Proposta de Fontes On/Off e Impacto das Mesmas no Escalonador FIFO e DRR, mencionando o parâmetro mais influente

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1 Proposta de Fontes On/Off e Impacto das Mesmas no Escalonador FIFO e DRR, mencionando o parâmetro mais influente Renato Moraes Silva, Tatiana Annoni Pazeto; Curso de Licenciatura Plena em Informática Universidade Federal de Mato Grosso (UFMT) Rondonópolis - MT Brasil flarenatms@yahoo.com.br; tpazeto@gmail.com Resumo Este trabalho pretende demonstrar que o comportamento dos usuários, bem como os aplicativos por eles utilizados, influencia diretamente no desempenho dos servidores e nós de rede. Desta forma, foram desenvolvidos, na linguagem C++, três fontes de tráfego On/Off e dois simuladores, um para o escalonador FIFO e outro para o DRR. Depois, simulações foram executadas nos dois simuladores com o intuito de verificar o tempo de fila, tempo de sistema, tempo de serviço e descarte de pacotes. Pelos resultados obtidos pode-se concluir que o tamanho dos pacotes é o fator que mais causa impacto no escalonador FIFO e o quantum no escalonador DRR. 1. Introdução O desafio das redes de computadores ou sistemas que trabalham com grande tráfego é gerenciar, de forma justa, o processamento de pacotes diminuindo a perda de dados, notadamente quando a quantidade de dados for maior que a capacidade de armazenamento e processamento, mantendo ou melhorando a Qualidade de Serviço (QoS). Sabemos que congestionamentos acarretam atrasos e perdas de pacotes. Uma das opções para resolver este problema é usar algoritmos de escalonamento, tais como o First-In First- Out (FIFO), Déficit Round Robin (DRR), Weighted Fair Queuig (WFQ). Neste trabalho analisaremos os escalonadores FIFO e DRR. Por sua vez, o processo de escalonamento é afetado pelas fontes de tráfego, sendo o mais comum o modelo On/Off que, também será estudada neste trabalho. Este artigo analisará o impacto causado pelas fontes de tráfego On/Off nos escalonadores FIFO e DRR. O presente trabalho está organizado da seguinte forma: na seção 2 os conceitos dos escalonadores de tráfego; na seção as definições de tráfego On/Off e os parâmetros para a geração de pacotes; na seção as características dos modelos propostos; nas seções 5 e 6 são analisados os resultados nos escalonadores FIFO e DRR; na seção 7 aparecem as conclusões do estudo. 2. Escalonadores de tráfego As redes devem manter a QoS que consiste no nível de garantia que os requisitos de tráfego e de serviço podem ser satisfeitos []. Um recurso usado para isso são os escalonadores de tráfego, que distribuem os pacotes a serem processados e definem os que serão descartados, usando critérios claros como ordem de chegada, prioridade definida ou distribuição de cotas. O escalonador FIFO é um dos mais usados e simples de implementar, notadamente em roteadores, onde o primeiro a entrar é o primeiro a sair [2] []. Tem-se uma única fila de pacotes e que são enviados na mesma ordem em que chegaram, sem distinção [1]. Quando a fila de pacotes (buffer) está se esgotando, o escalonador, conforme a política de descarte adotada, decide se os pacotes restantes serão descartados ou se ocuparão o lugar de outros a serem descartados. Já o escalonador DRR prioriza o tráfego, através de três parâmetros: o peso (define o tamanho da banda disponível), o contador déficit (define a quantidade de bytes que podem ser transmitidos por ciclo) e o quantum (é expresso em bytes e é proporcional ao peso) []. Em cada ciclo é atribuído um valor fixo de quantum para cada fila. O pacote só é liberado se o seu tamanho for menor ou igual ao quantum da fila. Enviado o pacote, o quantum da fila se reduz na mesma proporção. Se houve falta de cota e o pacote não for enviado, o déficit é somado ao quantum do próximo ciclo.. Modelos de tráfego Os modelos de tráfego influenciam no desempenho de rede, pois, para avaliar a competência de uma rede é necessário analisar o comportamento dos usuários e das aplicações [6]. Assim é importante conhecer os modelos de tráfego, sendo que, segundo [1], um dos mais comuns é a fonte On/Off, que possui períodos de atividades, em que são enviadas informações, e períodos de inatividade em que não há emissão de dado. Contudo, nos períodos de silêncio pode ocorrer transmissões de sinalização. Na geração de tráfego On/Off alguns parâmetros são importantes, os quais são mostrados nas Tabelas 1 e 2 e que em alguns modelos possuem valores aleatórios com distribuição exponencial [5]. Esta escolha ocorreu para todos os tipos de tráfego devido à sua simplicidade. Os modelos de fontes HTTP e auto-similares são complexos, sendo difíceis de modelar e implementar. Tabela 1: Parâmetros para geração das fontes de dados, voz e vídeo versão 1. Tipos de Taxa de Tamanho médio Média dos Tráfego pico (bps) do pacote (bits) Intervalos Toff (s) Dados Voz Vídeo Para avaliar o impacto que a mudança nos parâmetros utilizados na geração dos tráfegos provoca, foram usados outros valores, apresentados na Tabela 2.

