服务器优先队列是一种任务调度策略,它不像普通队列那样严格按照“先到先得”的原则处理请求,而是会根据每个任务的优先级来决定谁先被处理,优先级高的任务会被优先执行,即使它到达服务器的时间较晚。
你可以把它想象成机场的值机柜台:
普通队列(FIFO)只有一个经济舱柜台,所有乘客都必须严格按照先来后到的顺序排队,无论你多赶时间,也只能等着。
优先队列设有头等舱/商务舱柜台和经济舱柜台,即使一位头等舱乘客来得晚,他也可以优先到专属柜台办理登机手续,而不用排在长队的经济舱乘客后面。
“机票等级”就是优先级,服务器(值机柜台)优先为高优先级(头等舱)的请求(乘客)服务。
服务器维护一个等待处理的任务(或请求)队列,当需要处理下一个任务时,它不是简单地取队列最前头的任务,而是从队列中找出并取出优先级最高的那个任务。
这是优先队列的关键,优先级可以由多种因素决定,常见的有:
业务类型管理员的登录请求 vs. 普通用户的浏览页面请求,管理员的请求可能优先级更高。
用户等级VIP用户 vs. 新注册用户,VIP用户的请求会被优先处理,以保证他们的体验。
任务紧急程度支付订单、秒杀抢购等关键操作 vs. 生成年度报告这种后台任务,实时性要求高的任务优先级更高。
任务所需资源一个需要大量计算资源的任务可能会被暂时搁置,优先处理大量轻量级的小任务,以提高整体响应速度(这也是一种优先级策略)。
QoS(服务质量)要求网络系统中,语音、视频通话的数据包对延迟非常敏感,优先级最高;网页浏览次之;文件下载等对延迟不敏感的任务优先级最低。
在程序实现上,服务器通常不会真的每次遍历整个队列来查找最高优先级的任务,那样效率太低,它通常会使用一种叫做堆(Heap) 的数据结构。
堆是一种特殊的二叉树,它能够始终保证父节点的值比子节点大(或小),这样,优先级最高的任务始终在堆的根节点,取出它的时间复杂度是 O(log n),效率非常高。
保证关键服务质量确保高优先级的任务得到快速响应,避免被低优先级任务“饿死”。
提高系统效率合理分配有限的服务器资源,将资源用在“刀刃”上。
实现差异化服务可以为不同等级的用户提供不同质量的服务(例如云服务商的不同付费套餐)。
实现复杂需要设计一套公平合理的优先级判定规则。
低优先级任务可能被“饿死”如果高优先级任务源源不断,低优先级任务可能永远得不到执行,需要有额外的机制(如优先级提升)来防止这种情况。
调试困难任务执行顺序不是线性的,在排查问题时可能更难追踪流程。
1、操作系统进程调度:操作系统本身就是一台“服务器”,它使用优先队列来调度进程,系统进程(高优先级)比用户进程(低优先级)更容易获得CPU时间。
2、网络路由器和交换机:网络设备使用优先队列(通常称为 QoS)来管理数据包,语音通话的数据包优先级最高,优先转发,以减少通话延迟和卡顿。
3、在线游戏服务器:处理玩家移动、射击等关键操作的请求优先级最高,而处理成就更新、统计信息收集等请求的优先级较低。
4、电商网站秒杀系统:提交订单、支付的核心请求优先级最高,而发送促销邮件、更新推荐列表等后台任务优先级较低。
5、医院急诊室:这就是一个典型的优先队列现实例子,病人根据病情的危急程度(优先级)接受治疗,而不是按照挂号的先后顺序。
服务器优先队列是一种高级的任务管理机制,它通过给任务分配优先级,确保服务器资源能够优先满足最重要、最紧急的需求,从而提升关键服务的性能和整个系统的效率,它是构建高性能、高可靠性服务系统的核心技术之一。
文章摘自:https://idc.huochengrm.cn/js/16305.html
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