[发明专利]基于短时公平性的分组反馈调度方法

说明书

技术领域

本发明属于路由器队列管理和分组调度领域，具体涉及一种基于短时公平性的分组反馈调度方法。

背景技术

计算机网络的服务质量(Quality of Service，QoS)，指的就是网络在传输数据流的过程当中要求满足的一系列服务请求，具体地可以量化为带宽、数据包延迟、延迟抖动、丢包率、吞吐量等等的指标。

在互联网技术发展的初期，主要的业务范围集中在网页浏览、文件传输协议、电子邮件等一些特定的无时间限制的应用系统，这些业务对于网络的QoS并不敏感，而且当时的网络结构简单，带宽也非常有限。但是，随着高速网络技术和多媒体技术的飞速发展，产生了很多对数据传输实时性要求很高的应用业务(如网络电话、视频会议、电子商务、网络流媒体直播等)，人们开始越来越多地提出了各种提高网络QoS的要求。

如今，实时性的业务应用要求网络提供QoS的数据流实时拥塞控制，而这种控制是通过QoS控制机制来实现的。分组调度可以在满足分组服务质量的前提下，合理地管理和控制缓冲区分组离开调度器的顺序和时间，是实现QoS控制机制中的一项关键技术。

由于互联网的规模日渐扩大，各个客户端的数据流在网络中传输的行为，主要是受到各个路由器等的中间节点的影响。路由器在网络当中不但担当快速转发的功能，而且还起到连接广域网关键路径的网关作用。同时，路由器的功能主要由软件系统来实现，便于修改，因此在路由器上实现QoS保证机制更具现实性。但是，路由器只能够对到达的数据包一个一个地转发，所以目前对路由器的QoS保证机制的研究主要集中在分组调度算法的研究和队列管理(缓存管理)两个大方面上。

早期的调度算法只有先进先出(First In First Out，FIFO)排队算法实现的先来先服务。但是这种排队算法既不利于带宽的合理利用，也无法体现各个客户端数据流的公平性，只是一种非常简单的排队方法。后来，产生了优先级排队(Priority Queuing，PQ)算法和通用处理器共享(Generalized ProcessorSharing，GPS)的公平算法等一些分组调度算法。其后，在GPS算法的公平分组调度机制的基础上，众多学者提出了一系列的分组公平队列(packer fairqueuing，PFQ)算法，例如使用最小虚拟完成时间机制(Small virtual Finishtime First，SFF)的加权公平队列算法(Weighted Fair Queuing，WFQ)，实用最小虚拟开始时间机制(Small virtual Start time First，SSF)的随即公平队列算法(Stochastic Fair Queuing，SFQ)，使用最小合格虚拟完成时间机制(Small Eligible virtual Finish time First，SEFF)的最坏情况加权公平队列算法(Worst-case Fair Weighted Fair Queuing plus，WF2Q)和WF2Q+等。

早在1989年，Demers A等人就提出了WFQ调度机制，随后其他学者在此基础上开发出了WF2Q和WF2Q+等的一系列算法。使加权公平队列的系列算法的性能得到了提高。

目前，WF2Q+调度算法主要集中在保证系统的长期公平性和系统的最大吞吐量。在这个方面，WF2Q+的性能已经得到了不少实践的验证。但是，WF2Q+算法在实现短期公平性上还存在着一个严重的问题：

●WF2Q+算法对新加入的客户端无法在短期内实现其公平服务。

由于网络传输协议大多都为系统带来一定的滞后性，单纯地按照原有权值执行最小合格虚拟完成时间优先的机制进行调度，表面上是一种公平机制。但是，如果仍旧按照预设权值对各个客户端的数据包进行调度，由于已经处于传输状态的客户端占用着带宽，而新加入的客户端要从这些已启动的客户端中抢回带宽，存在一定的困难。

为了要实现对新加入客户端的短期公平服务，增强系统的鲁棒性和自适应性，我们基于WF2Q+内核发明了一种客户端权值在线自动调整的自适应分组调度策略——基于短时公平性的分组反馈调度方法。

发明内容

本发明的目的是提出一种基于短时公平性的分组反馈调度方法。该发明依次含有如下步骤：

步骤1)：初始化

预设w_i、w_i′、Q_i、Q_i′、Q_sum、α、β

其中，为客户端i第k个数据包到达系统的虚拟时间；