2 Tabela 2: Parâmetros para geração das fontes de dados, voz e vídeo versão 2. Tipos de Tráfego Taxa de pico (bps) Tamanho médio do pacote (bits) Média dos Intervalos Toff (s) Dados Voz Vídeo Percebe-se que o tamanho dos pacotes são maiores na Tabela 2 e que existe uma variação em relação ás médias dos intervalos Off. Essa variação nos parâmetros servirá para analisar o impacto do tamanho dos pacotes e dos intervalos On e Off nos servidores de redes.. Características das fontes propostas Os modelos de fontes propostos possuem diferenças na geração dos tráfegos de voz, vídeo e dados. O modelo, gera apenas um pacote a cada intervalo ativo (Ton), sendo estes de tamanho fixo e os Ton também são fixos. A duração do Ton é calculada dividindo o tamanho do pacote pela taxa de pico da fonte. Após o Ton, existe um intervalo Off (Toff) que é gerado com distribuição exponencial. O modelo Fonte On/Off Variável 1.0, pode gerar uma quantidade fixa de pacotes por intervalo ou não, dependendo da opção do usuário. Esta quantidade segue a distribuição exponencial. Além disso, o tamanho dos pacotes também é gerado segundo a distribuição exponencial, bem como os intervalos de silêncio. A Fonte On/Off Variável 2.0 é similar ao modelo anterior, porque o Ton, o tamanho dos pacotes e a quantidade de pacotes por intervalo são gerados com distribuição exponencial. Ele difere do modelo anterior que gera uma quantidade de pacotes e a partir disso calcula o Ton necessário para transmitir esses pacotes. Neste programa, o intervalo de On é gerado e a partir disso, um pacote é gerado e verifica-se a possibilidade de enviá-lo no intervalo ativo atual. Caso seja possível, o pacote é enviado. Caso contrário, ficará armazenado para ser enviado no próximo intervalo. Simulações foram realizadas para verificar o comportamento das fontes e através da análise dos resultados gerados com , e pacotes para os tráfegos de voz, vídeo e dados, nos três tipos de fontes e usando os parâmetros da Tabela 2 para a geração, constatou-se que com a geração de pacotes os programas já estão convergindo. No entanto, a alteração na geração dos pacotes provoca algumas diferenças. Na, na simulação com pacotes de voz, o tempo de chegada do último pacote foi de s. Com a Fonte On/Off Variável 1.0, em uma simulação com a mesma quantidade e tipo de pacote e com geração média de 2 pacotes por intervalo, o tempo de chegada foi de s. Já no outro programa com as mesmas configurações, o tempo de chegada do último pacote foi de s. Assim, haverá maior ociosidade no servidor usando a fonte On/Off Variável 2.0. Porém as fontes Fixa ou On/Off Variável 1.0 geram maior descarte de pacotes. Portanto, dependendo do tipo de serviço requisitado, um determinado formato dos pacotes é mais adequado. Contudo, aplicações sensíveis ao atraso, mas tolerantes a perda, como as aplicações de vídeo, não devem ser transmitidas usando uma fonte similar à Variável Análise do impacto das diferentes fontes no escalonador FIFO As simulações foram realizadas com todas as fontes propostas, alterando os parâmetros das Tabelas 1 e 2, considerando a capacidade do canal de 1Mb e 2Mb, buffer de 50 e 100 posições, totalizando 2 simulações. Todas as simulações geraram pacotes, sendo pacotes para cada tipo de tráfego. A Tabela mostra os resultados da Fonte On/Off Fixa utilizando os parâmetros apresentados na Tabela 2. Tabela : Simulações com fonte On/Off Fixa e parâmetros da Tabela 2 Capacidade do Canal 1 Mb 2Mb Buffer Qtd. total de pacotes Med. tempo fila geral Med. tempo serviço geral Med. tempo sistema geral Qtd. total pacotes trans Qtd. pacotes descart A Tabela mostra que a alteração na capacidade do