DR002011 NE系列路由器QoS特性 ISSUE 1.00

修订记录课程编码适用产品产品版本课程版本ISSUEDR002011NE路由器ALL1.00开发/优化者时间审核人开发类型（新开发/优化）张立2009-11-10周进军新开发本页不打印0NE系列路由器QoS特性培训目标学完本课程后，您应该能：描述

IPQoS的基本概念描述区分服务模型描述IPQoS的常用技术描述基于类的QoS2目录IPQoS概述区分服务模型概述IPQoS技术基于类的QoS3目录IPQoS概述区分服务模型概述IPQoS技术基于类的QoS4QoS的概念QoS：QualityofService，服务质量传输的带宽传输的时延和抖动数据的丢包率网络中存在资源竞争，就存在对服务质量的要求提高某类业务的服务质量同时会损害其它业务的服务质量5带宽BWmax＝Min(100M,10M,256k,2M,1G)＝256kbps木桶理论：最大带宽BWmax等于数据传输路径上的最小带宽。100Mbps10Mbps256kbps2Mbps1GbpsBWmax＝256kbpsPC服务器6端到端时延端到端时延等于路径上所有传输时延、处理时延与队列时延之和。处理时延队列时延处理时延队列时延处理时延队列时延传输时延传输时延传输时延传输时延7抖动抖动是因为每个包的端到端时延不相等造成的。8丢包丢包可能在传输过程的每一个环节发生。9如何保证好的QoS更强的处理能力合理的队列调度和拥塞避免机制更大的链路带宽压缩和分片数据包10如何部署QoSBestEffort：尽力而为IntegratedServicesModel：集成服务模型RSVP为每个流预留资源为每个流维护一个转发状态DifferentiatedServicesModel：区分服务模型对流量进行分类和标记不同类型的流量提供不同的服务11目录IPQoS概述区分服务模型概述IPQoS技术基于类的QoS12区分服务模型根据SLA制定TCA流量分类和标记流量监管……根据标记执行PHB……根据标记执行PHB……根据SLA制定TCA流量分类和标记流量监管……13SLA与TCASLA：ServiceLevelAgreement，服务等级协定客户与服务提供商之间签订的关于客户的业务流在服务提供商的网络中传递时所应当获得的待遇去掉了商业条款的SLA称为SLS（ServiceLevelSpecification）TCA（TrafficConditioningAgreement）业务调整协定客户与服务提供商之间签订的关于业务分类准则以及业务模型及相应处理的协定。去掉了商业条款的TCA称为TCS（TrafficConditioningSpecification）14标记字段VersionIHLTypeOfServiceTotalLength

IdentificationFlags

FragmentOffset

TTLProtocol

HeaderChecksumSourceAddressDestinationAddressOptionsRIPPrecedenceTOSRRDSCP15IPPrecedence和TOSRIPPrecedenceTOS000Routine001Priority010Immediate011Flash100FlashOverride101Critical110InternetworkControl111NetworkControl最小延迟最大吞吐量最大可靠性最小开销16DSCP：DiffServCodePoint一个DSCP值对应一个BA一个BA被指定一个PHB一个PHB被一组QoS机制实现RRDSCP(RFC2474)DefaultPHBClassSelector(IPPrecedence)PHBExpeditedForwarding(EF)PHBAssuredForwarding(AF)PHB17DefaultPHBDefaultDSCP：000000DefaultPHBFIFO，先进先出Tail-drop，尾丢弃Tail-dropFIFO18CSPHB为了与不支持DSCP的节点兼容使用高三位比特对应IPPrecedenceCS类DSCP值Precedence值Precedence类Default0000000RoutineCS10010001PriorityCS20100002ImmediateCS30110003FlashCS41000004OverrideFlashCS51010005CriticalCS61100006InternetworkControlCS71110007NetworkControl19EFPHBDSCP值：101110保证最小的延迟保证一定的优先带宽超过规定带宽的流量被丢弃20AFPHB保证一定数量的带宽如果有空余带宽，可以占用额外带宽CCCDD0类别丢弃可能性Class1Class2Class3Class4低丢弃率001010010010011010100010中丢弃率001100010100011100100100高丢弃率00111001011001111010011021目录IPQoS概述区分服务模型概述IPQoS技术基于类的QoS22目录IPQoS技术3.1分类和标记3.2监管和整形3.3拥塞管理3.4拥塞避免23流量分类和标记流量分类及标记是部署QoS

