H3C IP QoS原理及实现

第5章IPQos原理及实现 ISSUE1 1 日期 杭州华三通信技术有限公司版权所有 未经授权不得使用与传播 随着计算机网络的高速发展 敏感且实时性强的语音 图像和其它重要数据同时在网上传输 使得人们对网络传输质量的要求也越来越高 人们期望报文在吞吐量 延迟 延迟抖动和丢包率等方面获得一定程度上的服务保证 期望可以根据客户类型提供有差别的服务 解决这些问题的一个途径是增加网络的带宽 但带宽的增加毕竟是有限的 且代价昂贵 它也只能在一定程度上缓解这个问题 提供QoS将是人们对未来IP网络的基本要求 引入 掌握QoS的基本概念掌握报文的分类和标记方法掌握流量整形与监管掌握拥塞避免与队列调度技术掌握QoS的基本应用 课程目标 学习完本课程 您应该能够 网络中的常见性能指标及问题QoS基本概念报文的分类和标记流量监管及整形拥塞管理及避免QoS应用实例 目录 网络带宽 Bandwidth RTA PC1 RTB RTC PC2 2M 数据流 BWmax min 100M 2M 10M 1000M 2M 10M 1000M 100M 网络带宽用于衡量网络的吞吐能力 单位为bps 网络带宽的最大值为数据转发路径上最小链路的带宽值 如果网络上存在多个数据流 它们将互相竞争带宽 网络带宽取决于物理链路的速率 通过QoS技术可以提高网络带宽的利用效率 网络延迟 Delay RTA PC1 RTB RTC PC2 Delay T1 P1 S1 T2 P2 S2 T3 P3 S3 传输延迟T1调度延迟P1串行延迟S1 传输延迟T2调度延迟P2串行延迟S2 传输延迟T3调度延迟P3串行延迟S3 数据流 网络延迟用于衡量网络传输时间长短 单位为ms 单个网络设备的延迟包括传输延迟 调度延迟 串行延迟 网络延迟为数据转发路径上所有网络设备延迟的总和 实时应用比较关注延迟大小 如语音 视频等应用 抖动 Jitter RTA PC1 RTB RTC PC2 Jitter abs T1 T2 数据包一 数据包二 时延T1 时延T2 1 2 1 2 抖动用于衡量网络时延的稳定性 单位为ms 同一个数据流的不同数据包 在网络中经历的延迟可能不同 从而产生抖动 抖动对实时应用的影响较大 如语音 视频等应用 会造成失真 网络丢包 PacketLoss 100M 10M 4 FIFOQueue 1 2 3 4 Drop 网络丢包用于衡量网络的可靠性 单位为pps或者百分比 网络发生拥塞的情况下 由于所有队列被占满 必然导致部分数据包被丢弃 通过拥塞管理技术可以实现区分式服务 保证关键数据流优先转发 通过早期丢弃技术可以平滑网络流量 防止网络流量的全局同步问题 QueueLength 3 网络中的常见性能指标及问题QoS基本概念报文的分类和标记流量监管及整形拥塞管理及避免QoS应用实例 目录 IPQoS两大模型 QoS的实现模型主要有IntServ IntegratedService 集成服务 和DiffServ DifferentiatedService 区分服务 IntServ模型是端到端的基于流的QoS技术 它通过信令向网络申请特定的QoS服务 网络在流量参数描述的范围内 预留资源以承诺满足该请求 DiffServ模型是一种基于类的QoS技术 它在网络边界将数据流按QoS要求进行简单分类 并根据业务的不同服务等级约定 有差别地进行流量控制和转发来解决拥塞问题 DiffServ模型的服务 报文分类和标记流量监管流量整形拥塞管理拥塞避免 报文分类也称为流分类 是将报文分为多个优先级或多个服务类 如使用IP报文头的TOS字段 TypeofService 服务类型 可以将报文最多分成六类 另外两个值保留为其他用途 在报文分类后 就可以将其它的QoS特性应用到不同的分类 如拥塞管理 带宽分配等 报文分类 报文标记 ID Offset TTL Proto FCS IP SA IP DA Data DSCP IPPrecedence CU ToS IPv4报文头 MBZ RFC1349 RFC2474 D T R C 7 6 5 4 3 2 1 0 7 6 5 4 3 2 1 0 DSCP CU VersionLength ToS1Byte Len 拥塞管理 FIFO是队列机制中最简单的 只按照到达的先后决定分组的转发次序 PQPQ严格按照优先级别来对数据进行转发 优先发送较高优先级队列中的分组 当较高优先级队列为空时 再发送较低优先级队列中的分组 CQCQ采用RoundRobin调度方式 从每个队列取出指定字节的报文发送 克服了PQ的 饿死 问题 拥塞管理 续 WFQWFQ对报文按流进行分类 