canal provoca diferenças nos resultados. A média do tempo de fila com capacidade do canal de 1Mb e buffer de 50 posições, foi de s, enquanto que com 2Mb foi de s. Essa diferença ocorre, pois com o canal de 2Mb os pacotes são transmitidos mais rapidamente, reduzindo o tempo de fila. Por isso, o descarte de pacotes é menor aumentando a capacidade do canal, sendo que nas simulações com capacidade de 2Mb e buffer de 50 posições, nem houve descartes. O parâmetro capacidade do canal provoca diferenças maiores que o tamanho do buffer. Nas simulações com buffer de 100 posições, a média do tempo de fila é maior que com buffer de 50 posições. Contudo, essa diferença é menor que nas simulações com 2Mb. Além disso, mesmo aumentando o buffer, continuou havendo descarte nas simulações com capacidade de 1Mb. As maiores diferenças devem-se aos parâmetros de geração dos pacotes, conforme observado na Tabela. Tabela : Simulações com fonte On/Off Fixa e parâmetros da Tabela 1 Capacidade do Canal 1 Mb 2 Mb Max. Pacote na fila Qtd. total de pacotes Med. Tempo de fila Med.tempo de serviço Med. tempo de sistema Qtd. pacotes trans Qtd. Pacotes descart Na Tabela constata-se a influência dos parâmetros da fonte usada. Por exemplo, a média do tempo de fila na simulação com capacidade do canal de 1Mb, buffer de 50 posições na simulação apresentada na Tabela, que usa os parâmetros da Tabela 2, é bem maior que na simulação que usa os dados da Tabela 1, mostrada na Tabela. Isso ocorre, pois na Tabela 2, o tamanho dos

3 pacotes de voz e vídeo são maiores. Assim, usando os valores da Tabela 2, os tempos de serviço são maiores, pois este parâmetro é obtido dividindo o tamanho do pacote pela capacidade do canal. A média do tempo de sistema das simulações da Tabela são maiores que nas simulações da Tabela, pois este parâmetro é calculado somando-se o tempo de serviço com o tempo de fila. Para reforçar as diferenças, os Gráficos 1, 2 e mostram respectivamente os valores das simulações com a, On/Off Variável 1.0 com quantidade média de dois pacotes, On/Off Variável 1.0 com quantidade fixa de dois pacotes e Fonte On/Off Variável 2.0, todas com buffer de 50 e 100 posições, e com capacidade do canal de 1Mb, usando os parâmetros da Tabela 2 para a geração dos pacotes. A partir deles, é possível comparar os tráfegos de voz, vídeo e dados, bem como o somatório destes tráfegos. Assim, o Gráfico 1 compara o tempo de fila. Gráfico 1: Comparação do tempo de fila com os parâmetros da Tabela 2 e capacidade de 1Mb Variável 1.0 fixa e média são próximos, enquanto que com a fonte On/Off Variável 2.0 esse valor é inferior. Em relação à média do tempo de fila, a alteração no buffer não provoca grandes mudanças, ao contrário do que ocorre com a média do tempo de sistema. Isso pode ser explicado, pois com o buffer maior, menos pacotes são descartados e conseqüentemente, mais pacotes serão considerados para o cálculo do tempo de sistema. Percebe-se pelo Gráfico 2 que o tempo de sistema dos pacotes de dados são os menores e há uma diferença significativa em relação ao tráfego de vídeo. Esses resultados são influenciados pelos tempos de fila, já que o cálculo do tempo de sistema considera este parâmetro. Assim, como o tempo de fila dos pacotes de vídeo são maiores, o mesmo ocorrerá com o tempo de sistema. O descarte de pacotes é comparado no Gráfico. Gráfico : Comparação do descarte entre as fontes com parâmetros da Tabela 2 e capacidade de 1Mb No Gráfico 1 percebe-se que a alteração no tamanho do buffer não provoca muita diferença na média do tempo de fila dos pacotes de um mesmo tipo de tráfego usando o mesmo tipo de fonte. No entanto, comparando as diferentes