的基础可以根据ACL和报文长度对流量进行分类可以使用DSCP、IPPrecedence进行流量标记（着色）24分类和标记技术分类和标记技术包括Policy-BasedRouting（PBR），策略路由QoSPolicyPropagationthroughBGP（QPPB），通过BGP传递QoS策略其它CommittedAccessRate（CAR），承诺访问速率基于类的分类和标记25目录IPQoS技术3.1分类和标记3.2监管和整形3.3拥塞管理3.4拥塞避免26流量监管与整形流量监管（Traffic-policing）监督进入网络中某一流量的规格，限制它在一个允许的范围之内，若某一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流量整形（Traffic-shaping）与流量监管的作用一样，它主要是对流量监管中需要丢弃的报文进行缓存——通常是放入缓存区或队列中27监管与整形的应用企业网S0流量整形S0RTARTB流量监管ISP28TokenBucket：令牌桶CIR溢出的令牌Size＝CBS+EBS顺从流量(Conform)超额流量(Excess)待发送流量令牌桶29CAR：CommittedAccessRate需由此接口发送的报文继续发送丢弃通过令牌桶分类不需流量监管的报文需要流量监管的报文30配置流量监管企业网S0S0RTARTBISPqos

carl1precedence45aclnumber2001rule0permitsource55aclnumber2002rule0permitsource55interfaceSerial0

qoscarinboundacl2001cir8000cbs15000000ebs0greenpassreddiscard

qoscarinboundacl2002cir8000cbs15000000ebs100000greenremark-prec-pass0reddiscard

qoscarinboundcarl1cir8000cbs15000000

ebs0greenremark-prec-pass3redremark-prec-pass031配置流量监管[RTB]display

qoscarinterfaceSerial0Interface:Serial0Direction:Inbound

Rule(s):If-matchACL2001CIR8000(bps),CBS15000000(bit),EBS0(bit)ConformAction:passExceedAction:discardConformed:0/0(Packets/Bytes)Exceeded:0/0(Packets/Bytes)

Rule(s):If-matchACL2002CIR8000(bps),CBS15000000(bit),EBS100000(bit)ConformAction:remarkip-precedence0andpassExceedAction:discardConformed:0/0(Packets/Bytes)Exceeded:0/0(Packets/Bytes)

Rule(s):If-matchCARL1CIR8000(bps),CBS15000000(bit),EBS0(bit)ConformAction:remarkip-precedence3andpassExceedAction:remarkip-precedence0andpassConformed:0/0(Packets/Bytes)Exceeded:0/0(Packets/Bytes)32GTS：GenericTrafficShapingGTS队列丢弃的报文需由此接口发送的报文继续发送通过令牌桶分类不需流量整形的报文需要流量整形的报文33配置流量整形企业网S0S0RTARTBISPaclnumber2001rule0permitsource55#interfaceSerial0

qos

gts

acl2001cir8000cbs15000000ebs0queue-length50034配置流量整形[RTA]display

qos

gtsinterfaceSerial0Interface:Serial0

Rule(s):If-matchACL2001CIR8000(bps),CBS15000000(bit),EBS0(bit)QueueLength:500(Packet)QueueSize:0(Packet)Passed:0/0(Packets/Bytes)Discarded:0/0(Packets/Bytes)Delayed:0/0(Packets/Bytes)35LR：LineRate需由此接口发送的报文发送的报文队列令牌桶LR限制的是接口发送报文的总速率。36配置LR企业网S0S0RTARTBISPinterfaceSerial0link-protocolppp

ipaddress52

qos

lrcir25000cbs50000ebs0[RTA]display

qos

lrinterfaceSerial0Interface:Serial0CIR25000(bps),CBS50000(bit),EBS0(bit)Passed:103/82416(Packets/Bytes)Delayed:52/64392(Packets/Bytes)ActiveShaping:NO37目录IPQoS技术3.1分类和标记3.2监管和整形3.3拥塞管理3.4拥塞避免38常用队列调度机制FIFO：FirstInFirstOut，先进先出队列PQ：PriorityQueuing，优先级队列CQ：CustomQueuing，自定义队列WFQ：WeightedFairQueuing，加权公平队列CBQ：Class-basedQueuing，基于类的队列39FIFO：FirstInFirstOutFIFO需由此接口发送的报文队列出队调度离开接口的报文图示说明：紧急报文次紧急报文非紧急报文40FIFO队列的优缺点优点：处理简单、速度快并且延迟小不需要配置，易于使用缺点：有多个流时带宽分配不公平会引起延时及抖动41配置FIFO队列[RTA]displayinterfaceSerial0……QoSmax-bandwidth:64KbpsOutputqueue:(Urgentqueue:Size/Length/Discards)0/50/0Outputqueue:(Protocolqueue:Size/Length/Discards)0/1000/0Outputqueue:(FIFOqueuing:Size/Length/Discards)0/256/0……[RTA]interfaceSerial0[RTA-Serial0]qosfifoqueue-length300[RTA]displayinterfaceSerial0……QoSmax-bandwidth:64KbpsOutputqueue:(Urgentqueue:Size/Length/Discards)0/50/0Outputqueue:(Protocolqueue:Size/Length/Discards)0/1000/0Outputqueue:(FIFOqueuing:Size/Length/Discards)0/300/0……42PQ：PriorityQueuingTOP需由此接口发送的报文队列出队调度离开接口的报文图示说明：紧急报文次紧急报文非紧急报文分类MIDDLENOMORLBOTTOM43PQ的调度机制Top队列空？Middle队列空？硬件队列系统（TXQ）NYNormal队列空？Bottom队列空？发送报文重新检查Top队列NNNYYY44PQ的优缺点优点：提供低时延的数据转发缺点：每一个单一的队列都拥有FIFO队列的所有缺点可能产生“饿死”现象45配置PQE0S0

