[發明專利]基于優先級的動態加權輪詢調度策略方法

在審

• 申請號: 201710834170.3
• 申請日: 2017-09-15
• 公開（公告）號: CN107733689A
• 公開（公告）日: 2018-02-23
• 發明（設計）人: 潘越;張雷;王繼業
• 申請（專利權）人: 西南電子技術研究所（中國電子科技集團公司第十研究所）
• 主分類號: H04L12/24
• 分類號: H04L12/24;H04L12/26;H04L12/863;H04L12/873;H04B7/185
• 代理公司: 成飛(集團)公司專利中心51121
• 代理人: 郭純武

技術領域

本發明屬于通信和網絡技術領域，特別涉及一種基于優先級的動態加權輪詢調度策略方法。

背景技術

未來通信網絡的發展趨勢之一是朝著由天地一體化網絡的方向演進，網絡主要如圖3所示，由天基衛星網絡、地基骨干網絡以及各通信子網、用戶構成。隨著科學技術的飛速發展，網絡中的業務量也呈爆炸式的增長，而且不同的業務在時延、丟包率等性能方面也有著不同程度的要求。但網絡資源總是有限的，在網絡總帶寬固定的情況下，如果某類業務占用的帶寬越多，那么其他業務能使用的帶寬就越少，可能會影響其他業務的使用。基于此，專家們提出了QoS(服務質量)的概念，針對各種應用的不同需求，來對網絡資源進行合理的規劃和分配，從而使網絡資源得到高效利用。傳統的IP網絡是一種無連接的網絡，它并不為應用提供服務質量(QoS)保證。而是只提供“盡力而為”的服務。隨著服務質量(QoS)服務的提出，新型路由設備對業務流的處理方式進行了改進，對輸入的業務流進行分類，把具有不同要求的業務流映射到不同隊列中，通過特定的調度策略為不同業務流提供有區別的服務和保障。調度是將收到的用戶訪問請求分配給內部的真實服務器，由其作出應答；所謂輪詢調度就是從所有等待服務的隊列中，按照特定策略、依據各隊列的參數依次選擇某隊列的數據分組，轉發到相應的輸出鏈路上。基于業務分類的隊列輪詢調度策略是排隊理論在實際應用中針對多隊列共享資源的重要模型，也是實現QoS支持的關鍵之一，是對有限的資源進行合理高效的調度的必要手段，一直以來就是研究的熱點。

目前，已有很多種輪詢調度算法被提出，如基本的輪詢調度(Round Robin，RR)策略、動態隊列調度算法、加權輪詢調度(Weighted Round Robin，WRR)算法等。但面對網絡環境中復雜多變的影響因素，這些算法都存在一定的缺陷。RR策略每次服務某隊列里的一個數據包就轉向下一個隊列，看似比較公平的為每個隊列分配了帶寬資源，但是不同業務的數據長度不一樣，較長的業務分組獲得更多的帶寬資源，限制了隊列之間的公平性，并且RR策略沒有考慮到不同業務之間的需求差異，對于需要帶寬和時延保障的高優先級業務不能提供良好的服務保障。

動態隊列調度算法根據優先級來判斷隊列轉發的優先順序。在隊列調度時，優先級調度算法嚴格按照優先級從高到低的次序，優先發送較高優先級隊列中的分組，當較高優先級隊列為空時，再發送較低優先級隊列中的分組。這樣，將關鍵業務的分組放入較高優先級的隊列，將非關鍵業務分組放入較低優先級的隊列，可以保證關鍵業務的分組被優先傳送，優先級調度算法的缺點是擁塞發生時如果較高優先級隊列中長時間有分組存在，那么低優先級隊列中的報文就會由于得不到服務而“餓死”。

在WRR調度算法中，根據隊列的權值來決定轉發報文的數量。首先設置一個變量weight記錄隊列的權值，在進行隊列調度時，首先判斷weight值是否大于0以及隊列是否非空，若weight大于0且隊列非空，則從該隊列中轉發一個分組，并將weight減1，繼續進行條件判斷，直到weight值等于0或隊列為空，轉到下一個隊列開始調度，當所有隊列都輪詢一遍后，將每個隊列的weight值恢復為初始值，然后從第一個隊列開始，再次遍歷，不停地重復以上步驟。當網絡流量增加時，每個隊列的權值不能動態調整的WRR缺乏調控能力。

在擁塞的網絡環境中必然會有丟包。既然丟包是必然的，就要盡量保證優先級高的隊列少丟包。選擇一個良好的調度算法可以保證內部真實服務器負載的均衡性，避免出現個別服務器的偏載甚至過載，同時保證調度的執行效率。一個好的隊列調度算法可以大大提高網絡的性能，這在帶寬資源擴展速度遠遠落后于網絡中消息增加速度的今天，重要性不言而喻。

發明內容

為克服上述現有技術的缺點，本發明的目的是旨在提供一種網絡資源利用率高，帶寬資源分配公平，網絡資源調度合理高效，基于優先級的動態加權輪詢調度策略方法。