fontes, a diferença é muito grande. É notável que a média do tempo de fila nas simulações que usam a Fonte On/Off Variável 1.0 média e fixa, são maiores que nas outras duas fontes. Contudo, não é muito grande a diferença do tempo médio de fila entre as fonte On/Off Fixa e Fonte On/Off Variável 2.0. Nota-se que o tempo de fila do tráfego de vídeo é bem superior aos demais. Isso ocorre porque o Ton de vídeo possui o menor valor. Assim, os pacotes chegam ao servidor com uma freqüência maior, o que gera maior tempo de fila. Contudo, embora o Ton de voz ser de s e o Ton de dados de 0.01s, o tempo de fila de voz não é menor. Isso porque o Toff de voz é bem inferior ao Toff de dados, em proporção ao Ton dos dois tráfegos, logo o tempo de fila de voz acaba sendo maior. Outra comparação realizada refere-se a media do tempo de sistema, conforme é apresentado no Gráfico 2. Gráfico 2: Comparação do tempo de sistema com os parâmetros da Tabela 2 e capacidade de 1Mb Comparando o Gráfico 2 com o Gráfico 1 percebe-se as diferenças existentes. Um exemplo é que no Gráfico 1 os valores das simulações com a fonte Fixa e fonte On/Off Variável 2.0 são bem mais próximos do que os valores no Gráfico 2. Neste, os valores da média do tempo de sistema das fontes On/Off Fixa, On/Off No Gráfico percebe-se que a fonte On/Off Variável 1.0 gera maior descarte de pacotes. Já a fonte On/Off Fixa gera menor descarte de pacotes. Com relação aos três tipos de tráfegos, o maior descarte é do tráfego de vídeo. Isso se explica porque o Ton de vídeo é menor do que o dos outros tráfegos. Assim, os pacotes chegam ao servidor com uma freqüência maior, gerando maior fila e maior descarte. O menor descarte de pacotes ocorre nos tráfegos de dados, pois os pacotes de dados chegam ao servidor com menor velocidade, gerando menor fila de espera e consequentemente menor descarte. 6. Análise do impacto das diferentes fontes no escalonador DRR Para avaliar os impactos no DRR, as simulações foram feitas com todas as fontes propostas, alterando os parâmetros das Tabelas 1 e 2, considerando os quantum de 102 bits e 208 bits para os três tráfegos. Além disso, considerou-se a capacidade do canal de 1Mb e 2Mb e buffer de 50 e 100 pacotes, totalizando 6 simulações, sendo gerados pacotes para cada tráfego, totalizando pacotes no sistema. Na Tabela 5 os resultados com a, usando os parâmetros da Tabela 2 são apresentados. Tabela 5: Simulações com a e parâmetros da Tabela 2 Quantum Capacidade do canal 1mb 2mb 1mb 2mb Qtd. total de pacotes Buffer Méd. tempo de fila geral Méd. tempo de serviço geral Méd. tempo de sistema geral Qtd. total de pacotes transmitidos Qtd. total de pacotes descartados

4 Na Tabela 5 constata-se que alterando a capacidade do canal de 1Mb para 2Mb, os resultados sofrem uma pequena diferença se comparada com o escalonador FIFO. Por exemplo, a diferença entre a média do tempo de fila com capacidade do canal de 1Mb e buffer de 100 posições em relação a simulação com os mesmos parâmetros, mas com capacidade do canal de 2Mb foi de s. Comparando com o simulador FIFO, a diferença foi de s. Percebe-se que a influência da capacidade do canal no escalonador DRR é menor que no escalonador FIFO. Nota-se que a média do tempo de fila nas simulações com o DRR, possui valor bem superior às simulações com o FIFO. Por exemplo, no simulador DRR, a média do tempo de fila com capacidade do canal de 1Mb, buffer de 100 posições e quantum de 102 bits, foi de s, enquanto no simulador FIFO, considerando os mesmos parâmetros, foi s. Isso ocorre, porque no DRR os resultados são influenciados pelo valor do quantum para cada tipo de tráfego. Então, essa diferença entre