采用HASH算法将每个流被分配到一个队列 优先级数值越小 所得带宽越少 优先级的数值越大 所得带宽越多 CBQCBQ是对WFQ功能的扩展 为用户提供了定义类的支持 包括提供EF的LLQ 提供AF的BQ 对缺省类的WFQ服务 CBQ首先根据IP优先级或者DSCP 输入接口 IP报文的五元组等规则来对报文进行分类 不同类别的报文进入不同的队列 对于不匹配任何类别的报文 报文被送入系统定义的缺省类 流量监管 流量监管 Policing 通过监督进入网络的某一流量的规格 限制它在一个允许的范围内 若某个连接的报文流量过大 就丢弃报文 或重新设置该报文的优先级 以保护网络资源和运营商的利益不受损害 令牌桶 分类 继续发送 令牌 通过 丢弃 需由此接口发送的报文 按规定速度向桶中存放令牌 流量整形 GTS GenericTrafficShaping 通用流量整形 通过限制流出某一网络的某连接的流量和突发 使这类报文在某个接口以比较均匀的速度向外发送通常使用缓冲区和令牌桶来实现 令牌桶以来控制发送速度 超过流量的报文放在缓冲区中缓存 以后再定时发送 令牌桶 分类 继续发送 令牌 通过 需由此接口发送的报文 按规定速度向桶中存放令牌 GTS队列 拥塞避免 拥塞避免技术一般用于网络的瓶颈处 监控网络流量 避免在网络瓶颈处发生拥塞 防止出现TCP全局同步现象 提高资源使用效率 通过丢弃报文可以达到避免拥塞的目的 包括RED WRED 尾丢弃等技术 分类 需由此接口发送的报文 queue1 queueN1 queue2 WRED丢弃 离开接口的报文 出队调度 网络中的常见性能指标及问题QoS基本概念报文的分类和标记流量监管及整形拥塞管理及避免QoS应用实例 目录 入接口 接收报文 源地址目的地址源端口目的端口TOS 分类 REDWRED 丢弃 拥塞检测 避免 FIFOPQCQWFQCBWFQ 入队 CARGTS 出队 丢弃 流量整形 监管 令牌桶 令牌 出接口 报文分类队列技术拥塞避免流量监管与流量整形信令和资源预留ATM接口QOSFRQOS DiffServ服务模型 DiffServ的业务分类与调整 业务分类 classifying 通过业务分类可以使其获得不同的服务 这种不同的服务通过对业务进行调整以及设置一定的DS值来实现业务调整 condition 包括 测量 metering 标记 marking 丢弃 dropping 整形 shaping 等机制 用以确保进入DS域的业务流符合TCA的规则业务的分类和调整一般只发生在网络边缘 分类 测量 标记 整形 丢弃 数据包 分类 Classifying 含义 在特定的规则下 根据包头的某些内容选择分组 分类有两种方式BA BehaviorAggregate 基于IP包头中的DS域 MF MultiField 基于IP包头中的某些域的集合 例如 源 地址 DS 协议号 源 目的端口号等等 标记 整形 丢弃 标记 Marking 设置报文的DS域 DS域的设置一般只发生在网络边缘 整形 Shaping 使业务流中的分组延时输出以符合业务模型的规定 丢弃 Dropping 根据特定规则丢弃分组 封装的报文格式 802 1Q p帧封装的报文格式 Preamble StartFramedelimiter DA SA TYPE Tag4bytes PT DATA FCS 3个bit用于802 1p优先级 IP包封装的报文格式 Version TOS Len ID Offset TTL Proto FCS IP SA IP DA DATA IP优先级或DSCP 报文的封装格式 Pream SFD DA SA TYPE Tag4bytes PT DATA FCS 以太网帧 3个bit用于802 1p优先级 802 1Q p的头 典型的应用 COS值 7 6 5 4 3 2 1 0 保留 保留 语音传送 视频会议 呼叫信令 高优先级数据 中等优先级数据 普通传送数据 以太网中的优先级 COS DSCP DiffServCodePoint 差分服务编码点 DiffServ的信令 IETFDiffServ工作组将IP报文头ToS字节的6比特重新定义为DSCP ToS字节改名为DS字节 DSCP DiffServ需要网络根据分组报头中的信息为分组提供服务 这个信息就是DiffServ解决方案中的带内信令 最初使用3比特的IPPrecedence作为DiffServ的带内信令现在IPPrecedence和DSCP都可用来支撑DiffServ DSCP的定义也向前兼容IPPrecedence 各厂家的IPQoS都同时支持IPPrecedence DSCP及相互之间的转换 