一种短流优先的公平带宽分配机制

本文介绍的是一种在路由器中实施的短流优先的带宽分配机制，题为“一种短流优先的公平带宽分配机制”，由张和英、江洁和窦文华三位作者联合撰写，发表于《软件学报》2007年第3期，文章的页码为765至774。该研究论文通过一种称为FPIP（Fair PIP）的算法，旨在优先为短数据流分配带宽，并对长数据流进行公平竞争处理，同时维持路由器队列长度在一个预定的参考值附近。该机制通过设计精良的主动队列管理（AQM）算法来实现。 文章提到，路由器的简单排队和转发机制可能会导致合规流的饥饿问题，甚至造成网络拥堵的崩溃风险。传统的公平带宽分配方法主要是通过包调度和主动队列管理来实现的。尽管大多数调度算法可以实现接近完美的公平性，但由于它们通常需要维护每个流的状态并进行流级别的处理，这在高速核心路由器中的广泛应用就变得困难了。 对比之下，具有优先级丢弃机制的队列管理方法通过维护全部或部分状态，能够在不进行流级别处理的情况下，实现近似的公平性。FPIP机制正是基于这种思路设计的，它在路由器处理长流和短流的数据包时采取不同的处理方式，优先为短流分配带宽，而将剩余带宽分配给竞争的长流。 为了保持路由器队列长度在参考值附近，FPIP机制使用了精巧设计的主动队列管理（AQM）算法。文章通过模拟结果表明，新的FPIP机制在公平性、队列长度和Web流的响应时间方面，相比核心状态无感知公平队列（CSFQ）算法有更优异的性能。 在讨论公平带宽分配机制的过程中，作者提到了一些关键词，包括公平带宽分配、队列长度、响应时间以及短流处理等。在目前的网络环境中，短流的定义通常是指那些传输数据量较少、持续时间短的网络连接。短流可能涉及对时间敏感的操作，比如实时通信和某些类型的网络请求。短流在用户交互方面有较高的优先级，因此，在设计带宽分配机制时，短流的快速处理变得尤为重要。 文章提到了一种主动队列管理（AQM）算法，这是一种用于提高网络性能的技术，其基本思想是通过路由器内部分组的丢弃来控制路由器的排队长度，从而防止网络拥塞。文章中描述的FPIP机制正是通过AQM算法来维持队列长度的稳定，这对于网络的响应速度和稳定性至关重要。 在研究领域，公平带宽分配是一个持续研究的课题，因为它涉及到网络资源的合理使用和分配。在保证服务质量（QoS）的同时，网络资源的管理需要考虑多种因素，包括公平性、延迟、吞吐量以及网络的稳定性等。FPIP机制的提出，为实现这些目标提供了新的思路和方法。 文章提到的CSFQ算法是一种核心状态无感知的公平队列算法，它主要被用于保证高吞吐量和低延迟，同时保持了较高的公平性。CSFQ通过避免维持每个流的状态信息，简化了操作，但可能在某些情况下对公平性的保障不如传统的包调度算法。FPIP机制在与CSFQ的对比中显示出更好的性能，这表明在实际部署中，FPIP可以成为一个更优的选择。 文章中强调了国家自然科学基金的支持，这说明本项研究得到了官方科研基金的资助，这是科研工作获得权威认证和资源支持的体现。通过阅读这部分内容，我们可以了解到作者的研究背景和资金来源，为后续的深入研究提供了参考依据。 本文提出的FPIP机制是一种创新的带宽分配方法，它在保证公平性的前提下，针对短流数据包和长流数据包采取了不同的处理策略，并通过设计先进的AQM算法维持了路由器队列长度的稳定性。通过模拟测试，FPIP机制在多个性能指标上均优于现有的CSFQ算法，这对于高速网络环境中的带宽管理提供了新的解决方案。