os dois simuladores poderia ser reduzida se os valores do quantum fossem maiores. Porém, a média do tempo de serviço nas simulações com o DRR possui valor inferior às simulações com o simulador FIFO. Um exemplo disso, é que no simulador DRR, a média do tempo de serviço com capacidade do canal de 1Mb, buffer de 100 posições e quantum de 102 bits, foi de s, enquanto que na simulação com os mesmos parâmetros, no simulador FIFO, foi de 0.005s. Essa diferença ocorre porque no simulador DRR há mais descarte de pacotes que no escalonador FIFO. Desta forma, menos pacotes são considerados para o cálculo da média do tempo de serviço reduzindo esse valor nas simulações com o DRR. Já a média do tempo de sistema nas simulações com o DRR possui maior valor que nas simulações com o FIFO. Por exemplo, nas simulações com capacidade do canal de 1Mb, buffer de 100 posições e quantum de 102 bits, apresentado na Tabela 5, foi de s, enquanto que no simulador FIFO, apresentada na Tabela, foi 0.171s. No DRR esse valor é mais alto porque seu cálculo depende do valor do tempo de fila. Portanto, como a média do tempo de fila do simulador DRR é superior que no simulador FIFO, a média do tempo de serviço e de sistema também são superiores. Com relação à média do tempo de fila, no DRR, a alteração no tamanho do buffer de 50 para 100 posições, provoca maiores diferenças do que a alteração na capacidade do canal. Por exemplo, nas simulações com quantum de 102 bits e capacidade do canal de 1Mb, a alteração no tamanho do buffer provoca uma diferença de s, enquanto que a alteração na capacidade do canal com quantum de 102 bits e buffer de 100 posições, provoca uma diferença de s. O mesmo ocorre com a média do tempo de sistema, onde a alteração no buffer provoca uma diferença de s, enquanto que alterando a capacidade do canal essa diferença é de s. Assim, conclui-se que o parâmetro buffer é mais importante que a capacidade do canal, no escalonador DRR, quanto ao tempo de fila e de sistema. No entanto, isso é diferente com o descarte de pacotes, pois alterando o buffer a diferença entre os descartes é de 2 pacotes, enquanto alterando a capacidade do canal essa diferença é de 2860 pacotes. Logo, o parâmetro capacidade do canal é mais importante que o buffer no que tange ao descarte. Porém, as maiores diferenças ocorrem alterando o valor do quantum. Neste aspecto, o tempo de fila nas simulações com capacidade do canal de 1Mb, buffer de 50 posições e quantum de 102 bits, por exemplo, foi de s, enquanto que nas simulações com os mesmos parâmetros, mas com quantum de 208 bits, a média do tempo de fila foi de s. Essa diferença era esperada, pois o quantum de 102 bits, não é capaz de enviar nenhum pacote em um único ciclo. Já, o aumento do quantum para 208 bits, faz com que em um único ciclo seja enviado um pacote de voz e há necessidade de menos ciclos de vídeo e dados para a transmissão destes pacotes. Assim, aumentando o quantum, há menos pacotes na fila e consequentemente, o tempo de fila é menor. Isso influencia o descarte de pacotes, pois como menos pacotes vão para a fila, menos pacotes serão descartados. Isso pode ser confirmado já que nas simulações com capacidade do canal de 1Mb, buffer de 50 posições e quantum de 102 bits, o descarte foi de , enquanto nas simulações com os mesmos parâmetros, mas com quantum de 208 bits, foram descartados pacotes. O mesmo ocorre com a média do tempo de sistema, pois este parâmetro depende do tempo de fila para ser calculado. Então como o aumento do quantum diminui o tempo de fila, o tempo de sistema é menor. Conclui-se que o parâmetro mais influente no DRR é o quantum. O aumento do quantum provoca