低延迟 什么是低延迟？
什么是低延迟？
低延迟指输入或命令与相应的响应或操作之间的最小延迟或滞后，也是用户活动和系统对该活动做出响应之间的时间跨度。
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低延迟如何运作？
输入与其输出或反应之间的时间延迟称为延迟。延迟指从发出请求到得到答复之间的时间，通常以毫秒为单位。延迟是计算机和电信领域的一项关键统计数据，它会影响网络和应用的性能。
低延迟的定义：
低延迟最大限度地减少了这种延迟，从而加快了数据传输和回复速度。需要实时或近实时处理和反馈的应用需要低延迟：
- 在线游戏对战需要快速响应。
- 金融交易结果毫秒间就可能发生变化。
- 视频会议的延迟可能会中断沟通。
- 自动驾驶汽车需要快速的数据处理以确保安全。
低延迟网络的定义：
低延迟网络减少了数据传输时间。这需要避免因以下原因造成的延误：
- 数据传输的物理距离被大幅缩短。
- 通过有效管理流量减少网络拥塞。
- 使用高性能设备和协议优化硬件和软件。
- 精简流程以便快速处理数据。
低延迟网络解决并降低延迟以提供快速、可靠的通信。这是通过基础设施改进、先进技术和高效的网络管理实践来实现的。
为什么低延迟如此重要？
低延迟对于许多领域和应用而言至关重要：
- 实时交互：低延迟可让应用与用户之间的交互迅速进行。然而，延迟会对在线游戏、视频会议和直播的用户体验和功能产生负面影响。
- 用户体验：更迅速的响应速度能够显著优化用户体验。迟缓的加载速度往往会让电商消费者望而却步，相比之下，迅捷的信息传递则是激发社交媒体互动的关键因素。
- 关键应用：金融和交易需要低延迟，以便根据微秒内做出的决策迅速正确地执行交易。延误可能会导致错失机会或造成财务损失。
- 物联网和工业应用：物联网和工业自动化应用中的延迟降低可实现实时监控、控制和决策。
- 电信：低延迟可实现高质量的音频和视频对话，同时最大程度地减少讲话者之间的延迟。
- 医疗保健：远程医疗和远程手术对延迟容忍度极低，只有将延迟控制到最小，才能保障医生与患者、外科医生与机器人设备之间实现实时高效协作。
- 交通运输与自动驾驶汽车：低延迟是自动驾驶汽车安全运行的关键，它让车辆得以实时感知并快速适应多变的路况，实现安全导航。
在现代网络与计算机环境里，降低延迟能够提升众多应用以及不同领域的运行效率与可靠性，同时显著增强用户的满意度。
影响延迟的因素？
导致网络和系统延迟的因素多种多样。这些因素大致可分为以下几类：
- 信号传播延迟：这是信号从源传播到目的地所需的时间。这取决于设备之间的距离以及跨信道（光纤电缆或无线传输）的光速或电磁信号。
- 传输介质：光纤、铜线、无线电波的信号传输速度各不相同。相较于传统的铜线或无线连接，光纤的延迟更低。
- 网络拥塞：网络拥塞会导致数据包在排队等待传输时速度变慢。网络中的各个节点都可能发生拥塞，包括路由器、交换机和 ISP 网络。
- 路由和处理延迟：处理数据包的各类网络设备（路由器、交换机、防火墙）都会引入一定程度的延迟。这种延迟可能是由数据包检查、路由表查找和设备排队引起的。
- 协议开销：网络协议会增加数据包传输开销。TCP（传输控制协议）需要数据包确认，这可能会增加延迟，而 UDP（用户数据报协议）则舍弃确认机制和传输保障。
- 网络接口延迟：NIC（网络接口）和其他硬件组件需要一定的时间来处理和转发数据包，这会增加高速网络的延迟。
- 端到端延迟：这包括从源到目的地所经历的所有延迟，包括传播延迟、通过各个网络段的传输延迟以及通信两端的处理延迟。
- QoS 设置：某些网络优先考虑特定流量。在网络拥塞期间，高优先级流量相较于低优先级流量延迟更低。
- 抖动：抖动是指延迟随时间的变化。抖动会导致数据包传输延迟，进而对音频和视频会议等实时应用造成不良影响。
了解这些特性有助于网络管理员和工程师尽可能地提高性能并降低延迟，从而提升重要应用的响应能力和用户体验。
低延迟如何实现？
低延迟需要改进网络架构、硬件、软件和协议。遵循以下用于实现低延迟的策略和技术：
- 高速网络设备：高性能路由器、交换机、网卡和光纤电缆可最大限度地减少数据包处理和传播延迟，从而降低延迟。
- 优化路由与网络设计：采用直连路由、高效路由策略，减少数据传输跳数，能够显著加快数据传输速度，降低网络延迟。
- 协议选择与优化：选用适配协议（如追求速度选 UDP、实时媒体选 RTP），同时优化数据包大小与数据压缩，可最大程度缩短传输时长、降低延迟。
- QoS 优先级：赋予音频、视频数据等对时间敏感的流量更高优先级，使其优先于非关键流量传输，能确保在网络拥塞时，延迟敏感型应用依然获得优先处理。
- 边缘计算与内容交付网络 (CDN)：通过边缘计算与 CDN，内容能够从更贴近最终用户的服务器进行分发，缩短物理传输距离，有效降低延迟。
- 最小化处理延迟：为降低延迟，需对网络设备中的软件与固件进行优化，从而减少数据包检查、转发决策等环节所耗费的时间。
- 持续监控与优化：为维持低延迟并应对各类新出现的问题，需持续监测网络性能指标，及时发现延迟瓶颈，并依据实时数据对网络配置进行优化调整。
这些解决方案可减少延迟、提供实时应用、提升用户体验和网络性能。