目前IPPrecedence和DSCP在现实网络中都有实际的应用 IPPrecedencevsDSCP COS与DSCP的映射关系 PHB Per HopBehaviors PHB是网络节点对报文调度 丢包 监管和整形的处理每类PHB都对应一组DSCPPHB只定义了一些外部可见的转发行为 没有指定特定的实现方式IETFDiffServ工作组目前定义了四种PHBDefaultPHBClass SelectorPHBEFAF 单中继段行为 PHB IETF目前定义的四种PHB DefaultPHBDSCP为 000000 代表当前Internet尽力而为的服务Class SelectorPHB DSCP为 XXX000 X为0或1 代表的服务等级与在现有网络中使用的IPPrecedence保持相同 当X为全0时 就是DefaultPHBExpeditedForwardingPHB DSCP为 101110 代表DiffServ网络中最高的服务质量 在有带宽确保的情况下 发包速度大于收包速度 适用于VOIP 虚拟租用线等实时业务 可通过优先队列 低时延队列或RTP实时队列等多种队列机制来实现 AssuredForwardingPHB RFC2597 代表带宽有保证 时延可控的服务 适用于视频业务 VPN业务等 AFPHB定义了4个服务等级 分别对应一定的带宽及缓存 每个服务等级有3个分组丢弃优先级在QoS具体实施过程中 网络运营商可根据业务的需求 采用多种机制灵活定义DSCP及PHB 例如可用 101110 或 101 代表EFPHB EFPHB可通过优先队列 RTP实时队列或低时延队列来实现 丢包优先级 AF1 AF2 AF3 AF4 低 中 高 001010 001100 001110 010010 010100 010110 011010 011100 011110 100010 100100 100110 IETF目前定义的四种PHB 续 报文分类实例 报文分类是将依据IPv4报文头的ToS字段 TypeofService 将报文分成多个优先级或多个服务种类 用户可以将报文最多分成六类 另外两个值保留为其它用途 对报文分类后 就可以实现将QoS应用到不同分类上 分类实例所有接口收到的报文置为最高优先级所有FTP流量都分类成低优先级从特定IP地址发出的视频流量被分类为中等优先级别流向特定目的地址的流量被分类为高优先级 报文分类及标记 LD2 LD1 LD3 LU1 含义 在特定的规则 TCA 下 根据IP包头的某些内容选择分组 分类方式 BA BehaviorAggregate 基于IP包头中的DS域 或IP优先级 MF MultiField 基于IP包头中的某些域的集合 例如 源 目的地址 DS 或IP优先级 协议号 源 目的端口号等等 作用 QoS执行服务的基础 处理 根据分类结果交给其它模块处理或打标记 着色 供核心网络分类使用 定义类并配置其匹配规则 定义类并进入类映射视图 在系统视图下 trafficclassifiertcl name operator and or 用户定义的类名tcl name不允许为系统预定义类 缺省为and 即类视图下各匹配规则之间的关系为逻辑与 定义类的匹配规则if match not any定义匹配所有数据包的规则if match not classifiertcl name定义classifier匹配规则if match not aclaccess list number定义ACL匹配规则if match not destination mac source mac mac address定义MAC地址匹配规则 定义类并配置其匹配规则 定义类的入接口匹配规则if match not inbound interface interface name interface typeinterface number 定义DSCP匹配规则if match not dscp dscp value 定义IP优先值匹配规则if match not ip precedence ip precedence value 定义RTP协议端口匹配规则if match not rtpstart portstarting port numberend portend port number定义协议匹配规则if match not protocolprotocol name 定义流行为并配置其特性 定义一个流行为并进入流行为视图trafficbehaviorbehavior namebehavior name 流行为名 不允许为系统预定义流行为配置流行为特性queueafbandwidth