grandes diferenças no tempo de serviço, aumentando o seu valor, diferente do que ocorre com o descarte, tempo de sistema e tempo de fila. Isso ocorre porque ao aumentar o quantum, diminui-se o descarte de pacotes. Desta forma, mais pacotes são considerados no cálculo do tempo de serviço, aumentando seu valor. A alteração nos parâmetros de geração dos tráfegos também provocada diferenças no DRR, sendo mostradas na Tabela 6, os resultados obtidos com a fonte On/Off Fixa, usando os valores da Tabela 1. Tabela 6: Simulações com fonte On/Off Fixa e parâmetros da Tabela 1 Quantum Capacidade do canal 1Mb 2Mb 1Mb 2Mb Qtd. total de pacotes Buffer Méd. tempo de fila Méd. tempo de serviço Méd. tempo de sistema Pacotes transmitido s Pacotes descartados

5 Na Tabela 6 nota-se que no DRR, a mudança nos parâmetros para geração das fontes não influência tanto quanto no FIFO. Por exemplo, na simulação com quantum de 102 bits, capacidade do canal de 1Mb e buffer de 50 posições, na simulação apresentada na Tabela 5 que usa os parâmetros da Tabela 2, houve um descarte de pacotes. Já na Tabela 6, que usa os parâmetros da Tabela 1, o descarte foi de pacotes. Logo, a diferença é de 2 pacotes, não sendo expressiva se comparado ao FIFO, onde os descartes ultrapassam pacotes alteram-se os parâmetros de geração das fontes. Assim, conclui-se que a mudança nos parâmetros de geração das fontes, não provoca grades diferenças nos resultados com o DRR, porque a priorização de pacotes através da atribuição de um quantum para cada tipo de tráfego influencia todo o processo. Isso ocorre porque para que um pacote seja transmitido é necessário que haja quantum suficiente e ainda, o ciclo referente ao tipo de tráfego deste pacote deve estar ativo. Desta forma, mesmo que os pacotes sejam menores, o que aumenta a probabilidade de que o quantum seja suficiente para poder transmiti-los, eles ainda dependem do ciclo, que precisa estar ativo. Logo, o tamanho dos pacotes deixa de ser tão importante. No entanto, percebe-se que os resultados do DRR se assemelham ao FIFO, pois as médias do tempo de fila, de serviço e do sistema, quase sempre são maiores nas simulações que utilizam os parâmetros da Tabela 2. Para reforçar as diferenças nas simulações com o escalonador DRR, os gráficos 1, 2 e são apresentados. Suas colunas representam respectivamente os resultados com a, Fonte On/Off Variável 1.0 média, Fonte On/Off Variável 1.0 fixa e Fonte On/Off Variável 2.0, todas com quantum de 208 bits, buffer de 50 e 100 posições, capacidade do canal de 1Mb, usando os parâmetros da Tabela 2 para a geração dos pacotes. Gráfico : Comparação entre o tempo de fila das diferentes fontes com parâmetros da Tabela 2, capacidade de 1Mb e quantum de 208 bits No Gráfico percebe-se que a alteração no tamanho do buffer de 50 para 100 posições provoca um aumento do tempo de fila em relação às simulações com um mesmo tipo de fonte. Esse comportamento também no FIFO, conforme apresentado no Gráfico 1. No entanto, no escalonador DRR, a diferença entre o tempo de fila dessas simulações é maior. Logo, o parâmetro buffer é mais importante no escalonador DRR. Analisando o tempo de fila em relação às simulações com diferentes tipos de fontes, na fonte On/Off Variável 2.0 os resultados são superiores as outras fontes, nos três tipos de tráfegos e ainda na média geral entre eles. Já no FIFO, a fonte que provocou maior tempo de fila foi a On/Off Variável 1.0, tanto com geração média, quanto com geração fixa de pacotes por intervalo. Os tempos de fila dos pacotes de voz são bem menores que nos pacotes de vídeo e dados, e por isso, as colunas que representam esses valores quase não