Kuyruk ve Planlama (Queuing and Scheduling)

Nizam-ı Alem · 5 Nis 2026

Ağ iletişimi tamamen paketlerin taşınmasıyla ilgilidir. Bir cihaz bir arayüzde bir paket aldığında, onu hemen başka bir arayüz üzerinden iletmez. Öncelikle, ACL, NAT ve IPsec gibi yapılandırılmış tüm giriş hizmetlerini uygulamalıdır. Ayrıca bir yönlendirme kararı vermeli ve paketin Ethernet başlığını değiştirmelidir. Ardından, NAT, ACL, IPsec vb. gibi yapılandırılmış tüm çıkış hizmetlerini uygulamalıdır. Cihaz, paketi aldığında ve göndermeden önce birden fazla görevi yerine getirmelidir. Bu nedenle, cihaz tüm işlemleri gerçekleştirirken ve bir yönlendirme kararı verirken paket bir yerde beklemelidir. İşte bu yüzden her ağ arayüzünde paketleri geçici olarak tutan bir kuyruk bulunur.

Kuyruk Nedir?

Her ağ arayüzü, paketleri kopyalamak ve geçici olarak tutmak için en az bir kuyruk kullanır. Bir arayüzde Hizmet Kalitesi (QoS) yapılandırılmadığında, arayüz tek bir varsayılan kuyrukla çalışır:

Bir paket bir arayüze geldiğinde, cihaz ACL, NAT ve bir yönlendirme kararı gibi giriş işlemlerini gerçekleştirirken paketi kuyrukta tutar.

Bir paket iletim için planlandığında, cihaz Ethernet başlığını değiştirme, giden ACL, NAT, GRE, IPsec vb. gibi çıkış işlemlerini gerçekleştirirken paketi çıkış arayüzü kuyruğunda tutar.
Aşağıdaki diyagram arayüz kuyruklama kavramını göstermektedir.

FIFO nedir?

Yönlendirici, kuyruktaki paketleri FIFO (İlk Giren İlk Çıkar) adı verilen bir kuyruklama yöntemi kullanarak yönetir. FIFO, paketlerin aşağıdaki şemada gösterildiği gibi kuyruğa geliş sırasına göre işlendiği anlamına gelir.

Kuyruğa ilk gelen paket önce işlenir. İkinci gelen paket ikinci sırada işlenir ve bu böyle devam eder. Dondurma sipariş kuyruğunda bekleme yöntemine benzer. İlk gelen ilk sipariş verir.

Farklılaştırılmış Hizmetler (Çoklu Kuyruklar)

FIFO kullanan bu varsayılan tek kuyruğun, Hizmet Kalitesi bağlamında önemli bir dezavantajı vardır: Önemli trafiğin daha az önemli trafiğe göre önceliklendirilmesine ve farklılaştırılmasına izin vermez. Tüm paketler aynı kuyruğa gider ve cihaz bunlar arasında ayrım yapamaz.

İşletme için önemlerine göre farklı trafik sınıflarını ele almak için, cihazın aşağıdaki şemada gösterildiği gibi birden fazla kuyruğa sahip olması ve farklı trafik sınıflarını ayrı kuyruklara ayırması gerekir.

Trafiği birden fazla kuyruğa bölmek, zamanlayıcının farklı trafik sınıflarını farklı şekilde ele almasına olanak tanır (bu nedenle "DiffServ" - Farklılaştırılmış Hizmetler terimi kullanılır).

Sınıflandırma ve Kuyruklama

Şimdi, birden fazla kuyruğa sahip bir arayüz örneğini daha ayrıntılı olarak ele alalım. Bir sonraki mantıklı soru, trafiği farklı kuyruklara nasıl böleceğimizdir. Bu, sınıflandırma işleminin görevidir. Daha önce işaretlenmiş DSCP değerlerine dayanabilir veya daha karmaşık eşleştirmeler yapabilir. Tipik bir QoS stratejisinde, paketler ağın erişim katmanında (uç cihaza mümkün olduğunca yakın) sınıflandırılır ve DSCP değerleriyle işaretlenir. Daha sonra, WAN kenarında, sınıflandırma işlemi mevcut QoS işaretlemesini - IP başlığındaki DSCP değerlerini - eşleştirir.

