通信队列调度算法研究与应用
发布时间：2021-08-15 22:04
随着工业物联网的迅猛发展,在物联网系统建设过程中,常常需要面对庞大的感知设备,处理海量的感知信息。一方面感知信息种类众多,通信过程中需要区分对待;另一方面由于计算能力的限制,导致感知设备只能在某些时间点上集中发送数据,从而造成通信量的突增。针对这些问题,使用队列进行通信成为一种可行的解决方案。因此对工业物联网中队列调度问题进行研究。在分析队列调度问题国内外研究现状的基础上,深入剖析了现有调度算法存在的问题。针对上海艾络格电子技术有限公司业务需求,设计了艾络格工业物联网系统的三层架构,详细叙述了队列调度问题在中间件和应用平台之间的产生过程。然后探讨了艾络格工业物联网系统中队列调度存在的资源浪费和消息优先级无法保障问题,由此提出了一种基于紧急指数比例公平的队列调度算法——UPWRR。该调度算法在比例区分模型的基础上利用权重轮询（WRR）算法和紧急轮询（URR）算法动态调整各队列的权值,从而达到对不同队列服务质量动态调整的目的,保障队列消息服务质量的比例公平。在此基础上,对该算法进行了仿真实验,验证了算法能够精准控制各队列的紧急指数成指定比例,统计对比了队列消息的平均时延情况,并将该算法与同...
【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
先来先服务队列调度原理图
3图 1-2 基于优先级队列调度原理图基于优先级的调度策略很好的解决了队列消息重要程度的问题，对于重要的消息优先处理，保障重要消息的时延，但是可能会造成系统中优先级较低队列的“饥饿”现象，对低优先级的队列消息产生巨大时延。针对 PQ 算法存在的“饥饿”现象，一种在 PQ 算法基础上改进的 QLT[15]（QueueLength Threshold）算法被提出。QLT 算法除了给每个队列设置不同的优先级外，最主要的区别是给每个队列设置了一个阈值。调度器在调度队列时，从最高优先级的队列开始调度，但调度的队列长度必须大于队列所设置的阈值。否则进入较低优先级的队列进行调度。QLT 算法在一定程度上改善了 PQ 算法出现的“饥饿”现象，但是当
华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文优先级队列长度一直大于设置的阈值时，低优先级队列还是会得不到服务。基于轮询的调度策略中最常见的是轮询（Round Robin，RR）策略，RR 对所有列无差别的进行取消息操作，每次从一个队列中获取一个消息，然后转向下一个队。该策略的优点是实现起来非常简单，也能避免像 PQ 策略一样低优先级队列消息“饥饿”现象。但是在队列消息长度不固定，服务队列的公平性受到了限制，并且法保障消息的时延。在此基础上出现了若干改善后的轮询策略，如权重轮询 Weighted Round Robin ， WRR[17][18][19]）、 差 值 轮 询 （ Deficit Round Robin,RR[16][20][21]）、紧急轮询（Urgency-based Round Robin, URR[22][23]）。WRR 策略最初是用在 ATM 的网络交换机上，调度原理图如图 1-3 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]物联网体系结构与实现方法的比较研究[J]. 陈海明,崔莉,谢开斌. 计算机学报. 2013(01)
[2]PFWRR:能实现比例公平的增强型WRR[J]. 王胜灵,侯义斌,黄建辉,黄樟钦. 计算机学报. 2008(05)
[3]一种适用于网络处理器的队列管理算法[J]. 郑波,林闯,李寅. 计算机研究与发展. 2005(10)
[4]分组交换网络中队列调度算法的研究及其展望[J]. 王重钢,隆克平,龚向阳,程时端. 电子学报. 2001(04)
本文编号：3345016
【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
先来先服务队列调度原理图
3图 1-2 基于优先级队列调度原理图基于优先级的调度策略很好的解决了队列消息重要程度的问题，对于重要的消息优先处理，保障重要消息的时延，但是可能会造成系统中优先级较低队列的“饥饿”现象，对低优先级的队列消息产生巨大时延。针对 PQ 算法存在的“饥饿”现象，一种在 PQ 算法基础上改进的 QLT[15]（QueueLength Threshold）算法被提出。QLT 算法除了给每个队列设置不同的优先级外，最主要的区别是给每个队列设置了一个阈值。调度器在调度队列时，从最高优先级的队列开始调度，但调度的队列长度必须大于队列所设置的阈值。否则进入较低优先级的队列进行调度。QLT 算法在一定程度上改善了 PQ 算法出现的“饥饿”现象，但是当
华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文优先级队列长度一直大于设置的阈值时，低优先级队列还是会得不到服务。基于轮询的调度策略中最常见的是轮询（Round Robin，RR）策略，RR 对所有列无差别的进行取消息操作，每次从一个队列中获取一个消息，然后转向下一个队。该策略的优点是实现起来非常简单，也能避免像 PQ 策略一样低优先级队列消息“饥饿”现象。但是在队列消息长度不固定，服务队列的公平性受到了限制，并且法保障消息的时延。在此基础上出现了若干改善后的轮询策略，如权重轮询 Weighted Round Robin ， WRR[17][18][19]）、 差 值 轮 询 （ Deficit Round Robin,RR[16][20][21]）、紧急轮询（Urgency-based Round Robin, URR[22][23]）。WRR 策略最初是用在 ATM 的网络交换机上，调度原理图如图 1-3 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]物联网体系结构与实现方法的比较研究[J]. 陈海明,崔莉,谢开斌. 计算机学报. 2013(01)
[2]PFWRR:能实现比例公平的增强型WRR[J]. 王胜灵,侯义斌,黄建辉,黄樟钦. 计算机学报. 2008(05)
[3]一种适用于网络处理器的队列管理算法[J]. 郑波,林闯,李寅. 计算机研究与发展. 2005(10)
[4]分组交换网络中队列调度算法的研究及其展望[J]. 王重钢,隆克平,龚向阳,程时端. 电子学报. 2001(04)
本文编号：3345016
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