23、网络资源管理与内容交付网络技术解析

网络资源管理与内容交付网络技术解析

1. 网络资源管理算法

在云计算中，资源管理的一个关键方面是确保应用程序获得服务级别协议（SLA）所规定的通信带宽。云互连由带宽有限的通信链路和容量有限的交换机组成。当负载超过交换机容量时，由于其交换结构和输出链路的输入缓冲区有限，以及CPU周期有限，交换机会开始丢弃数据包。因此，调度算法需要同时管理多个量，如带宽、每个流允许传输的数据量、各个流数据包的传输时间以及分配给每个流的缓冲区空间。

• 先来先服务（FCFS）调度算法 ：这是一种避免网络拥塞的策略，其优点是对带宽、时间和缓冲区空间这三个量的管理简单。然而，FCFS算法不能保证公平性，贪婪的流源可以以更高的速率传输并占用更大份额的带宽。

• 公平排队（FQ）算法 ：该算法确保高数据速率的流不会使用超过其公平份额的链路容量。系统首先将数据包分类到各个流中，然后将它们分配到专门的队列中。队列按轮询（RR）顺序一次处理一个数据包。FQ的目标是实现最大 - 最小公平性，即先最大化任何数据流的最小数据速率，然后最大化第二小的数据速率，避免了昂贵流的饥饿问题，但吞吐量较低。

  FQ算法保证了缓冲区空间管理的公平性，但不能保证带宽分配的公平性。例如，传输大数据包的流将受益于更大的带宽。为了解决这个问题，[139]中提出了一种解决方案，引入了逐位轮询（BR）策略。在这个不太实际的方案中，每个队列的单个位被依次传输，队列按轮询方式访问。相关公式如下：
  - (F_{a}^{i} = S_{a}^{i} + P_{a}^{i})
  - (S_{a}^{i} = ma