Netzwerk-Scheduler

Ein Netzwerk-Scheduler (vgl. englisch scheduling bzw. Zeitablaufsteuerung) oder auch Paket-Scheduler ist eine Arbitrationslogik, die die Reihenfolge von Datenpaketen in einem Puffer der Art einer Warteschlange (engl. Queue [kju]) regelt. Für die verschiedenen Betriebssysteme bzw. Kernel sind verschiedene Netzwerk-Scheduler verfügbar, für die dann mehr oder weniger Implementationen von vorhandenen Netzwerk-Scheduling-Algorithmen verfügbar sind.

Implementationen

Für den Linux-Kernel ist zurzeit ein Netzwerk-Scheduler verfügbar, dieser ist integraler Teil des Linux-Netzwerk-Stacks, arbeitet auf Schicht 2 des OSI-Modells, also mit Ethernet Frames und verwaltet die Ein- und Ausgangspuffer sämtlicher Netzwerkkarten. Mit ifconfig oder ip lässt sich die Puffergröße txqueuelen (deutsch: Sendewarteschlangenlänge) /rxqueuelen in Anzahl an Ethernet frames (unabhängig ihrer Größe) für jedes Gerät einstellen. Der Netzwerk-Scheduler verwaltet nicht den Ringpuffer oder irgendwelche anderen Puffer.

Ein weiterer Netzwerk-Scheduler befindet sich in der Planungsphase und ist Teil von Netfilter.

Funktionsweise

Der jeweils geladene Netzwerk-Scheduler-Algorithmus und die eingestellten Parameter bestimmen auf welche Art und Weise der Netzwerk-Scheduler den Warteschlangenpuffer verwaltet.

Illustration

Netzwerk-Scheduler-Algorithmen

Im Laufe der Zeit wurden etliche Netzwerk-Scheduler-Algorithmen (engl. Queueing Discipline [kjuing disiplin] oder Queueing Algorithm) entwickelt. Man kann ganz grob zwischen Leaky-Bucket-Algorithmen und Token-Bucket-Algorithmen unterscheiden, anhand der Einstellmöglichkeiten zwischen klassenbasierten und klassenlosen Algorithmen. Des Weiteren kann man verschiedene Algorithmen zur selben Art zählen, so sind z.B. CHOKe, ARED, GRED and WRED alles RED-Varianten.

• FQ (Fair-Queuing)
• WFQ (Weighted-Fair-Queuing)
• Taildrop-Algorithmus

Etliche Netzwerk-Scheduler-Algorithmen sind als Linux-Kernel-Module realisiert und sind frei verfügbar:

• CBQ (Class-Based Queueing) discipline
• CHOKe (CHOose and Keep for responsive flows, CHOose and Kill for unresponsive flows) ist eine RED-Variante
• CoDel (Controlled Delay) und Fair/Flow Queue CoDel
• DRR (Deficit Round Robin) und DWRR
• HSFC (Hierarchical Fair Service Curve)
• NETEM Network emulator
• HTB (Hierarchy Token Bucket)
• QFQ (Quick Fair Queueing) Scheduler
• RED (Random early detection) sowie ARED, GRED, RRED und WRED
• SFB (Stochastic Fair Blue) sowie Resilient SFB
• SFQ (Stochastic Fairness Queueing)
• TBF (Token Bucket Filter)
• TEQL (Trivial Link Equalizer)

Schlagwörter

Obwohl die Aufgabe des Netzwerk-Schedulers an sich sehr einfach zu verstehen ist, wurden im Laufe der Zeit sehr viele Schlagwörter zu dem Thema erfunden.

• Active Queue Management (AQM), Deutsch etwa aktive Warteschlangenverwaltung,
• Network Traffic Control: quasi ein Überbegriff, denn in der Tat soll der Netzwerkverkehr kontrolliert werden
• Traffic-Shaping: eine Form von AQM, die verfügbare Bandbreite wird künstlich aufgeteilt und jeweils begrenzt
• Link Sharing: wenn sich zwei oder mehr Parteien eine Leitung teilen, bietet es sich ein auf dem gemeinsamen Router den Netzwerk-Scheduler entsprechend einzurichten
• Traffic Prioritizing: eine Form von AQM, die Warteschlange wird verwaltet, indem ausgesuchte Datenpakete priorisiert werden
• TCP Turbo: ein Schlagwort, das hervorheben soll, dass durch entsprechendes AQM, eine Verlangsamung der TCP-Downloadrate verhindert wird
• Bandwidth Management: Verwaltung der verfügbaren Bandbreite

Siehe auch

• Vermeidung von Netzwerküberlastung
• Traffic-Shaping
• Type of Service (TOS)
  • Quality of Service
  • IntServ
  • DiffServ
• Warteschlange (Datenstruktur)
  • Warteschlangentheorie
  • Paketvermittlung
  • First In – First Out
  • Last In – First Out