT[15]（QueueLength Threshold）算法被提出。QLT 算法除了給每個隊列設置不同的優(yōu)先級外，最主要的區(qū)別是給每個隊列設置了一個閾值。調(diào)度器在調(diào)度隊列時，從最高優(yōu)先級的隊列開始調(diào)度，但調(diào)度的隊列長度必須大于隊列所設置的閾值。否則進入較低優(yōu)先級的隊列進行調(diào)度。QLT 算法在一定程度上改善了 PQ 算法出現(xiàn)的“饑餓”現(xiàn)象，但是當
華 中 科 技 大 學 碩 士 學 位 論 文優(yōu)先級隊列長度一直大于設置的閾值時，低優(yōu)先級隊列還是會得不到服務。基于輪詢的調(diào)度策略中最常見的是輪詢（Round Robin，RR）策略，RR 對所有列無差別的進行取消息操作，每次從一個隊列中獲取一個消息，然后轉(zhuǎn)向下一個隊。該策略的優(yōu)點是實現(xiàn)起來非常簡單，也能避免像 PQ 策略一樣低優(yōu)先級隊列消息“饑餓”現(xiàn)象。但是在隊列消息長度不固定，服務隊列的公平性受到了限制，并且法保障消息的時延。在此基礎上出現(xiàn)了若干改善后的輪詢策略，如權重輪詢 Weighted Round Robin ， WRR[17][18][19]）、 差 值 輪 詢 （ Deficit Round Robin,RR[16][20][21]）、緊急輪詢（Urgency-based Round Robin, URR[22][23]）。WRR 策略最初是用在 ATM 的網(wǎng)絡交換機上，調(diào)度原理圖如圖 1-3 所示。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構與實現(xiàn)方法的比較研究[J]. 陳海明,崔莉,謝開斌. 計算機學報. 2013(01)
[2]PFWRR:能實現(xiàn)比例公平的增強型WRR[J]. 王勝靈,侯義斌,黃建輝,黃樟欽. 計算機學報. 2008(05)
[3]一種適用于網(wǎng)絡處理器的隊列管理算法[J]. 鄭波,林闖,李寅. 計算機研究與發(fā)展. 2005(10)
[4]分組交換網(wǎng)絡中隊列調(diào)度算法的研究及其展望[J]. 王重鋼,隆克平,龔向陽,程時端. 電子學報. 2001(04)
本文編號：3345016
【文章來源】：華中科技大學湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：68 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
先來先服務隊列調(diào)度原理圖
3圖 1-2 基于優(yōu)先級隊列調(diào)度原理圖基于優(yōu)先級的調(diào)度策略很好的解決了隊列消息重要程度的問題，對于重要的消息優(yōu)先處理，保障重要消息的時延，但是可能會造成系統(tǒng)中優(yōu)先級較低隊列的“饑餓”現(xiàn)象，對低優(yōu)先級的隊列消息產(chǎn)生巨大時延。針對 PQ 算法存在的“饑餓”現(xiàn)象，一種在 PQ 算法基礎上改進的 QLT[15]（QueueLength Threshold）算法被提出。QLT 算法除了給每個隊列設置不同的優(yōu)先級外，最主要的區(qū)別是給每個隊列設置了一個閾值。調(diào)度器在調(diào)度隊列時，從最高優(yōu)先級的隊列開始調(diào)度，但調(diào)度的隊列長度必須大于隊列所設置的閾值。否則進入較低優(yōu)先級的隊列進行調(diào)度。QLT 算法在一定程度上改善了 PQ 算法出現(xiàn)的“饑餓”現(xiàn)象，但是當
華 中 科 技 大 學 碩 士 學 位 論 文優(yōu)先級隊列長度一直大于設置的閾值時，低優(yōu)先級隊列還是會得不到服務。基于輪詢的調(diào)度策略中最常見的是輪詢（Round Robin，RR）策略，RR 對所有列無差別的進行取消息操作，每次從一個隊列中獲取一個消息，然后轉(zhuǎn)向下一個隊。該策略的優(yōu)點是實現(xiàn)起來非常簡單，也能避免像 PQ 策略一樣低優(yōu)先級隊列消息“饑餓”現(xiàn)象。但是在隊列消息長度不固定，服務隊列的公平性受到了限制，并且法保障消息的時延。在此基礎上出現(xiàn)了若干改善后的輪詢策略，如權重輪詢 Weighted Round Robin ， WRR[17][18][19]）、 差 值 輪 詢 （ Deficit Round Robin,RR[16][20][21]）、緊急輪詢（Urgency-based Round Robin, URR[22][23]）。WRR 策略最初是用在 ATM 的網(wǎng)絡交換機上，調(diào)度原理圖如圖 1-3 所示。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構與實現(xiàn)方法的比較研究[J]. 陳海明,崔莉,謝開斌. 計算機學報. 2013(01)
[2]PFWRR:能實現(xiàn)比例公平的增強型WRR[J]. 王勝靈,侯義斌,黃建輝,黃樟欽. 計算機學報. 2008(05)
[3]一種適用于網(wǎng)絡處理器的隊列管理算法[J]. 鄭波,林闖,李寅. 計算機研究與發(fā)展. 2005(10)
[4]分組交換網(wǎng)絡中隊列調(diào)度算法的研究及其展望[J]. 王重鋼,隆克平,龔向陽,程時端. 電子學報. 2001(04)
本文編號：3345016
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