分层公平队列算法H-PFQ：延迟与公平性的分析

"分层分组公平排队算法是 Jon C.R. Bennett 和 Hui Zhang 提出的一种网络调度策略，旨在在 IEEE/ACM 交易网络的第 5 卷第 5 期中实现理想化的分层通用处理器共享（H-GPS）模型。该模型旨在同时支持保证的实时服务、速率自适应的尽力而为服务以及控制的链路共享服务。通过使用单级可变速率的分组公平队列（PFQ）服务器作为基础构建块，他们设计了分层数据包公平队列（H-PFQ）算法。" 在传统的 PFQ 算法中，通常以秒为单位计算系统虚拟时间和每包的虚拟开始/结束时间。然而，Bennett 和 Zhang 提出了一种创新方法，即以位为单位进行这些计算，使大多数PFQ算法能够被适当地定义为可变速率服务器。这种方法允许更精确地模拟不同速率的服务，并提高了算法的灵活性。 他们还发展了分析可变速率和分层PFQ服务器延迟及公平性的技术。特别指出，为了确保H-PFQ服务器能提供紧密的延迟约束，单级PFQ服务器需要具有小的最坏情况公平指数（WFI）。WFI 是衡量一个算法公平性的关键指标，较小的 WFI 表示算法在处理多个流量时能更公平地分配带宽。 为了解决这个问题，Bennett 和 Zhang 提出了一个新的 PFQ 算法，称为 WF2Q+。WF2Q+ 是首个同时满足以下三个特性的算法： 1）在所有PFQ算法中提供最紧密的延迟约束，这意味着它能在保证服务质量的同时，最大限度地减少延迟。 2）具有最小的WFI，这保证了在各种网络条件下的公平性。 3）拥有相对较低的渐近复杂度O(log N)，这意味着随着网络规模的增长，WF2Q+ 的效率仍能保持在较高水平，降低了计算和存储需求。 通过仿真，他们评估了H-WF2Q+、H-WFQ、H-SFQ和H-SCFQ等算法在延迟和链路共享特性方面的性能。这些仿真结果为实际网络环境中的应用提供了重要的理论依据。 总结来说，"分层分组公平排队算法"是网络调度领域的一个重要进展，它通过创新的计时方式和新的WF2Q+算法，实现了更高效、公平和低延迟的网络资源管理，特别是在需要支持多种服务类型和不同速率需求的环境中。