bandwidth pctpercentage 配置确保转发 AF 并配置最小可保证带宽queueefbandwidth bandwidth cbsburst pctpercentage 配置加速转发 EF 并配置最大带宽queuewfq queue numbertotal queue number 配置采用公平队列queue lengthqueue length配置最大队列长度该命令必须在配置了queueaf和queuewfq后使用 执行undoqueueaf或undoqueuewfq命令 则queue length也同时被取消 定义流行为并配置其特性 续 wred dscp ip precedence 配置丢弃方式为随机丢弃方式该命令必须在配置了queueaf或queuewfq后使用wredweighting constantexponent配置WRED计算平均队长的指数需配置了queueaf 并已用wred使能了WRED丢弃方式后才可以配置该命令 wreddscpdscp valuelow limitlow limithigh limithigh limit discard probabilitydiscard prob 配置WRED各DSCP的下限 上限和丢弃概率分母wredip precedenceprecedencelow limitlow limithigh limithigh limit discard probabilitydiscard prob 设置WRED各优先级的下限 上限和丢弃概率分母 定义流行为并配置其特性 续 carcircommitted information rate cbscommitted burst sizeebsexcess burst size greenaction redaction 配置使用流量监管gtscircommitted information rate cbsburst size ebsexcess burst size queue lengthqueue length 配置使用流量整形remarkdscpdscp value配置标记报文的DSCP值remarkip precedenceip prec value配置标记报文的IP优先级值remarkfr defr de value配置标记FR报文的DE标志位的值 配置策略 定义策略并进入策略视图qospolicypolicy name策略创建时 具有缺省类default class 该类关联be行为 在策略中为类指定采用的流行为classifiertcl namebehaviorbehavior name在接口或ATMPVC应用关联的策略qosapplypolicypolicy name inbound outbound 网络中的常见性能指标及问题QoS基本概念报文的分类和标记流量监管及整形拥塞管理及避免QoS应用实例 目录 令牌桶工作原理 一 IETF建议采用srTCM ASingleRateThreeColorMarker RFC2697 算法或trTCM ATwoRateThreeColorMarker RFC2698 算法对流量进行评测 根据评估结果为报文打颜色标记 即绿色 黄色和红色 SrTCM和trTCM算法均采用两个令牌桶对到达的报文进行评估 允许流量在某种级别上突发srTCM更关注报文尺寸的突发 trTCM则关注速率的突发 srTCM与trTCM算法有两种工作模式色盲模式 Color Blind 感色模式 Color Aware 令牌桶工作原理 二 srTCM算法 单速率三色标记器 CIR CommittedInformationRate 承诺信息速率 CBS CommittedBurstSize 承诺突发尺寸 EBS ExcessBurstSize 超额突发尺寸 C桶 E桶 令 令 令 令 令 令 令 EBS CBS Tc和Te表示桶中的令牌数量初始化时 Tc CBS Te EBS Tc和Te在每秒钟内更新CIR如果Tc CBS 则Tc增加1如果Te EBS 则Te增加1若不是上述情况 则Tc和Te都不增加 令牌桶工作原理 三 srTCM算法 单速率三色标记器 色盲模式 Color Blind 到达报文 报文大小为B Tc B 0 Tc降低B 到达报文 报文大小为B Te B 0 Te降低B 到达报文 报文大小为B Tc B 0 Te B 0 Tc Te不降低 1 2 3 令牌桶工作原理 四 srTCM算法 单速率三色标记器 感色模式 Color Aware 到达报文 报文大小为B Tc B 0 Tc降低B 到达报文 报文大小为B Te B 0 