Mini-Bin Based Implementation Complexity Improvement in Fair Packet Schedulers

공정 패킷 스케줄러에서 미니빈 기반 구현 복잡도 개선

Realization of high-capacity quality-of-service router needs fair packet schedulers with a lower complexity. Timestamp based fair packet schedulers have the ideal complexity of O(log V), where V is the maximum number of admitted flows, but it has been recently reduced to O(1) using bin concept. However, the latency property was deteriorated and the bandwidth utilization was also declined. In addition, traffic flows requiring strong delay bound may not be admitted. To overcome these problems, this paper proposes a Mini-Bin based Start-Time (MBST) scheduler with variable complexity and evaluates its performance. The MBST scheduler uses the timestamp calculation scheme of start-time based schedulers to enhance the bandwidth utilization and also introduces mini-bin concept to improve the latency, The performance evaluation shows that the proposed scheduler can reduce the complexity of the legacy start-tine based schedulers by $1.8{\sim}5$ times without deteriorating the bandwidth utilization property.

대용량 QoS(Quality-of-Service) 라우터의 구현을 위해서는 보다 낮은 복잡도의 공정패킷 스케줄러가 요구된다. 타임스탬프기반 공정패킷 스케줄러의 이상적 복잡도는 O(logV), 여기서 V는 최대 수락 흐름 수, 이지만 최근 빈(bin)개념을 도입하여 O(1)으로 대폭 줄였다. 하지만 지연 특성이 악화되고 대역폭 이용도 특성이 저하될뿐만 아니라 엄격한 지연규격의 트래픽 흐름을 수용할 수 없는 문제가 발생할 수 있다. 본 논문에서는 이러한 문제를 해결하기 위해 가변 복잡도를 갖는 MBST(Mini-Bin based Start-Time) 스케줄러를 제안하고 성능특성을 분석하였다. MBST 스케줄러는 대역폭 이용도를 높이기 위해 시작시각 기반 스케줄러의 타임스탬프 계산 방식을 적용하고, 지연 특성을 개선하기 위해 미니빈(mini-bin) 개념을 도입한다. 성능 평가 결과 대역폭 이용도의 저하 없이 시작시각 기반 스케줄러의 복잡도를 $1.8{\sim}5$배 낮출 수 있었다.