什么是SQM（智能队列管理）？

OpenWrt通过SQM功能来缓解缓冲膨胀问题。缓冲膨胀是指当路由器过度缓冲数据时产生的不良延迟现象，这一问题在现代网络中普遍存在。

缓冲膨胀的表现

当连接处于下载或上传的高负载状态时，缓冲膨胀最为明显。这会导致延迟（ping值）显著增加，进而影响实时应用的性能，例如：

  • VoIP网络电话
  • Wi-Fi通话
  • 视频会议
  • 在线游戏
  • 网页浏览响应速度

SQM的独特优势

SQM是一个集成的系统，它同时具备多项功能：

  • 每包/每流网络调度：精细化管理每个数据流
  • 主动队列管理：不仅仅是管理队列长度
  • 流量整形：平滑网络流量
  • 速率限制：控制带宽使用
  • QoS优先级：确保重要数据优先传输

相比而言，传统AQM只管理队列长度，传统QoS仅做优先级处理，而SQM将所有这些功能整合在一起，提供全方位的网络优化。

重要限制说明

需要注意的是，SQM由CPU处理，因此较慢的设备可能无法达到峰值互联网速度。同时，SQM与硬件流量卸载不兼容，后者会绕过部分内核处理。在使用SQM前，请确保在LuCI → 网络 → 防火墙下拉框中禁用硬件流量卸载。不过，SQM可以与软件流量卸载一起使用。

准备工作：测量当前速度和延迟

在优化网络之前，需要测试初始状态作为基准。

1. 启用数据包导向

为了最大化性能，大多数现代设备都受益于启用数据包导向功能。前往LuCI → 网络 → 接口 → 全局网络选项，选择"所有CPU"的数据包导向。

2. 进行速度测试

在网络空闲状态下，使用以下工具进行测试：

测试目的：确定峰值下载/上传速度、延迟，并评估缓冲膨胀等级。

3. 特殊情况处理

  • 如果OpenWrt设备作为扩展器、中继器或桥接使用，请先测试上游路由器是否存在问题
  • 如果使用无线AP，请单独测试上游路由器。如果AP的Wi-Fi驱动支持AQL限制（如mt76），可单独调整以改善Wi-Fi延迟

SQM安装步骤

安装必要软件包

通过SSH连接OpenWrt或使用LuCI界面安装：

opkg update
opkg install luci-app-sqm

如果不需要LuCI界面，可以只安装sqm-scripts：

opkg install sqm-scripts

基本配置

在LuCI中，进入网络 → SQM QoS进行配置：

基础设置选项卡

  1. 勾选启用框
  2. 在接口下拉框中选择你的互联网(WAN)连接（如果不确定WAN端口，可查看网络 → 接口确认）
  3. 输入下载和上传速度，设置为准备阶段测试结果的90%

队列规程选项卡

  • 队列规程：选择cake（或fq_codel，详见注意事项）
  • 队列设置脚本：选择piece_of_cake.qos
  • 高级配置：保持未勾选状态（如需高级设置可参考注意事项）

链路层适配选项卡

根据你的连接类型选择链路类型和开销：

连接类型 链路层 开销设置 可选MPU
VDSL Ethernet 34（非PPPoE用26） 68
其他DSL ATM 44 96
DOCSIS线缆 Ethernet 22（速率<760Mbps）/42（≥760Mbps） 64/84
光纤 Ethernet 44 84
以太网 Ethernet 44 84

如果不确定，建议高估，选择Ethernet，设置开销44（MPU 96）。

注意：MPU（最小数据单元）设置可确保对小数据包的速率整形正确。

完成设置后，点击保存并应用。

配置效果实测

以下是一位用户的实际测试结果，使用WRT32X路由器，DOCSIS线缆调制解调器，500/35 Mbit宽带服务：

测试对比

QoS设置 下载速度 上传速度 空闲Ping 下载延迟 上传延迟 质量等级 缓冲膨胀等级
无SQM 532 Mbits 37 Mbits 12 ms +18 ms +38 ms B B
启用SQM 495 Mbits 28 Mbits 12 ms +0 ms +0 ms A+ A+

从结果可见，启用SQM后，虽然带宽略有下降（约7%的下载带宽和24%的上传带宽损失），但延迟增加完全消除。这意味着在进行大流量下载时，VoIP通话和在线游戏的延迟不会受到影响，实现真正的零延迟波动。

进阶调优技巧

1. 优化MPU设置

在LuCI的SQM QoS → 链路层适配 → 高级链路层选项中设置MPU，确保对小数据包的速率整形正确。详细信息可参考SQM详情文档和SQM设置问题讨论。

2. 精细调整带宽限制

逐步提高下载和上传速度设置，每次调整后重新测试，直到观察到缓冲膨胀延迟出现，然后稍微回退到略低的数值。注意，这些设置是包含开销的总速率，因此实测速度测试结果会略低。

使用Waveform速度测试验证，当找到最佳设置时，应能达到A+质量和A+缓冲膨胀等级。

DSL用户注意：这可能会产生比原始速度测试更高的下载/上传值。这是正常的，因为ATM帧字节为DSL链路平均增加9%的开销，这些设置告诉SQM如何补偿这些开销。

DOCSIS线缆用户注意：某些提供商会在前10秒增加10%的过度配置，使速度测试看起来更好看，需要注意这一点。

3. Cake vs fq_codel选择

虽然Cake是首选队列规程，因为它出色地缓解缓冲膨胀，但fq_codel是速度更快但功能较少的选项。有用户发现，在CPU受限时，fq_codel可提供约15%更高的吞吐量。具体算法讨论可参考论坛帖子。

4. 高级配置参考

如需更多高级设置，可查阅SQM配置文档。

故障排除与常见问题

SQM启用后网速明显下降

  • 检查是否错误设置了带宽限制，尝试增加带宽值
  • 确认硬件流量卸载已禁用
  • 检查CPU使用率，设备可能性能不足

延迟改善不明显

  • 验证接口选择是否正确（应为WAN接口）
  • 尝试调整带宽值为测试结果的85%-95%
  • 检查链路层适配设置是否匹配实际连接类型

无线网络延迟问题

  • 无线AP需要单独测试上游路由器
  • 如果驱动支持，调整AQL限制改善Wi-Fi延迟

结语

通过SQM智能队列管理，我们可以有效消除缓冲膨胀带来的网络延迟问题。虽然会牺牲少量带宽，但换来的是稳定、低延迟的网络体验，对于需要实时交互的应用尤为重要。无论是居家办公的视频会议，还是休闲娱乐的在线游戏，SQM都能显著提升网络质量。

配置过程并不复杂，按照本文步骤操作，你的网络也能达到A+级的缓冲膨胀等级，享受无延迟的网络体验。