Te降低B 到达报文 报文大小为B Tc Te不降低 1 2 3 令牌桶工作原理 五 TrTCM算法 双速率三色标记器 CIR CommittedInformationRate 承诺信息速率 PIR PeakInformationRate 峰值信息速率 CBS CommittedBurstSize 承诺突发尺寸 CBS CommittedBurstSize 承诺突发尺寸 C桶 P桶 令 令 令 令 令 令 令 PBS CBS Tc和Tp表示桶中的令牌数量初始化时 Tc CBS Tp PBS Tc和Tp在每秒内分别更新CIR和PIR次 每次更新增加一个令牌 除非桶满 令牌桶工作原理 六 TrTCM算法 双速率三色标记器 色盲模式 Color Blind 到达报文 报文大小为B Tp B 0 到达报文 报文大小为B Tc B 0 Tp降低B 到达报文 报文大小为B Tc B 0 Tp B 0 Tc Tp都降低B 1 2 3 令牌桶工作原理 七 TrTCM算法 双速率三色标记器 感色模式 Color Aware 到达报文 报文大小为B 或Tp B 0 到达报文 报文大小为B Tc B 0 Tp降低B 到达报文 报文大小为B Tc B 0 Tp B 0 Tc Tp都降低B 1 2 3 或Tc B 0 H3C系列设备的令牌桶算法 H3C系列设备的令牌桶算法采用了srTCM 但在算法上作了一定的改进 形成所谓的单桶双色算法 EBS可以配置 但是没有起应有的作用 而是把这个桶放到CBS中 起加深CBS桶的作用 CBS和EBS是和起来算的 实际CBS 配置的CBS EBS 到达报文 报文大小为B B 实际CBS B 实际CBS EBS CBS 实际CBS 流量监管 drop 令牌桶 流分类 CAR CommittedAccessRate 约定访问速率令牌桶算法对流量进行控制整形 shaping 使业务流输出的速率符合业务模型的规定丢弃 droping 根据特定规则丢弃分组打标记 marking 设置报文的DS域 或IP优先级 流量整形 队列 流分类 256Kbps 128Kbps 128Kbps GTS GenericTrafficShaping 解决链路两边的接口速率不匹配对报文的流量进行限制 对超出流量约定的报文进行缓冲流量整形可能会增加延迟 令牌 FR FR 物理接口总速率限制 LR LineRate 在一个物理接口上 限制接口发送报文 包括紧急报文 的总速率LR采用了令牌桶进行流量控制 所有经由接口发送的报文首先要经过LR的令牌桶进行处理利用QoS丰富的队列来缓存报文 流分类 令牌桶 256Kbps 128Kbps QoS队列 CAR配置命令 定义规则qoscarlcarl index precedenceprecedence value macmac address 在接口上应用CAR策略或ACLqoscar inbound outbound any aclacl number carlcarl index circommitted information ratecbscommitted burst sizeebsexcess burst sizegreenactionredaction在每个接口上 inbound和outbound方向上 一共可应用100条CAR策略在应用策略前 应该先禁止快速转发功能 CAR配置举例 H3C qoscarl1precedence3 H3C qoscarl2precedence5 H3C ethernet0 0 qoscarinboundanycir800000cbs150000ebs0greenremark prec continue5reddiscard H3C serial1 0 qoscarinboundanycir80000cbs150000ebs0greenremark prec continue3reddiscard H3C serial0 0 qoscaroutboundcarl1cir80000cbs150000ebs0greenpassreddiscard H3C serial0 0 qoscaroutboundcarl2cir80000cbs150000ebs0greenpassreddiscard E0 0 S0 0 S1 0 GTS配置命令 为某一类别流配置整形参数qosgtsaclacl indexcircommitted rate cbsburst size ebsexcess burst size queue lengthqueue length 为所有的流配置整形参数qosgtsanycircommitted rate