aparecem. Essa diferença ocorre porque os pacotes de voz possuem tamanho inferior aos outros pacotes. Logo, quando são utilizados os parâmetros da Tabela 2, em que o tamanho dos pacotes de voz é 1600 bits, o quantum de 208 bits consegue enviar este pacote, sem que seja necessário repetir o ciclo de voz. Já, os pacotes de vídeo e dados possuem respectivamente tamanho de 096 bits e 8192 bits, conforme os parâmetros apresentados na Tabela 2, e, desta forma, um único ciclo de 208 bits não é suficiente para transmitir esses pacotes. Diante disso, poucos pacotes de voz vão para a fila de espera e por isso o tempo de fila dos mesmos é baixo. Por outro lado, como o tamanho dos pacotes de dados é bem superior aos demais, tendo quase o dobro do tamanho dos pacotes de vídeo, os tempos de fila desse tráfego são maiores que os demais, superando até a média geral do tempo de fila em todas as simulações, conforme pode ser observado no Gráfico. Porém, esses resultados seriam diferentes se a distribuição do quantum fosse proporcional ao tamanho médio dos pacotes. Esse procedimento não foi feito, para facilitar a análise da importância do valor do quantum nos resultados das simulações com o escalonador DRR. A comparação em relação à media do tempo de sistema é apresentada no Gráfico 5. Gráfico 5: Comparação entre o tempo de sistema das diferentes fontes com parâmetros da Tabela 2, capacidade de 1Mb e quantum de 208 bits Observa-se pelo Gráfico 5 que os tempos de sistema possuem variação similar aos tempos de fila, em relação aos diferentes tipos de fontes. Desta forma, a fonte On/Off Variável 2.0 possui os maiores tempos de sistema e a fonte On/Off Fixa os menores. Essa é outra diferença dos escalonadores FIFO e DRR, pois no escalonador FIFO, a fonte que causou maiores tempo de sistema foi a fonte On/Off Variável 1.0 e os menores foram causados pela fonte On/Off Variável 2.0. Observa-se que ao aumentar o buffer de 50 para 100 posições, o tempo de sistema aumenta, conforme ocorreu no simulador FIFO. A explicação para esse aumento é que ao aumentar o buffer, haverá um menor descarte de pacotes e em consequência mais pacotes serão considerados para o cálculo desse parâmetro. Em todas as simulações as médias do tempo de sistema dos tráfegos de voz são menores que nos tráfegos de vídeo e dados. Isso ocorre porque esse parâmetro é calculado somando o tempo de fila ao tempo de serviço. Já o tempo de serviço é calculado pela divisão entre o tamanho do pacote e a capacidade do canal. Desta forma, quanto menor o pacote, menor será o tempo de serviço e consequentemente, menor será o tempo de sistema. Logo, como os pacotes de voz são menores, então o tempo de sistema é menor e, como os

6 pacotes de dados são maiores, então o tempo de sistema é maior, conforme apresentado no Gráfico 5. A comparação do descarte é mostrada no Gráfico 6. Gráfico 6: Comparação entre o descarte de pacotes das diferentes fontes com parâmetros da Tabela 2, capacidade de 1Mb e quantum de 208 bits No Gráfico 6 observa-se que o descarte de pacotes não sofreu muita variação em relação às fontes On/Off Variável 1.0 e On/Off Variável 2.0. A maior variação ocorreu em relação às simulações entre essas fontes e a fonte On/Off Fixa. Nesta última, o descarte de pacotes foi menor. Já no escalonador FIFO, conforme é apresentado no Gráfico, quase não houve descartes nas simulações com a fonte On/Off Variável 2.0. No Gráfico 6 as colunas que representam o descarte dos pacotes de voz quase não aparecem, pois não há descarte em nenhuma das simulações, diferente do que ocorreu em relação aos descartes de vídeo e dados. Esse comportamento difere das simulações com o escalonador