qos

pql1default-queuemiddle

qos

pql1queuetopqueue-length30

qos

pql1queuemiddlequeue-length30

qos

pql1protocolip

acl3001queuetop

qos

pql1inbound-interfaceEthernet0queuemiddle#aclnumber3001rule0permittcpdestination-porteqtelnet#interfaceSerial0

qos

pq

pql146配置PQ[RTA]display

qos

pqinterfaceSerial0Interface:Serial0Outputqueue:(Protocolqueue:Size/Length/Discards)0/1000/0Outputqueue:(Priorityqueuing:PQL1Size/Length/Discards)Top:0/30/0Middle:0/30/0Normal:0/60/0Bottom:0/80/0[RTA]display

qos

pqlCurrentPQLConfiguration:ListQueueParams------------------------------------------------------1MiddleDefaultQueue1TopLength301MiddleLength301TopProtocolip

acl30011MiddleInbound-interfaceEthernet047CQ：CustomQueuing需由此接口发送的报文队列出队调度离开接口的报文图示说明：紧急报文其它各类报文分类……共17个队列，其中Q0是优先队列，队列里的报文会获得优先调度。Q0Q1Q2Q16优先队列48CQ的调度机制当前队列有待发送报文？超过当前队列的发送阈值？硬件队列系统（TXQ）N发送报文NY下一个队列Y按每个队列定义的字节数轮询发送，每个队列占用的带宽比率等于本队列定义的字节数与所有队列字节数之和的比值。49CQ的优缺点优点：避免了类似PQ产生的“饿死”现象保证在发生拥塞时1-16队列能够分配到指定额度的带宽队列长度可以设置为0，理论上该队列为无限长缺点：不能根据报文的优先级决定调度权重每一个单一的队列都拥有FIFO队列的所有缺点带宽分配不准确产生抖动50配置CQE0S0

qos

cql10default-queue15

qos

cql10queue1queue-length25

qos

cql10queue1serving3000

qos

cql10queue2queue-length30

qos

cql10queue2serving5000

qos

cql10inbound-interfaceEthernet0queue1

qos

cql10protocolip

tcpftpqueue2interfaceSerial0

qos

cq

cql1051配置CQ[RTA]display

qos

cqinterfaceSerial0Interface:Serial0Outputqueue:(Protocolqueue:Size/Length/Discards)0/1000/0Outputqueue:(Customqueuing:CQL10Size/Length/Discards)0:0/20/01:0/25/02:0/30/03:0/20/04:0/20/05:0/20/06:0/20/07:0/20/08:0/20/09:0/20/010:0/20/011:0/20/012:0/20/013:0/20/014:0/20/015:0/20/016:0/20/0[RTA]display

qos

cqlCurrentCQLConfiguration:ListQueueParams------------------------------------------------------1015DefaultQueue101Length25101Serving3000102Length30102Serving5000101Inbound-interfaceEthernet0102Protocolip

tcpftp52WFQ：WeightedFairQueuing需由此接口发送的报文队列出队调度离开接口的报文图示说明：各类报文分类……Q1Q2Q3QnWFQ使用HASH算法对流进行动态分类，保证高优先级报文获得更多带宽。53WFQ的优缺点优点：配置简单保证所有流的吞吐量缺点：由于其分类算法复杂，所以处理较慢WFQ无法保证关键业务的稳定带宽，多个低优先级的流会淹没高优先级的流用户不能自定义类不能保证固定带宽54配置WFQE0S0interfaceSerial0