cbsburst size ebsexcess burst size queue lengthqueue length 这两条命令不能在同一接口使用配置整形参数之前 应先关闭快速转发功能Queuelength的默认值为50 GTS配置举例 S0 0 S0 0 RouterA RouterB RouterA Serial0 0 qosgtsanycir80000cbs150000ebs0queue length1000 RouterB Serial0 0 qoscarinboundanycir80000cbs150000ebs0greenpassreddiscard LR的配置 LR的配置命令qoslrcircommitted rate cbsburst size ebsexcess burst size LR的配置举例 H3C Serial0 0 qoslrcir80000cbs150000ebs0 网络中的常见性能指标及问题QoS基本概念报文的分类和标记流量监管及整形拥塞管理及避免QoS应用实例 目录 拥塞管理与队列调度 目的 网络拥塞时 保证不同优先级的报文得到不同的QoS待遇 方式 将不同优先级的报文入不同的队列 不同队列将得到不同的调度优先级 概率或带宽保证 算法FIFO FirstInFirstOut PQ PriorityQueue CQ CustomQueue WFQ WeightedFairQueuing CBWFQ ClassBasedWeightedFairQueuing LD 输出队列 优先队列 金牌服务 银牌服务 铜牌服务 LU 流分类 丢包策略 丢弃 发送 入队 出队 调度 IP MPLS报文 FIFO FirstInFirstOut 先进先出队列 报文入队的顺序和报文出队的顺序相同 算法简单 转发的速度快丢包策略可采用尾丢弃 RED和WRED 基于IPPre或EXP 所有报文被等同处理 简单 高效 没有任何附加开销Internet的默认服务模式 Best Effort采用的队列策略无QOS FIFO 先进先出队列 FIFO配置 配置FIFO队列中可容纳包的个数qosfifoqueue lengthqueue lengthQuidway路由器接口的默认工作方式为FIFO队列的默认长度为75 取值范围1 1024查看接口配置的队列策略displayinterfacesinterface typeinterface number H3C displayinterfaces0 0Inputqueue size max drops 0 50 0FIFOqueueing FIFOOutputqueue size max drops FIFO 0 75 0 优先队列 分为4个队列 分别为top middle normal和bottom根据报文的输入接口 满足ACL情况 IPPrecedence DSCP EXP Label等规则对报文进行分类 进相应队列PQ中每一个队列的丢包策略可采用尾丢弃 RED和WRED为不同的业务定义不同的调度策略 由于涉及到复杂的流分类 系统资源存在一定的开销 丢包 发送 入队 出队 调度 丢包 丢包 丢包 分类器 IP MPLS报文 top middle normal bottom PQ 优先队列 PQ配置命令 一 配置优先队列 Priority listQueueing 根据接口配置优先队列qospqlpql indexinbound interfacetypenumberqueue top middle normal bottom 根据网络层协议配置优先队列qospqlpql indexprotocolprotocol namequeue optionqueue top middle normal bottom 配置缺省优先队列qospqlpql indexdefault queue top middle normal bottom 缺省情况下 未建立任何缺省优先队列 PQ配置命令 二 在接口上应用优先队列组qospqpqlpql index指定优先队列的队列长度 可选 qospqlpql indexqueue top middle normal bottom queue lengthqueue length优先队列的缺省长度值 PQ配置举例 H3C aclnumber3000 H3C acl 3000 rulepermitipsource10 10 0 00 0 255 255 H3C qospql1protocolipacl3000queuetop H3C qospql1inbound interfaceserial0 1queuebottom