流分類、流量監(jiān)管和端口限速.doc

流分類、流量監(jiān)管和端口限速2.1流分類簡(jiǎn)介2.1.1流分類流分類采用一定的規(guī)則識(shí)別符合某類特征的報(bào)文，它是有區(qū)別地進(jìn)行服務(wù)的前提和基礎(chǔ)。流分類規(guī)則可以使用IP報(bào)文頭的ToS（Type of Service，服務(wù)類型）字段的優(yōu)先級(jí)位，識(shí)別出有不同優(yōu)先級(jí)特征的流量；也可以由網(wǎng)絡(luò)管理者設(shè)置流分類的策略，例如綜合源地址、目的地址、MAC地址、IP協(xié)議或應(yīng)用程序的端口號(hào)等信息對(duì)流進(jìn)行分類。一般的分類依據(jù)都局限在封裝報(bào)文的頭部信息，使用報(bào)文的內(nèi)容作為分類的標(biāo)準(zhǔn)是比較少見(jiàn)的。分類的結(jié)果是沒(méi)有范圍限制的，它可以是一個(gè)由五元組（源地址、源端口號(hào)、協(xié)議號(hào)、目的地址、目的端口號(hào)）確定的狹小范圍，也可以是到某網(wǎng)段的所有報(bào)文。一般在網(wǎng)絡(luò)邊界對(duì)報(bào)文分類時(shí)，同時(shí)設(shè)置報(bào)文IP頭的ToS字段中的優(yōu)先級(jí)位。這樣，在網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)部就可以直接使用IP優(yōu)先級(jí)作為分類標(biāo)準(zhǔn)。而隊(duì)列技術(shù)也可以使用這個(gè)優(yōu)先級(jí)來(lái)對(duì)報(bào)文進(jìn)行不同的處理。下游網(wǎng)絡(luò)可以選擇接收上游網(wǎng)絡(luò)的分類結(jié)果，也可以按照自己的標(biāo)準(zhǔn)重新進(jìn)行分類。進(jìn)行流分類是為了有區(qū)別地提供服務(wù)，它必須與某種流控或資源分配動(dòng)作關(guān)聯(lián)起來(lái)才有意義。具體采取何種流控動(dòng)作，與所處的階段以及網(wǎng)絡(luò)當(dāng)前的負(fù)載狀況有關(guān)。例如，當(dāng)報(bào)文進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)時(shí)依據(jù)承諾速率對(duì)它進(jìn)行監(jiān)管；流出結(jié)點(diǎn)之前進(jìn)行整形；擁塞時(shí)的隊(duì)列調(diào)度管理；擁塞加劇時(shí)要采取擁塞避免措施等。2.2流量監(jiān)管/端口限速簡(jiǎn)介如果不限制用戶發(fā)送的流量，那么大量用戶不斷突發(fā)的數(shù)據(jù)只會(huì)使網(wǎng)絡(luò)更擁擠。為了使有限的網(wǎng)絡(luò)資源能夠更好地發(fā)揮效用，更好地為更多的用戶服務(wù)，必須對(duì)用戶的流量加以限制。比如限制每個(gè)時(shí)間間隔某個(gè)流只能得到承諾分配給它的那部分資源，防止由于過(guò)分突發(fā)所引發(fā)的網(wǎng)絡(luò)擁塞。流量監(jiān)管就是一種通過(guò)對(duì)流量規(guī)格的監(jiān)督，來(lái)限制流量及其資源使用的流控策略。進(jìn)行流量監(jiān)管有一個(gè)前提條件，就是要知道流量是否超出了規(guī)格，然后才能根據(jù)評(píng)估結(jié)果實(shí)施調(diào)控策略。一般采用令牌桶（Token Bucket）對(duì)流量的規(guī)格進(jìn)行評(píng)估。2.2.1流量評(píng)估與令牌桶1.令牌桶的特點(diǎn)令牌桶可以看作是一個(gè)存放一定數(shù)量令牌的容器。系統(tǒng)按設(shè)定的速度向桶中放置令牌，當(dāng)桶中令牌滿時(shí)，多出的令牌溢出，桶中令牌不再增加。圖2-1用令牌桶評(píng)測(cè)流量2.用令牌桶評(píng)估流量在用令牌桶評(píng)估流量規(guī)格時(shí)，是以令牌桶中的令牌數(shù)量是否足夠滿足報(bào)文的轉(zhuǎn)發(fā)為依據(jù)的。如果桶中存在足夠的令牌可以用來(lái)轉(zhuǎn)發(fā)報(bào)文（通常用一個(gè)令牌關(guān)聯(lián)一個(gè)比特的轉(zhuǎn)發(fā)權(quán)限），稱流量遵守或符合（conforming）這個(gè)規(guī)格，否則稱為不符合或超標(biāo)（excess）。評(píng)估流量時(shí)令牌桶的參數(shù)設(shè)置包括：l平均速率：向桶中放置令牌的速率，即允許的流的平均速度。通常設(shè)置為CIR（Committed Information Rate，承諾信息速率）。l突發(fā)尺寸：令牌桶的容量，即每次突發(fā)所允許的最大的流量尺寸。通常設(shè)置為CBS（Committed Burst Size，承諾突發(fā)尺寸），設(shè)置的突發(fā)尺寸必須大于最大報(bào)文長(zhǎng)度。