Sınıflandırma sürecinin temel işlevi, trafiği işletmenin önemine göre bölmektir. Ayrıca, trafiği farklı kuyruklara ayırmak için sınıf haritaları kullandığımızdan, insanların genellikle kuyruk ve sınıf terimlerini aynı anlama gelecek şekilde birbirinin yerine kullandığını unutmayın.

Kuyruk ve Tampon

Kuyruklardan bahsederken, tamponun ne olduğunu ve ikisi arasındaki farkı da ele almalıyız. Devam etmeden önce, bunu açıklığa kavuşturalım. Basit bir dille, kuyruk yazılımda (örneğin, IOS-XE) mantıksal bir yapıdır, tampon ise fiziksel bir bellek alanıdır (RAM).

Tünel arayüzleriyle aynı mantığa sahiptir - örneğin, Tunnel5 arayüzü. Mantıksal bir yapıdır. Böyle bir fiziksel arayüz yok, değil mi? Ancak, operasyonel ve yapılandırma açısından mantıksal arayüz Tunnel5 ile çalışıyoruz. Tünel arayüzünde yönlendirmeyi yapılandırıyoruz, Tünel arayüzünün durumunu kontrol ediyoruz vb. Sonuç olarak, cihazın yazılımı mantıksal yapıyı fiziksel bir işleme dönüştürüyor.

Kuyruklar ve tamponlar aynı ilişkiye sahiptir. Mantıksal yapı olan kuyruklarla çalışıyoruz. Kuyrukları yapılandırıyoruz. Bir kuyruğun dolu olup olmadığını kontrol ediyoruz ve trafiği düşürüyoruz, vb. Yazılım (ISO-XE), mantıksal yapıyı arka planda fiziksel bir sürece dönüştürüyor.

Özetle, kuyruklar paketlerin işlenme sırasını ve şeklini belirlerken, tamponlar ise işleme sırasında paketleri geçici olarak tutmak için fiziksel alan sağlar. Her ikisi de ağ cihazlarında trafiği etkili bir şekilde yönetmek için birlikte çalışır.

Zamanlama

Bir arayüzde paket içeren birden fazla kuyruk olduğunda, mantıklı bir soru ortaya çıkar: Cihaz her kuyruktan paketleri hangi sırayla iletir? Birden fazla kuyruk olduğundan, soru hiç de basit değildir. Bu, zamanlayıcının ve zamanlama algoritmasının işidir.

Diyelim ki trafiği iş önemine göre kuyruklara ayırıyoruz. En önemli trafik 0 numaralı kuyrukta, en az önemli trafik ise N numaralı kuyrukta.

En yaygın zamanlama yöntemlerinden bazılarını inceleyelim.

Öncelikli Kuyruklama (PQ)

Öncelikli Kuyruklama (PQ), farklılaştırılmış hizmetleri destekleyen basit bir zamanlama algoritmasıdır. Mantık şudur: Her kuyruğun bir önceliği vardır ve 0 numaralı kuyruk en yüksek önceliğe sahiptir. Zamanlayıcı her zaman en yüksek öncelikli kuyruktan gelen paketleri önce işler. En yüksek öncelikli kuyruk boşaldığında, bir sonraki daha düşük öncelikli kuyruğa geçer.

Aşağıdaki diyagramda gösterilen örneği ele alalım. PQ zamanlayıcısı, 0 numaralı kuyruk boşalana kadar sadece ona hizmet eder. Ardından, 1 numaralı kuyruk boşalana kadar sadece ona hizmet eder. Sonra 2 numaralı kuyruğa ve böyle devam eder.

Bu zamanlama yönteminin önemli bir dezavantajı vardır: Ya 0 numaralı kuyruk her zaman paketlerle doluysa? Yüksek öncelikli bir kuyruktaki trafik sürekli yüksekse, düşük öncelikli kuyruklar paketlerinin süresi dolana kadar süresiz olarak bekleyebilir; buna kuyruk açlığı denir.

Öncelikli Kuyruklama (PQ), ses ve video gibi gecikmeye duyarlı trafik için çok etkili bir zamanlama yöntemidir, ancak düşük öncelikli kuyruklar için açlığı önlemek için dikkatli bir yapılandırma gerektirir.