qos

wfqqueue-length500queue-number2048[RTA]display

qos

wfqinterfaceSerial0Interface:Serial0Outputqueue:(Protocolqueue:Size/Length/Discards)0/1000/0Outputqueue:(WeightedFairqueuing:Size/Length/Discards)0/500/0Hashedqueues:0/0/2048(Active/Maxactive/Total)55目录IPQoS技术3.1分类和标记3.2监管和整形3.3拥塞管理3.4拥塞避免56拥塞避免机制当拥塞发生时，路由器可以：进行尾丢弃WFQ可以采用比较智能的丢弃方式能不能避免拥塞的发生？RED：RandomEarlyDetection，随机早期检测WRED：WeightedRandomEarlyDetection，加权随机早期检测57尾丢弃的缺点TCP全局同步TCP饥饿高延时和高抖动无差别的丢弃带宽平均使用带宽时间饱和带宽58RED：RandomEarlyDetection平均队列长度丢弃概率10%100%20（丢弃下限）40（丢弃上限）不丢弃随机丢弃尾丢弃最大丢弃概率59WRED：WeightedRandomEarlyDetection平均队列长度丢弃概率10%100%2040最大丢弃概率AF21AF22253035AF2360配置WRED平均队列长度丢弃概率10%100%2040最大丢弃概率Precedence0123Precedence4567103061配置WREDinterfaceSerial0link-protocolppp

qos

wfqqueue-length64queue-number256

qos

wred

qos

wred

ip-precedence4low-limit20high-limit40discard-probability10

qos

wred

ip-precedence5low-limit20high-limit40discard-probability10

qos

wred

ip-precedence6low-limit20high-limit40discard-probability10

qos

wred

ip-precedence7low-limit20high-limit40discard-probability10[RTA]display

qos

wredinterfaceSerial0Interface:Serial0CurrentWREDconfiguration:Exponent:9(1/512)PrecedenceLowHighDiscardRandomTailLimitLimitProbabilityDiscardDiscard-----------------------------------------------------------01030100011030100021030100031030100042040100052040100062040100072040100062目录IPQoS概述区分服务模型概述IPQoS技术基于类的QoS63基于类的QoS基于类的QoS是一种新的QoS命令下发方式将原来的QoS命令整合为三大部分流分类（trafficclassifier）采用一定的规则识别出符合某类特征的报文流动作（trafficbehavior）对报文做的一些QoS动作集合流量策略（trafficpolicy）流分类与流动作的组合64流分类使用TrafficClassifier命令来定义流量类TrafficClassifier以ACL为基础，但又不同于ACL分类的依据包括报文的优先级协议类型MAC地址输入接口VLAN优先级端口号65配置TrafficClassifier[RTA]trafficclassifierClass1[RTA-classifier-Class1]if-match?8021pSpecify802.1pparameters

aclSpecifyACLtomatchanySpecifyanypacketstomatchclassifierSpecifytrafficclassifiertomatchdestination-macSpecifydestinationMACaddresstomatch

dscpSpecifyDSCP(DiffServ

CodePoint)tomatchinbound-interfaceSpecifyaninboundinterfacetomatch

ip-precedenceSpecifyIPprecedencetomatchipv6Specifyipv6aclnumber

mpls-expSpecifyMPLSEXPvaluetomatchnotRuleofnotmatchingthestatementprotocolSpecifyprotocoltomatch

qos-local-idSpecifyQoSlocalIDfeature

rtpSpecifyRTPporttomatchsource-macSpecifysourceMACaddresstomatch66流动作基于类的标记动作基于类的流量监管和整形动作CBQ动作基于类的WRED动作67配置基于类的标记动作[RTA]trafficbehaviorBehavior1[RTA-behavior-Behavior1]remark?8021pSpecify802.1pparameters

atm-clpRemarkatm-clp

dscpRemarkDSCP(DiffServ

CodePoint)

fr-deRemarkfr-de

ip-precedenceRemarkIPprecedence

mpls-expRemarkMPLSEXP68配置基于类的流量监管和整形动作[RTA]trafficbehaviorBehavior1[RTA-behavior-Behavior1]carcircir[cbs

cbs

ebs

ebs][green

action[red

action]][RTA]trafficbehaviorBehavior1[RTA-behavior-Behavior1]gtscircir[cbs

cbs[ebs

ebs

[queue-lengthqueue-length

]]][RTA]trafficbehaviorBehavior1[RTA-behavior-Behavior1]lrcircir[

cbs

cbs[ebs

ebs

]]或者[RTA-behavior-Behavior1]lrpercentcir