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移动端

网络延迟是如何产生的?

网络延迟是指一个IP包从源主机进程发出开始计时,到达目的地主机进程为止,所经历的时间,以毫秒为单位。

作者:底层软件架构来源:今日头条|2019-08-29 07:04

网络延迟

网络延迟是指一个IP包从源主机进程发出开始计时,到达目的地主机进程为止,所经历的时间,以毫秒为单位。

IP包从源主机一路经过多个中继设备,如交换机、路由器,最终到达终点,网络延迟由以下三者组成:

网络延迟 = 传输延迟 + 处理延迟 +缓冲队列延迟

网络延迟

传输延迟

这个延迟很好理解,指光、电信号在有线介质上的延迟,或无线电信号在空气介质中的延迟,这种传输延迟只和光速有关、或电信号的传输速度有关,用户无法改变该延迟。对于一条选定的端对端路径,此值是恒定的。

传输延迟

处理延迟

接收IP包,查询转发表,硬件、或软件转发,包括封装、解封装、编码、解码时间,经过设备越多,设备吞吐能力越弱(一秒可以转发多少Gb的数据),延迟越大。但对于一条选定的端对端路径,此值也是恒定的。

缓冲队列延迟

当端到端的路径上,没有任何网络拥塞,缓冲队列的延迟几户为0,网络转发性能达到线速度,好像两端用一根线直连。

但是网络拥堵经常发生,因为主机对带宽的需求无止境,所以拥堵是常态。当网络拥堵时,路由器将无法及时转发的流量缓冲在出口队列,可能采用加权公平队列WFQ(Weighted FairQueue)、或低延迟队列LLQ (Low Latency Queue),或默认的先进先出队列FIFO(First In FirstOut),这个队列可能会造成几百毫秒或更多的延迟,此值是可变的,可以接近0或几秒不等,依赖网络的拥堵程度。

1. 什么是加权公平队列WFQ?

将不同的种类流量放入不同的队列,预先给不同的队列分配一个权值、或百分比,采用公平轮转的方式来依次发送每个队列的缓冲数据。

2. 什么是低延迟队列LLQ?

依据IP优先级,高优先级的语音流量(Precedence =5),最先发送,可以插队,VIP客户。

3. 什么是先进先出队列FIFO?

先到的先发,后到的后发。

所以过大的网络延迟主要是由缓冲队列延迟过大造成的!

Google最新的TCP BBR算法,就是积极主动测量网络的延迟,运用智能算法,获知网络的最大可利用带宽,使发送速率≤ 最大可利用带宽,最大限度减少路由器的缓冲队列的深度,最大限度减少延迟。

综上可知,网络延迟是由不受人类控制的传输延迟,以及人类可以控制的处理延迟、队列延迟所组成。很显然,如果想减小IP报文的整体延迟,必须从后两者入手,即如何降低处理延迟、队列延迟。

处理延迟是一个衡量一台设备是否牛叉的关键指标。以路由器为例,拥有近百万条路由表的路由器,如何用最快速度匹配到正确的路由条目,包含着满满的黑科技。采用多级查询,只需要查询几百、最多几千次条目,就可以hit到正确的条目。这是产品设计时候需要实现的技术要素。

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【责任编辑:赵宁宁 TEL:(010)68476606】

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