RouterOS PCQ流控原理

最近有人在问我PCQ流控问题，我重新把RouterOS入门到精通的PCQ内容整理了下，在RouterOS入门到精通v6.7版本发布，让内容更加清晰，希望大家从原理上理解PCQ流控。

PCQ（Per Connection Queue）算法比较简单，首先利用pcq-classifier（分类器）从相应数据流中区分一个sub-stream（子数据流），然后在每一个sub-stream上建立独立的FIFO队列长度和限制，再归类所有的sub-stream在一起，通过全局的Total FIFO队列作总体的流控。

如上图，假设有100个队列需要限制1000kbps下载时，可以使用1个PCQ队列和该PCQ队列包含的100子数队列进行处理。

pcq-classifier分类器

为更好的理解PCQ工作，需要了解分类器，用一组IP地址和端口到对应的地址和端口数据流的实例，这时将选择一种分类器，并通过PCQ将18个数据流从中分离到PCQ的子数据流中进行分类。

PCQ的目标和源地址分类原理图：

端口分类

Classifier分类器会根据参数设置来匹配连接会话中的源和目标IP或者是源和目标端口，如图的配置界面：

这样就把相同类型的数据归纳为一类，分配到一个sub-stream的FIFO队列中，然后所有的sub-stream子队列放到一个Total队列中进行总的流控。

PCQ动态分配

在局域网中因为网络带宽的问题，需要对网络流做控制，但又因为做固定的流量控制时，会造成空闲带宽的浪费，这里我们可以同RouterOS的PCQ算法完成对内部局域网流量的动态分配。

如上图，最大带宽Max-limit=12M，我们可以看到当PCQ-rate设定为4M的时候，小于等于3个用户在线时会分配固定4M带宽给每个用户，一旦大于3个用户时，PCQ会做带宽平均分配的操作，会对在线用户进行平均的带宽分配。（Max-limit就是Total FIFO全局队列带宽，PCQ-rate就是sub-stream的FIFO子队列带宽）

如上图，最大带宽Max-limit=12M，PCQ-rate设定为0，这样在一个用户的时候就可以得到全部带宽，之后是2个用户平均分配，依次类推。

注意：Max-limit总带宽是需要被设置的，这样PCQ能知道全局用户的带宽容量，并能为每个用户进行带宽分配。在实际使用中Max-limit最好略小于总带宽，例如总带宽是100Mbps，Max-limit设置为90-95Mbps预留一部分作为突发缓冲。

V5.0后，PCQ还允许使用不同大小的IPv4和IPv6子网或前缀作为sub-stream标识。之前它被锁定为一个/32子网的主机IP地址。这主要是为IPv6在运营商的角度考虑，因为运营商分配给客户的IPv6地址可能是/64前缀，也存在/128的主机IP地址

PCQ在v5.0rc4被重新编写，以优化在Mbps和pps的高吞吐量。有效的利用了新Linux内核特性，这使得PCQ更快，更少的资源需求。V5.0rc5后又加入了一项新特性，一旦新的数据流被激活，它将获得1/4的最高优先级，但如果rate设置为“0”，sub-stream子流将不具有获取1/4优先级特性(因为算法是“rate*1/4”，即“0”的1/4为“0”)

假设sub-stream的rate是10Mbps，那么当新的sub-stream请求流量时，将无限制地获得前2.5Mbps的流量。如果在使用类似Speedtest.net这样的带宽测试网站，得到的结果比预期更高。