QoS মেকানিজম

১ · কেন QoS দরকার

ইন্টারনেটের ঐতিহাসিক ডিফল্ট মডেল হলো best-effort — প্রতিটি প্যাকেট সমানভাবে ট্রিট হয়, কোনো অগ্রাধিকার নেই, রাউটার যতটুকু পারে তত দ্রুত ফরওয়ার্ড করার "সর্বোচ্চ চেষ্টা" করে। কিন্তু বাস্তবে বিভিন্ন অ্যাপ্লিকেশনের প্রয়োজন ভিন্ন — একটি ভয়েস কল লেটেন্সি ও জিটারের (M9/L42) প্রতি অত্যন্ত স্পর্শকাতর (সামান্য দেরিও শ্রুতিগোচর সমস্যা তৈরি করে), কিন্তু একটি ব্যাকগ্রাউন্ড ফাইল ডাউনলোড কয়েক সেকেন্ড দেরি হলেও ব্যবহারকারী টেরই পাবেন না। যখন এই দুই ধরনের ট্রাফিক একই সীমিত ব্যান্ডউইথের জন্য প্রতিযোগিতা করে, best-effort মডেলে ভয়েস কলও ফাইল ডাউনলোডের মতোই কিউতে অপেক্ষা করে — এতে কলের মান খারাপ হতে পারে। QoS মেকানিজম এই সমস্যা সমাধান করে বিভিন্ন ট্রাফিককে ভিন্নভাবে অগ্রাধিকার দিয়ে।

২ · ট্রাফিক ক্লাসিফিকেশন ও মার্কিং

QoS প্রয়োগ করতে প্রথমে প্রতিটি প্যাকেটকে একটি ট্রাফিক ক্লাসে শ্রেণীবদ্ধ করতে হয় (যেমন "ভয়েস," "ভিডিও কনফারেন্সিং," "বাল্ক ডেটা")। এই শ্রেণী সাধারণত IP হেডারের DSCP (Differentiated Services Code Point) ফিল্ডে মার্ক করা হয় (শুধু উল্লেখমাত্র, বিস্তারিত নয়) — পথের প্রতিটি রাউটার এই মার্কিং দেখে প্যাকেটটিকে কীভাবে ট্রিট করবে তা সিদ্ধান্ত নেয়, প্রতিবার নতুন করে ক্লাসিফাই না করেই।

৩ · কিউয়িং ডিসিপ্লিন — Priority Queuing বনাম Weighted Fair Queuing

একবার ট্রাফিক শ্রেণীবদ্ধ হলে, রাউটারকে সিদ্ধান্ত নিতে হয় কোন ক্লাসের প্যাকেট আগে সার্ভ করবে। দুটি সাধারণ পদ্ধতি —

নিচের কোডে একটি deficit-counter-ভিত্তিক WFQ শিডিউলার বাস্তবায়ন করা হয়েছে — প্রতিটি রাউন্ডে প্রতিটি ক্লাসের "deficit" কাউন্টারে তার ওজন যোগ হয়; সবচেয়ে বেশি deficit-ওয়ালা (পেন্ডিং প্যাকেটসহ) ক্লাস সার্ভ হয়, এবং তার deficit থেকে মোট ওজন বিয়োগ করা হয়। বহু রাউন্ড ধরে চালালে প্রতিটি ক্লাস ঠিক তার ওজনের অনুপাতে সার্ভিস পায় — এটি নিচের প্রিন্ট আউটে সরাসরি যাচাই করা হয়েছে।

# Weighted Fair Queuing (WFQ) -- deficit-counter ভিত্তিক শিডিউলার
weights = {"voice": 4, "video": 3, "bulk": 1}
total_weight = sum(weights.values())

# প্রতিটি ক্লাসে যথেষ্ট পেন্ডিং প্যাকেট রাখা হয়েছে যাতে সিমুলেশন চলাকালীন কোনো ক্লাস খালি না হয়ে যায়
pending = {cls: [f"{cls}-pkt-{i}" for i in range(100)] for cls in weights}
deficit = {cls: 0 for cls in weights}
service_count = {cls: 0 for cls in weights}

def schedule_next(pending_by_class, weights, deficits):
    """প্রতিটি (পেন্ডিং থাকা) ক্লাসের deficit-এ তার weight যোগ হয়; সর্বোচ্চ deficit-ওয়ালা
    ক্লাস সার্ভ হয়, তারপর তার deficit থেকে মোট weight বাদ যায় -- এই সাধারণ নিয়ম বহু রাউন্ডে
    প্রতিটি ক্লাসকে তার ওজন অনুপাতে সার্ভিস দেয়।"""
    for cls in weights:
        if pending_by_class[cls]:
            deficits[cls] += weights[cls]
    eligible = [c for c in weights if pending_by_class[c]]
    if not eligible:
        return None
    chosen = max(eligible, key=lambda c: deficits[c])
    deficits[chosen] -= sum(weights.values())
    return chosen

ROUNDS = 80
for _ in range(ROUNDS):
    chosen = schedule_next(pending, weights, deficit)
    pending[chosen].pop(0)
    service_count[chosen] += 1

print(f"{ROUNDS} শিডিউলিং রাউন্ডের পর প্রতিটি ক্লাস কতবার সার্ভ হলো:\n")
for cls, w in weights.items():
    expected_share = w / total_weight
    actual_share = service_count[cls] / ROUNDS
    print(f"  {cls:6s} (weight={w}):  served {service_count[cls]:3d} বার  "
          f"->  actual share={actual_share:.3f},  expected share={expected_share:.3f}")