H3C qospql1default queuemiddle H3C qospql1queuetopqueue length10 H3C Serial0 0 qospqpql1 S0 0 S0 1 10 10 0 0 16 CQ Customqueuing 定制队列 用户可配置队列占用的带宽比例关系 CQ共分为17个队列 根据报文的输入接口 满足ACL情况 IPPrecedence DSCP EXP Label等规则对报文进行分类 进相应队列 CQ中每一个队列的丢包策略可采用尾丢弃 RED和WRED 可为不同的业务定义不同的调度策略 系统资源存在一定的开销 丢包 入队 出队 调度 丢包 丢包 分类器 IP MPLS报文 1 2 16 发送 CQ 定制队列 CQ配置命令 一 配置定制队列 Custom listQueueing 根据接口配置定制队列qoscqlcql indexinbound interfacetypenumberqueuequeue number根据网络层协议配置定制队列qoscqlcql indexprotocolprotocol namequeue optionqueuequeue number配置缺省定制队列qoscqlpql indexdefault queuequeue number未配置缺省定制队列 缺省的定制队列号为16 CQ配置命令 二 在接口上应用定制队列组qoscqcqlcql index配置定制队列的队列长度 可选 qoscqlcql indexqueuequeue numberqueue lengthqueue length配置定制队列连续发送字节数 可选 qoscqlcql indexqueuequeue numberservingbyte count CQ配置举例 10 10 0 0 16 H3C acl3000 H3C acl 3000 rulepermitipsource10 10 0 00 0 255 255 H3C qoscql1protocolipacl3000queue1 H3C qoscql1queue1queue length100 H3C qoscql1queue1serving5000 H3C qoscql1inbound interfaceserial0 1queue2 H3C qoscql1queue2queue length90 H3C qoscql1queue2serving1000 H3C serial0 0 qoscqcql1 S0 0 S0 1 WFQ Weightedfairqueuing 公平队列 根据源和目的IP地址 TCP或UDP的源和目的端口号 Label进行HASH 不同的数据流分入不同的队列 自动完成 所有队列的丢包策略可同时采用尾丢弃 RED和WRED 基于IPPre或EXP 权值依赖于IP报文头中携带的IP优先级简单 高效 没有任何附加开销 WFQ 公平队列 WFQ配置 配置命令qoswfq queue lengthmax queue length queue numbertotal queue number Max queue length的缺省值为64个报文Total queue number的缺省值为256个动态队列 配置举例 S0 0 H3C Serial0 0 qoswfqqueue length64queue number512 RTPQ实时队列 单独一个队列 被绝对优先调度 所有在指定UDP端口号范围内的RTP报文 通过测量器 如果满足约定进入该队列由于可以确保进入RTPQ实时队列的报文速度 通过测量器后的 小于接口发包能力 RTPQ实时队列只采用尾丢弃简单 高效 确保语音包的服务质量 丢包 入队 优先出队 调度 分类器 IP MPLS报文 发送 RTP实时队列 RTP报文 其他队列机制 如 FIFO PQ CQ WFQ CBQ LLQ 测量 丢弃 RTPQ实时队列 IP MPLS报文 发送 入队 出队 调度 分类器 丢包 LLQ 1BQ 63BQ 丢包 64FIFO WFQ RTP实时队列 测量 丢包 丢包 系统会自动将BQ以及LLQ的部分资源预留给MPLSDSTE CBQ LLQ 二层协议队列 RTP实时队列 其他队列机制 如 FIFO PQ CQ WFQ CBQ LLQ 入队 分类器 IP MPLS报文 二层协议报文 出队 调度 发送 队列管理及拥塞避免模块 二层协议队列 用来缓存二层链路控制报文 如PPP协商及维护报文 HDLC的KEEPALIVE报文 ATM的OAM及FR的LMI等 最优先发送 没有带宽限制RTP实时队列 用来缓存语音报文 有带宽限制 