網絡延遲波動大的原因（網絡延遲是如何產生的）

2023-05-25 09:20:19

網絡延遲是指一個IP包從源主機進程發出開始計時，到達目的地主機進程為止，所經歷的時間，以毫秒為單位。

IP包從源主機一路經過多個中繼設備，如交換機、路由器，最終到達終點，網絡延遲由以下三者組成：

網絡延遲 = 傳輸延遲 處理延遲 緩衝隊列延遲

傳輸延遲

這個延遲很好理解，指光、電信號在有線介質上的延遲，或無線電信號在空氣介質中的延遲，這種傳輸延遲只和光速有關、或電信號的傳輸速度有關，用戶無法改變該延遲。對於一條選定的端對端路徑，此值是恆定的。

處理延遲

接收IP包，查詢轉發表，硬體、或軟體轉發，包括封裝、解封裝、編碼、解碼時間，經過設備越多，設備吞吐能力越弱(一秒可以轉發多少Gb的數據)，延遲越大。但對於一條選定的端對端路徑，此值也是恆定的。

緩衝隊列延遲

當端到端的路徑上，沒有任何網絡擁塞，緩衝隊列的延遲幾戶為0，網絡轉發性能達到線速度，好像兩端用一根線直連。

但是網絡擁堵經常發生，因為主機對帶寬的需求無止境，所以擁堵是常態。當網絡擁堵時，路由器將無法及時轉發的流量緩衝在出口隊列，可能採用加權公平隊列WFQ(Weighted FairQueue)、或低延遲隊列LLQ (Low Latency Queue)，或默認的先進先出隊列FIFO(First In FirstOut)，這個隊列可能會造成幾百毫秒或更多的延遲，此值是可變的，可以接近0或幾秒不等，依賴網絡的擁堵程度。

1. 什麼是加權公平隊列WFQ?

將不同的種類流量放入不同的隊列，預先給不同的隊列分配一個權值、或百分比，採用公平輪轉的方式來依次發送每個隊列的緩衝數據。

2. 什麼是低延遲隊列LLQ?

依據IP優先級，高優先級的語音流量(Precedence =5)，最先發送，可以插隊，VIP客戶。

3. 什麼是先進先出隊列FIFO?

先到的先發，後到的後發。

所以過大的網絡延遲主要是由緩衝隊列延遲過大造成的!

Google最新的TCP BBR算法，就是積極主動測量網絡的延遲，運用智能算法，獲知網絡的最大可利用帶寬，使發送速率≤ 最大可利用帶寬，最大限度減少路由器的緩衝隊列的深度，最大限度減少延遲。

綜上可知，網絡延遲是由不受人類控制的傳輸延遲，以及人類可以控制的處理延遲、隊列延遲所組成。很顯然，如果想減小IP報文的整體延遲，必須從後兩者入手，即如何降低處理延遲、隊列延遲。

處理延遲是一個衡量一臺設備是否牛叉的關鍵指標。以路由器為例，擁有近百萬條路由表的路由器，如何用最快速度匹配到正確的路由條目，包含著滿滿的黑科技。採用多級查詢，只需要查詢幾百、最多幾千次條目，就可以hit到正確的條目。這是產品設計時候需要實現的技術要素。