[发明专利]保障多媒体业务服务质量的队列调度方法

说明书

本发明公开了一种为多媒体业务保障服务质量的队列调度方法，主要解决现有技术无法保障特定业务服务质量的问题，其实现步骤为：1)设置队列规则；2)将队列规则注册到Open vSwitch虚拟交换机的网卡上；3)在数据包到达网卡的出端口时，检查网卡是否成功注册了队列规则，如果注册了队列规则，执行步骤4)，否则，直接将数据包经由网卡发送出去；4)对数据包执行入队操作和出队操作，并经由网卡将其发送出去。实验数据表明，本发明可保障特定业务带宽，防止网络出现拥塞，可用于交换机转发多媒体数据包时的队列调度。

技术领域

本发明属于网络通信技术领域，更进一步涉及一种队列调度方法，可用于交换机转发多媒体数据包时的队列调度，进而保障多媒体业务的服务质量QoS，避免网络出现拥塞。

背景技术

近些年来，随着互联网时代网络技术的快速发展及多媒体业务的快速膨胀，单一数据业务的传统网络也逐渐演变为图像、视频、动画等多媒体业务的综合业务网络。同时，人们对网络性能与质量的要求也越来越高，而传统的“尽力而为”的单一服务模式对所有业务流同等对待，采用先入先出的队列调度算法平等的分配带宽资源，必将导致在网络传输过程中出现延迟、抖动和丢包现象，进而影响多媒体业务的服务质量QoS。其中服务质量QoS是衡量多媒体业务服务性能的综合指标，主要包括时延、带宽、抖动和丢包率等相关性能指标。为了保障业务的服务质量QoS，出现了很多队列调度方法。

目前，主要几种队列调度方法有：先入先出调度算法FIFO，优先级调度算法PQ，加权轮询调度算法WRR等经典队列调度算法。其中，先入先出调度算法FIFO虽然实现简单，但是不对数据包进行分类，完全按照到达的顺序进行转发，所以无法保障特定业务的服务质量QoS；优先级调度算法PQ能够严格保障高优先级业务的服务质量QoS，但容易导致低优先级的业务长时间得不到调度而形成“饿死”现象；加权轮询调度算法WRR能够保障高优先级业务的服务质量，又能保障低优先级业务不被“饿死”，但是对数据包的分类粒度不够细，不能有效的防止网络拥塞。以上几种经典调度算法均不能灵活的结合多媒体业务进行分类，也不能在调度算法中嵌套其他队列调度算法，不够灵活。

现阶段，软件定义网络SDN是一种新型的网络框架，它将数据转发的控制平面和数据平面相分离，更加灵活的保障业务的服务质量QoS。其中Open vSwitch是支持软件定义网络SDN中OpenFlow协议的多层虚拟交换机，负责数据平面的数据转发工作，但是，OpenvSwitch在出端口对数据包的调度只是采用了先入先出调度算法FIFO的调度算法，不能够对数据包进行分类和调度，也无法保障特定优先级业务的服务质量QoS，所以Open vSwitch在出端口数据包的队列调度有待完善。

发明内容

本发明的目的是针对传统队列调度算法的不足，提出一种保障多媒体业务服务质量的队列调度方法，以对Open vSwitch虚拟交换机的数据包进行分类和调度，保障特定优先级业务的服务质量QoS。

本发明的技术思路是：通过为Open vSwitch虚拟交换机的网卡注册嵌套的队列调度规则，使数据包到达交换机的出端口时，利用该队列调度规则中的分类器Filter对多媒体业务流进行分类，将不同优先级的业务分到不同的子类当中，对并列的子类采用加权轮询调度算法WRR进行调度；再通过对每个子类设定不同的权值，使得交换机既能够保障高优先级业务尽快得到转发从而确保其带宽资源，又能够保证低优先级的业务不会被“饿死”；最后通过在每个子类当中嵌套加权随机先期检测WRED队列规则，使得当子类内部队列超过一定的长度时，在业务流进入队列之前选取一定比例的数据包进行丢弃，进而防止多媒体业务数据量过大造成网络拥塞。

根据上述思路本发明的实现步骤包括如下：

(1)设置队列规则：

(1a)设置句柄为1：0的根队列，其中前半部分1为主号码，代表队列规则编号，后半部分0为从号码；