次优先发送对于其他队列机制 利用剩下的系统资源进行调度 对于CBQ LLQ LLQ用来缓存EF业务报文 有带宽限制 被优先调度 对于BQ 按其所占用接口带宽的权值进行调度 各种队列的相互配合 拥塞管理和队列调度当报文到达网络设备接口的速度大于接口的发送能力时 即将产生拥塞 拥塞发生时 一般采用队列调度的技术来解决 每一种队列调度技术都用来解决特定的问题 都会对网络性能产生特定的影响 H3C系列设备目前提供的队列调度技术包括FIFO PQ CQ WFQ RTP实时队列 CBWFQ LLQ 拥塞管理和队列调度 拥塞避免 传统的尾丢包在网络发生拥塞时对报文全部丢弃 并不加以区分 TCP慢启动导致全局同步化 当TCP流遇到尾丢包时 所有与该流有关的发送者都会因此同时重新发送 这种重新发送的全局同步化 会在网络上产生巨大破坏 解决途径 进行拥塞避免 减少拥塞的发生以及避免TCP全局同步 在网络没有发生拥塞以前根据队列状态进行有选择性的丢包 算法 RED WRED 尾丢弃 taildrop当队列满时 丢弃所有到达的报文在队列丢包期间 来自于大量TCP连接的报文都将被丢弃 TCP的重传机制将导致新的一轮的拥塞 这种现象称为 全局同步 全局同步现象将严重影响网络的性能及服务质量 尾丢弃 当平均队列长度为l min时开始随机丢包 平均队列越长 丢包概率越大 当平均队列长度等于l max时 丢弃所有到达的报文由于队列长度可能瞬间变化很大 因此需要对队列长度进行低通滤波 得出平均队列长度RED可以很好地解决全局同步问题 队列 尾丢弃 发送 入队 出队 调度 丢包概率 平均队列长度 0 1 l min l max 平均队列长度 丢弃 队列长度 0 L 时间 t0 t1 平均队列长度 IP MPLS报文 RED 随机早期检测 WRED 加权随机早期检测 一 WRED采用随机丢弃的策略 避免了尾部丢弃的方式而引起TCP全局同步根据当前队列的深度来预测拥塞的情况根据优先级定义不同的丢弃策略 定义上限阈值和下限阈值相同的优先级不同的队列 队列长度越长丢弃概率越高 drop 流分类 Queue1 Queue1 Queue2 QueueN N 16 32 2048 4096 下限阀值 上限阀值 WRED可以感知QoS带内信令 包括IPPrecedence DSCP或EXP 例如可根据实际组网需求分别设置l min IPPre DSCP或EXP 和l max IPPre DSCP或EXP 丢包概率 平均队列长度 0 1 l min l max 丢包概率 平均队列长度 0 1 l min l max 丢包概率 平均队列长度 0 1 l min l max IPPre DSCP或EXP为X IPPre DSCP或EXP为Y IPPre DSCP或EXP为Z WRED 加权随机早期检测 二 RED与WRED RED和WRED通过随机丢弃报文避免了TCP的全局同步现象在RED类算法中 为每个队列都设定一对低限值和高限值 并做如下规定当队列的长度小于低限值时 不丢弃任何报文当队列的长度超过高限值时 丢弃所有到来的报文当队列的长度在低限值和高限值之间时 采用WRED算法计算是否丢弃报文 WRED生成的随机数基于IP优先权 它考虑了高优先权报文的利益并使高优先权报文被丢弃的概率相对减小 WRED配置命令 使能WREDqoswred配置WRED计算平均队长的指数 可选 qoswredweighting constantexponentexponent的值表示WRED对实际队列长度的变化灵敏度 越小越灵敏配置WRED各优先级参数 可选 qoswredip precedenceip precedencelow limitlow limithigh limithigh limitdiscard probabilitydiscard prob丢弃概率分母的倒数将作为最大丢弃的概率 该值越小 丢弃概率越大 网络中的常见性能指标及问题QoS基本概念报文的分类和标记流量监管及整形拥塞管理及避免QoS应用实例 目录 何种情况需使用QoS技术 什么情况下需要使用QoS网络带宽紧张 或者在突发流量时带宽不足 网络中存在多种业务 并且这些不同的业务各自对带宽和延迟的要求不同 即使带宽足够 为了防止网络中出现异常的突发流量的情况 也需要对关键业务做QoS保证 如何选择QoS模型 IntServ模型 业务通过信令向网络申请特定的QoS服务 网络在流量参数描述的范围内 预留资源以承诺满足该请求 属于理论上可控制的 端到端的服务 要求端到端所有设备支持RSVP协议 可扩展性差和协议报文开销较大 DiffServ模型 当网络出现拥塞时 根据业务的不同服务等级约定 有差别地