QoS Queue Scheduling

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QoS Queue Scheduling


為您介紹QoS的Queue排程，通常採用Queue排程解決網路擁塞時的情況。




下面介紹SP（Strict-Priority，嚴格優先級Queue）、WFQ（Weighted Fair Queue，加權公平Queue）和WRR（Weighted Round Robin，加權輪詢Queue）。
（1） SP Queue

SP Queue排程算法，是針對關鍵service型應用設計的。關鍵service有一個重要的特點，即在擁塞發生時要求優先獲得服務以減小response的延遲。以端口有8 個輸出Queue為例，優先Queue將端口的8 個輸出Queue分成8 類，依次為7、6、5、4、3、2、1、0 Queue，它們的優先級依次降低。

在Queue排程時，SP 嚴格按照優先級從高到低的次序優先發送較高優先級Queue中的分組，當較高優先級Queue為空時，再發送較低優先級Queue中的分組。這樣，將關鍵service的分組放入較高優先級的Queue，將非關鍵service（如E-Mail）的分組放入較低優先級的Queue，可以保證關鍵service的分組被優先傳送，非關鍵service的分組在處理關鍵service數據的空閒間隙被傳送。SP 的缺點是：擁塞發生時，如果較高優先級Queue中長時間有分組存在，那麼低優先級Queue中的封包就會由於得不到服務而“餓死”。

（2） WFQ Queue

在介紹加權公平Queue前，先要理解公平QueueFQ（Fair Queuing）。FQ 是為了公平地分享網路資源，盡可能使所有流的遲延和延遲抖動達到最優而推出的。它照顧了各方面的利益，主要表現在：

不同的Queue獲得公平的排程機會，從總體上均衡各個流的延遲；短封包和長封包獲得公平的排程：如果不同Queue間同時存在多個長封包和短封包等待發送，應當顧及短封包的利益，讓短封包優先獲得排程，從而在總體上減少各個流的報​​文間的延遲抖動。

與FQ 相比，WFQ 在計算封包排程次序時增加了優先權方面的考慮。從統計上，WFQ 使高優先權的封包獲得優先排程的機會多於低優先權的封包。WFQ 能夠按流的“會話”信息（包括協議類型、源和目的TCP 或UDP 端口號、源和目的IP 地址及ToS 域中的優先級等）自動進行流分類，並且盡可能多地提供Queue，以將每個流均勻地放入不同Queue中，從而在總體上均衡各個流的延遲。在出隊的時候，WFQ 按


流的優先級來分配每個流應佔有出口的帶寬。優先級的數值越小，所得的帶寬越少。優先級的數值越大，所得的帶寬越多。最後，輪詢各個Queue，按照帶寬比例從Queue中取出相應數量的封包進行發送。用戶可以用WFQ 的Queue排程算法為0～7 Queue中的每個Queue指定帶寬，然後根據每條流的CoS 值和Queue的映射關係決定哪條流進哪個Queue，也決定了哪條流分得多大的帶寬。

（3） WRR Queue


WRR Queue排程算法在Queue之間進行輪流排程，保證每個Queue都得到一定的服務時間。以端口有8 個輸出Queue為例，WRR 可為每個Queue配置一個加權值（依次為w7、w6、w5、w4、w3、w2、w1、w0），加權值表示獲取資源的比重。如 一個100M的端口，配置它的WRR Queue排程算法的加權值為5、5、3、3、1、1、1、1（依次對應w7、w6、w5、w4、w3、w2、w1、w0 ），這樣可以保證最低優先級Queue至少獲得5Mbit/s 帶寬，避免了採用SP 排程時低優先級Queue中的封包可能長時間得不到服務的缺點。WRR Queue還有一個優點是，雖然多個Queue的排程是輪詢進行的，但對每個Queue不是固定地分配服務時間片——如果某個Queue為空，那麼馬上換到下一個Queue排程，這樣帶寬資源可以得到充分的利用。