...队列调度算法FIFO/SP/RR/WRR/DRR/MDRR/WDRR/WFQ)】

发布网友发布时间：2024-05-04 00:24

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热心网友时间：2024-06-25 04:24

在网络世界中，当多个用户共同争夺有限资源，如带宽和缓冲区，就会出现网络拥塞的现象。这通常源于速率不匹配、网络汇聚或资源不足等问题，且其影响范围广泛，包括延迟加剧、数据重传、吞吐率降低和资源消耗。为了有效管理和避免网络拥塞，我们引入了队列调度算法，如FIFO、SP、RR、WRR、DRR、MDRR和WDRR/WFQ，它们各自有着独特的功能和应用场景。

FIFO（先进先出）算法遵循报文到达的顺序，而SP（优先级）则严格按设定的优先级进行调度，高优先级优先发送。然而，SP的缺点在于当高优先级报文过多时，低优先级队列可能得不到足够处理。轮询算法RR则采用多队列轮询策略，不等待空队列，WRR在此基础上引入了权重，每个队列都有特定的调度权重，RR是其权重为1的特例。

WRR在调度过程中，通过计数器管理，保证低权重队列也能获得一定的带宽。然而，报文数量决定带宽分配，对于大报文有利，可能导致低时延业务受影响。DRR和MDRR则分别通过报文长度和Deficit（差值）进行调度，力求均衡，但低时延服务仍需特殊处理。

WDRR算法改进了DRR，为每个队列分配初始Deficit为权重乘以MTU，通过动态调整实现公平调度。在调度示例中，两个队列Q1和Q2按2:1权重分配带宽，避免了SP和WRR的一些问题，但可能对低延迟业务带来挑战。

WFQ（加权公平队列）则采取更细致的策略，通过bit-by-bit模型确保公平对待所有报文，无论是长报文还是短报文，都能按权重分配带宽，这使得它在处理复杂流量时表现出色。拥塞避免机制则通过流量监控和主动丢弃策略，如尾丢弃和WRED（随机早期丢弃），来维持网络稳定，防止过载。

尾丢弃在实时性要求高的场景下常用，但可能导致TCP全局同步；而WRED通过随机丢弃降低全局同步风险，同时支持对不同业务流和丢弃级别进行个性化设定。在设置队列缓存时，需要权衡时延和抖动，确保最小的缓存能避免断流，而合适的长度既不会导致丢包，也不会造成无效等待。

总之，网络拥塞管理和避免是一项细致的工作，队列调度算法的选用需根据业务需求和网络特性进行精细调整。通过合理的策略和配置，我们可以最大限度地减少拥塞带来的负面影响，提升网络的整体性能。