QOS队列调度机制简介

1 简介

队列调度机制在QoS技术体系中属于拥塞管理的范畴。虽然企业和运营商想尽一切办法

去扩展自己的链路带宽，但是现实网络上各种应用对带宽的消耗速度远远超出企业和运营商带宽扩充能力，也就是说网络的拥塞是无法避免的，这也决定了拥塞管理这一技术的重要性。拥塞管理是指网络发生拥塞时，如何进行管理和控制，处理的方法是使用合适的队列技术来确保关键业务的优先保障。在出接口发生拥塞时，通过适当的队列调度机制，可以优先保证某种类型的报文的QoS参数，例如带宽、时延、抖动等。我们这里所说的队列是指出队列，其实就是指向指定缓存的一系列指针，其作用是在接口有能力发送报文之前先将报文在缓存中保留下来，直到接口可以继续发送报文，所以队列调度机制都是在出端口发生拥塞情况下产生作用，另外一个主要作用就是将报文重新排序（FIFO除外）。

队列是一个比较容易理解的概念，我们在日常生活中也用到类似技术。例如我们去电影院买票的时候，大家排成几队顺序买票，排在前面的先拿到票（FIFO）；有时突然冲出一个人跑到队伍的最前面拿出VIP证件马上就拿到了票（PQ），这类人属于特权阶级需要优先处理，后面的人只能等这类人买完票才能继续排队买票。

2 FIFO

FIFO是队列机制中最简单的，每个接口上只有一个FIFO队列，表面上看FIFO队列并没有提供什么QoS保证，甚至很多人认为FIFO严格意义上不算做一种队列技术，实则不然，FIFO是其它队列的基础，FIFO也会影响到衡量QoS的关键指标：报文的丢弃、延时、抖动。既然只有一个队列，自然不需要考虑如何对报文进行复杂的流量分类，也不用考虑下一个报文怎么拿、拿多少的问题，即FIFO无需流分类、调度机制，而且因为按顺序取报文，FIFO无需对报文重新排序。简化了这些实现其实也就提高了对报文时延的保证。

FIFO关心的就是队列长度问题，队列长度会影响到时延、抖动、丢包率。因为队列长度是有限的，有可能被填满，这就涉及到该机制的丢弃原则，FIFO使用Tail Drop机制。如果定义了较长的队列长度，那么队列不容易填满，被丢弃的报文也就少了，但是队列长度太长了会出现时延的问题，一般情况下时延的增加会导致抖动也增加；如果定义了较短的队列，时延的问题可以得到解决，但是发生Tail Drop的报文就变多了。类似的问题其它排队方法也存在。

Tail Drop机制简单的说就是如果该队列如果已经满了，那么后续进入的报文被丢弃，而没有什么机制来保证后续的报文可以挤掉已经在队列内的报文。

图1 FIFO流程图

3 Priority Queuing

阶级社会将不同的人划入到不同的阶层，不同的阶层享受的关照度不同，如果把FIFO比作原始社会的话，那么PQ就进入了封建社会了。

在报文到达接口后，首先对报文进行分类，然后按照报文所属类别让报文进入所属队列尾部，在报文发送时，按照优先级，总是在所有优先级较高队列中报文发送完毕后，再发送低优先级队列中报文，这样，在每次发送报文时，总是将优先级高的报文先发出去，保证了属于较高优先级队列报文有较低时延，所以PQ的优缺点是很明显的：优点是可以保证高优先级队列的报文可以得到较大带宽、较低的时延、较小的抖动；缺点是低优先级队列的报文不能得到及时的调度，甚至得不到调度，即会出现“饿死”现象。

PQ具有如下特征：

（1） 报文丢弃策略采用Tail Drop机制；

（2） 每个队列内部使用FIFO逻辑；

（3） 当从队列调度报文时，先从高优先级的队列调度报文

从上面可以看出，PQ一般的应用场合是保证某类流量尽可能得到最好的服务，而不管其它流量的“死活”。