Ağırlıklı Adil Kuyruklama (WFQ)

Ağırlıklı Adil Kuyruklama (WFQ), kuyrukları turlar halinde (sıra olarak da adlandırılır) işleyen başka bir zamanlama yöntemidir. Her kuyruğa bir ağırlık değeri atar; bu değer, kuyruğun her turda ne kadar bant genişliği alacağını belirler. Daha yüksek ağırlıklara sahip kuyruklar, daha düşük ağırlıklara sahip kuyruklardan daha fazla bant genişliği alır.

Algoritma, yüksek öncelikli trafik mevcut olsa bile tüm kuyrukların bir miktar bant genişliği almasını sağlar (bu nedenle "adil kuyruklama"). Düşük öncelikli kuyrukların tamamen göz ardı edilmesini ve bant genişliğinden mahrum kalmasını önler. Tüm kuyruklar çok sayıda paket içeriyorsa, zamanlayıcı her kuyruğa ağırlık değerine karşılık gelen bant genişliğini tahsis eder. Ancak, bir kuyruk boşsa ve geçici olarak bir süre bant genişliğine ihtiyaç duymuyorsa, zamanlayıcı bant genişliğini kalan kuyruklar arasında dağıtır.

Önemli bir noktaya dikkat edin: Ağırlıklı Adil Kuyruklama (WFQ), yapılandırma için MQC (Modüler QoS CLI) ve sınıflandırma için sınıf haritaları kullanır. Bu nedenle genellikle Sınıf Tabanlı Ağırlıklı Adil Kuyruklama (CBWFQ) olarak adlandırılır.

WFQ'nun önemli bir sınırlaması vardır - Zamanlamasında öncelik seviyeleri sunmaz. Tüm kuyruklar her turda hizmet alır. Bu nedenle, gecikme ve titreşim için çok yüksek talepte bulunan trafik akışları da zamanlama sırasını beklemek zorundadır ve diğer kuyrukların sırasından etkilenebilir. Örneğin, 0 numaralı kuyrukta 10 VoIP paketi olduğunu varsayalım. Genellikle bunların diğer paketlerden önce iletilmesini isteriz. Ancak, WFQ ile her turda yalnızca 2 paket iletilir, çünkü bu, 0 numaralı kuyruğun ağırlık değeridir.

Bu nedenle Cisco, hem PQ hem de WFQ'yu tek bir zamanlama yönteminde birleştirerek, PQ ve WFQ'nun avantajlarını birleştirirken dezavantajlarını da ortadan kaldırır.

Düşük Gecikmeli Kuyruklama (LLQ)

Düşük gecikmeli kuyruklama (LLQ), aşağıdaki şemada gösterildiği gibi, katı öncelikli kuyruklama (PQ) ve sınıf tabanlı ağırlıklı adil kuyruklama (CBWFQ) yöntemlerini birleştirir.

Zamanlayıcı, bir veya daha fazla kuyruğu öncelikli kuyruk olarak ele alır ve her zaman önce bunlara hizmet eder. Bu, ses, video ve diğer gerçek zamanlı akışlar gibi gecikmeye duyarlı trafik için gerekli özel işlemi sağlar. Bununla birlikte, öncelikli kuyruklamanın dezavantajlarını dengelemek için, LLQ zamanlayıcısı, yapılandırılmış bant genişliği sınırına göre trafiği denetleyerek öncelikli kuyruğa yerleştirilebilecek trafik miktarını da sınırlar.

Diğer kuyruklar, yapılandırılmış ağırlık değerlerine göre sırayla (round-robin) hizmet edilir. Ancak, LLQ ve CBWFQ arasındaki büyük fark, LLQ zamanlayıcısının öncelikli kuyrukların bant genişliğini sınırlamasıdır; bu da her kuyruğun her turda bir miktar bant genişliği almasını sağlar.

LLQ, kritik veriler için katı öncelikli kuyruklamanın avantajlarını, kritik olmayan trafik için WFQ mekanizmasının adaletini birleştirir. Bu, gecikmeleri önlemeye ve önemli uygulamalar için tutarlı bir kalite sağlamaya yardımcı olur. Bir sonraki derste, MQC yapılandırma iş akışını kullanarak LLQ'yu nasıl yapılandıracağımızı göreceğiz.