每到達(dá)一個(gè)報(bào)文就進(jìn)行一次評(píng)估。每次評(píng)估，如果桶中有足夠的令牌可供使用，則說(shuō)明流量控制在允許的范圍內(nèi)，此時(shí)要從桶中取走與報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)權(quán)限相當(dāng)?shù)牧钆茢?shù)量；否則說(shuō)明已經(jīng)耗費(fèi)太多令牌，流量超標(biāo)了。3.復(fù)雜評(píng)估為了評(píng)估更復(fù)雜的情況，實(shí)施更靈活的調(diào)控策略，可以設(shè)置兩個(gè)令牌桶。例如TP（Traffic Policing，流量監(jiān)管）中有四個(gè)參數(shù)：lCIRlCBSlPIR（Peak Information Rate，峰值信息速率）lEBS（Excess Burst Size，超出突發(fā)尺寸）它使用了兩個(gè)令牌桶，每個(gè)桶投放令牌的速率分別為CIR、PIR，只是尺寸不同分別為CBS和EBS（這兩個(gè)桶簡(jiǎn)稱C桶和E桶），代表所允許的不同突發(fā)級(jí)別。每次評(píng)估時(shí)，依據(jù)“C桶有足夠的令牌”、“C桶令牌不足，但E桶足夠”以及“C桶和E桶都沒(méi)有足夠的令牌”的情況，可以分別實(shí)施不同的流控策略。2.2.2流量監(jiān)管流量監(jiān)管的典型應(yīng)用是監(jiān)督進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)的某一流量的規(guī)格，把它限制在一個(gè)合理的范圍之內(nèi)，或?qū)Τ龅牟糠至髁窟M(jìn)行“懲罰”，以保護(hù)網(wǎng)絡(luò)資源和運(yùn)營(yíng)商的利益。例如可以限制HTTP報(bào)文不能占用超過(guò)50%的網(wǎng)絡(luò)帶寬。如果發(fā)現(xiàn)某個(gè)連接的流量超標(biāo)，流量監(jiān)管可以選擇丟棄報(bào)文，或重新設(shè)置報(bào)文的優(yōu)先級(jí)。流量監(jiān)管廣泛的用于監(jiān)管進(jìn)入Internet服務(wù)提供商ISP的網(wǎng)絡(luò)流量。流量監(jiān)管還包括對(duì)所監(jiān)管流量的流分類服務(wù)，并依據(jù)不同的評(píng)估結(jié)果，實(shí)施預(yù)先設(shè)定好的監(jiān)管動(dòng)作。這些動(dòng)作可以是：l轉(zhuǎn)發(fā)：比如對(duì)評(píng)估結(jié)果為“符合”的報(bào)文繼續(xù)正常轉(zhuǎn)發(fā)的處理。l丟棄：比如對(duì)評(píng)估結(jié)果為“不符合”的報(bào)文進(jìn)行丟棄。l改變優(yōu)先級(jí)并轉(zhuǎn)發(fā)：比如對(duì)評(píng)估結(jié)果為“符合”的報(bào)文，將之標(biāo)記為其它的DSCP優(yōu)先級(jí)后再進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。在EPON組網(wǎng)環(huán)境中，S3600系列以太網(wǎng)PON OLT交換機(jī)還可以根據(jù)不同的終端業(yè)務(wù)需求，為每個(gè)ONU分配不同的上下行帶寬，以實(shí)現(xiàn)帶寬資源的有效利用。2.2.3物理端口限速利用LR（Line Rate，物理端口限速）可以在一個(gè)物理端口上限制發(fā)送報(bào)文（包括緊急報(bào)文）的總速率。LR也是采用令牌桶進(jìn)行流量控制。如果在設(shè)備的某個(gè)端口上配置了LR，所有經(jīng)由該端口發(fā)送的報(bào)文首先要經(jīng)過(guò)LR的令牌桶進(jìn)行處理。如果令牌桶中有足夠的令牌，則報(bào)文可以發(fā)送；否則，報(bào)文將進(jìn)入QoS隊(duì)列進(jìn)行擁塞管理。這樣，就可以對(duì)通過(guò)該物理端口的報(bào)文流量進(jìn)行控制。圖2-2LR處理過(guò)程示意圖由于采用了令牌桶控制流量，當(dāng)令牌桶中存有令牌時(shí)，可以允許報(bào)文的突發(fā)性傳輸；當(dāng)令牌桶中沒(méi)有令牌時(shí)，報(bào)文必須等到桶中生成了新的令牌后才可以繼續(xù)發(fā)送。這就限制了報(bào)文的流量不能大于令牌生成的速度，達(dá)到了限制流量，同時(shí)允許突發(fā)流量通過(guò)的目的。與流量監(jiān)管相比，物理端口限速能夠限制在物理端口上通過(guò)的所有報(bào)文。流量監(jiān)管在IP層實(shí)現(xiàn)，可以對(duì)端口上不同的流分類進(jìn)行限速，但是對(duì)于不經(jīng)過(guò)IP層處理的報(bào)文不起作用。當(dāng)用戶只要求對(duì)所有報(bào)文限速時(shí)，使用物理端口限速比較簡(jiǎn)單。2.2.4OLT端口的發(fā)送緩沖區(qū)