FIFO, pois, conforme o Gráfico, o descarte de pacotes foi menor para os tráfegos de dados. Essa diferença pode ser explicada em função do quantum para priorizar os tráfegos. Desta forma, como os pacotes de voz possuem tamanho menor, nas simulações com quantum de 208 bits, um único ciclo é suficiente para a transmissão. Por isso, não há descarte de pacotes de voz. Por outro lado, como o tamanho dos pacotes de vídeo e dados são bem maiores que o quantum, o descarte desses pacotes é alto. 7. Considerações finais Neste trabalho três modelos de fontes foram implementados, bem como um simulador do algoritmo de escalonamento FIFO e outro do DRR, com o intuito de verificar qual o impacto que as fontes propostas provocam nestes escalonadores. No simulador FIFO, testes foram realizados alterando o tamanho do buffer e a capacidade do canal. Verificouse que o tamanho dos pacotes exerce grande influência no desempenho dos processadores e nós da rede. Porém, se a capacidade do canal sofrer alterações nas mesmas proporções, os resultados serão similares. Isso se justifica pelo fato que com pacotes maiores, haverá maior morosidade no tempo de processamento, o que irá aumentar o tempo de fila e também o tempo do sistema. Também se constata que o tamanho da fila de espera não influencia no tempo de serviço, mas tem repercussão imediata no número de pacotes descartados. Contudo, com uma fila superior a 150 pacotes, não há perda de pacote se o link for superior ou igual a 1Mb. No simulador DRR, os testes foram feitos alterando o tamanho do quantum, o tamanho do buffer e a capacidade do canal. Então, com os resultados obtidos, pode-se verificar que o parâmetro mais influente neste escalonador é o quantum. Também, foi observado que o tamanho do quantum não pode ser igual para os tráfegos de voz, vídeo e dados, pois, desta forma, o primeiro tráfego é beneficiado, já que possui menor tamanho, e os dois últimos são prejudicados, em relação ao tempo de fila, tempo de serviço e descarte de pacotes, que serão maiores. Então, para haver maior justiça, o quantum deve ser proporcional ao tamanho dos pacotes. Os modelos de fonte propostos provocam impactos diferentes em relação aos dois escalonadores. No FIFO, a fonte que causa maior tempo de fila é a fonte On/Off Variável 1.0, que consequentemente provoca maiores tempos de serviço e maior descarte de pacotes. Já no DRR, o maior tempo de fila é causado pela fonte On/Off Variável 2.0, que também provoca maiores tempos de sistema e maior descarte. Diante disso, pode-se notar que no escalonador FIFO o impacto causado pelas fontes ocorre, principalmente, em função do tempo de chegada dos pacotes, além da alteração nos parâmetros para a sua geração. Desta forma, a fonte On/Off Fixa que gera tempos de chegada menores, provoca maior descarte no FIFO. Já no escalonador DRR, o impacto causado pelas fontes ocorre, principalmente, em relação a média do tamanho dos pacotes gerados, devido à distribuição de quantum para as filas. Logo, a fonte On/Off Variável 2.0 gera maior descarte de pacotes no DRR, pois gera pacotes com tamanho médio superior as outras fontes. Desta forma, percebe-se que as fontes exercem muita influência nos processadores e nós da rede, sobretudo no que tange ao tamanho dos pacotes e taxa de geração dos mesmos. Assim, dependendo da QoS almejada, um determinado tipo de fonte e escalonador deve ser usado. 8. Referências [1] BONFIM, T.R. Construção de um Simulador de Redes ATM baseado em Redes de Petri f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) Universidade Estadual de Campinas, Campinas, [2] JUNIOR, A. K. 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