[发明专利]基于Linux软件实现上行QoS调度的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及IP（Internet Protocol，网际协议）网络数据传输领域，特别是涉及一种基于Linux（一种嵌入式操作系统）软件实现上行QoS（Quality of Service，服务质量）调度的方法及装置。

背景技术

QoS是网络设备所实现的一种保障数据流量的安全机制，通常情况下用来改善网络数据包延迟和阻塞问题。

目前网络中诸如VoIP（Voice over Internet Protocol，基于IP协议的语音电话）、IPTV（Internet Protocol Television，交互式网络电视）等实时性业务应用越来越广泛，这些实时性的业务对数据包的收发时延要求高，在正常情况下，如果网络只用于特定的无时间限制的应用系统，并不特别需要QoS，例如Web（网页）应用或者E-mail（电子邮件）设置等。但是，对于关键应用或多媒体应用，QoS就显得十分重要，当网络过载或拥塞时，QoS能确保重要业务的数据流量不受延迟或丢弃，同时保证网络的高效运行。

家庭网关设备要实现上行QoS调度，必须实现分类、调度、标记这3个功能，其中，分类是指具有QoS的网络设备能够识别哪种类型的应用、产生哪种类型的数据包。如果没有实现分类功能，网络就不能确定对特殊数据包要进行哪种类型的的处理。所有应用都会在数据包上留下可以用来识别源应用的标识，实现分类功能就是检查这些标识，识别数据包是由哪种类型的应用产生的。

目前有6种方式实现分类功能：

（1）根据数据包协议类型进行分类：可以通过数据包的EtherType（以太网数据包的一个字段）进行识别，例如，AppleTalk协议（苹果公司制定的一种通信协议）采用0x809B（字段数值），IPX（Internetwork Packet Exchange protocol，互联网分组协议）使用0x8137（字段数值），网络设备通过检查数据包的网络类型，对数据包进行QoS分类。

（2）根据数据包TCP（Transmission Control Protocol，传输控制协议）端口和UDP（User Datagram Protocol，用户数据报协议）端口进行分类，例如，HTTP（HyperText Transfer Protocol，超文本传送协议）采用TCP协议80端口，网络设备通过检查数据包的端口号，对数据包进行QoS分类。

（3）根据数据包源IP地址进行分类，例如，有的服务器是专门针对单一应用而配置的，这种情况下可以针对数据包的源IP地址对数据包进行QoS分类。

（4）根据数据包流入网络设备的物理端口进行分类，例如，服务器直连在网络设备的某个物理端口上时，可以通过这个物理端口号对数据包进行分类。

（5）根据DSCP（Differentiated Services Code Point，差分服务代码点）标签进行分类，例如，对于某些VoIP应用，数据流会有特定的DSCP值，可以根据收到的数据包的DSCP值对数据包进行QoS分类。

（6）根据IEEE（Institute of Electrical and Electronics Engineers，美国电气和电子工程师协会） 802.1P（LAN Layer 2 QoS/CoS Protocol for Traffic Prioritization，有关流量优先级的LAN第二层QoS/CoS协议）标签进行分类，例如，对于某些应用，数据流会有特定的802.1P值，可以根据收到的数据包中的802.1P值对数据包进行QoS分类。

调度的作用是：在设备带宽有限的情况下，通过调度让需要更高服务质量的数据包优先通过。调度需要优先级队列作为保证，所有数据包依据分类，可以划分进不同的优先级队列中，由优先级队列实现调度的效果，优先级队列一般有2种排队方式：

（1）严格优先，是一种最简单的排队方式，首先为最高优先级的队列进行服务，直到该队列为空，然后为下一个次高优先级队列服务。这种方法的优势是高优先级业务总是在低优先级业务之前处理，但是，低优先级业务有可能被高优先级业务完全阻塞。

（2）加权循环，这种方法为所有业务队列服务，并且将优先权分配给较高优先级队列。在大多数情况下，相对低优先级，加权循环将首先处理高优先级，加权循环优先级调度是加权平均，不会出现低优先级永远无法调度的情况，当高优先级业务很多时，较低优先级的业务并没有被完全阻塞。