Average network delay and queuing theory basics
Average Network Delay (Độ trễ Mạng Trung Bình):
Độ trễ mạng trung bình là thời gian trung bình mà dữ liệu mất để di chuyển từ nguồn đến đích qua mạng. Đây là một yếu tố quan trọng trong đánh giá hiệu suất mạng. Độ trễ mạng bao gồm nhiều thành phần như độ trễ chuyển tiếp (propagation delay), độ trễ xử lý (processing delay), độ trễ hàng đợi (queuing delay), và độ trễ truyền tải (transmission delay).
1. Độ trễ chuyển tiếp (Propagation Delay):
- Độ trễ này là thời gian mà tín hiệu mất để đi từ nguồn đến đích thông qua truyền tải vật lý (như cáp, sợi quang, không khí).
- Phụ thuộc vào khoảng cách vật lý giữa các thiết bị và tốc độ truyền tải của môi trường truyền tải.
2. Độ trễ xử lý (Processing Delay):
- Độ trễ này liên quan đến thời gian mà các thiết bị mạng (như router hoặc switch) mất để kiểm tra và xử lý gói tin.
- Bao gồm thời gian kiểm tra lỗi, quyết định định tuyến, và các hoạt động liên quan khác.
3. Độ trễ hàng đợi (Queuing Delay):
- Khi mạng bị quá tải, gói tin có thể phải đợi trong hàng đợi tại các thiết bị mạng (router) trước khi được xử lý.
- Độ trễ này tăng lên khi có nhiều gói tin cần xử lý hơn so với khả năng xử lý của thiết bị.
4. Độ trễ truyền tải (Transmission Delay):
- Độ trễ này là thời gian mà gói tin mất để truyền từ nguồn đến đích trên một đường truyền vật lý.
- Phụ thuộc vào kích thước gói tin và băng thông của đường truyền.
Cơ bản về Lý thuyết Hàng đợi (Queuing Theory):
Lý thuyết hàng đợi là một lĩnh vực trong toán học và kỹ thuật, tập trung vào nghiên cứu và dự đoán hành vi của các hệ thống hàng đợi. Các yếu tố quan trọng trong lý thuyết hàng đợi bao gồm:
1. Đơn vị phục vụ (Service Unit):
- Đây là công việc cần thực hiện bởi hệ thống hàng đợi, như việc xử lý một yêu cầu mạng hoặc phục vụ một khách hàng.
2. Độ tải (Traffic Intensity):
- Được đo bằng tỷ lệ giữa tốc độ đến của công việc (yêu cầu mới) và tốc độ phục vụ (sự hoàn thành của công việc). Khi độ tải lớn hơn 1, hàng đợi sẽ tăng lên vô hạn.
3. Loại hàng đợi (Queue Discipline):
- Xác định cách thức chọn công việc từ hàng đợi khi có nhiều công việc đang chờ đợi.
4. Số kênh phục vụ (Number of Service Channels):
- Số lượng kênh có sẵn để phục vụ công việc. Mỗi kênh có thể xử lý một công việc tại một thời điểm.
5. Thời gian phục vụ (Service Time):
- Thời gian mà mỗi công việc mất để hoàn thành khi đang được phục vụ.
Lý thuyết hàng đợi giúp đánh giá và cải thiện hiệu suất của các hệ thống có sự kiện xếp hàng, từ mạng viễn thông đến quầy mua sắm.
Explain
nếu dùng mm1 thì khó chỉ ra được sự khác biệt khi nói đến packet loss
vì gói tin nó đến
ví dụ M/M/1/k với k=3
thì có nghĩa là 3 gói tin có thể chờ để được server đáp ứng
gói tin thứ 4 tới
sẽ bị drop đi
dẫn đến packet loss
chứ trong mm1 đâu có drop kiểu đó
thì packet loss kiểu gì
nên dùng mm1 sao chứng minh packet loss được
M/M/1 và M/M/1/K:
1. M/M/1:
-
M/M/1 đề cập đến một hệ thống hàng đợi với các đặc điểm sau:
-
M: Quy ước hệ thống theo mô hình Markov, nghĩa là quá trình diễn ra trong không gian thời gian rời rạc.
-
M: Tốc độ đến (arrival rate) của yêu cầu vào hệ thống là một quá trình Poisson. Điều này có nghĩa là các yêu cầu đến độc lập và có một tốc độ cố định.
-
1: Chỉ có một máy phục vụ (số kênh phục vụ = 1).
-
2. M/M/1/K:
-
M/M/1/K tương tự như M/M/1, nhưng có một hạn chế về kích thước của hàng đợi:
- K: Kích thước tối đa của hàng đợi (số lượng yêu cầu tối đa có thể đợi).
So sánh và trường hợp sử dụng:
M/M/1:
-
Hệ thống này phù hợp với các ứng dụng mà yêu cầu đến có tính ngẫu nhiên và không có sự kiện nào ảnh hưởng đến việc đến của yêu cầu tiếp theo.
-
Được sử dụng trong các tình huống mà số lượng yêu cầu vào không đáng kể so với tốc độ phục vụ, nghĩa là hệ thống không quá tải.
M/M/1/K:
-
Hệ thống này hữu ích khi cần kiểm soát số lượng yêu cầu đang chờ đợi. Khi hàng đợi đầy, yêu cầu mới sẽ bị từ chối hoặc bị loại bỏ khỏi hệ thống.
-
Thường được sử dụng trong các ứng dụng mà có hạn chế về tài nguyên hoặc cần giới hạn về số lượng yêu cầu đang chờ đợi.
So sánh:
-
M/M/1 cho phép hàng đợi vô hạn, trong khi M/M/1/K giới hạn số lượng yêu cầu đang chờ đợi.
-
M/M/1 có thể dẫn đến hàng đợi không giới hạn khi tốc độ đến lớn hơn tốc độ phục vụ, trong khi M/M/1/K giới hạn số lượng yêu cầu chờ đợi tối đa.
-
M/M/1 dễ triển khai và phù hợp cho các ứng dụng không yêu cầu kiểm soát chặt chẽ về hàng đợi. Trong khi M/M/1/K được sử dụng khi cần kiểm soát số lượng yêu cầu đang chờ đợi.
Tóm lại, sự lựa chọn giữa M/M/1 và M/M/1/K phụ thuộc vào yêu cầu cụ thể của ứng dụng và mức độ kiểm soát cần thiết đối với hàng đợi.
Ref
Internet
Hết.
