流量整形介紹.doc

擁塞控制 擁塞控制在隊列中使用，可以用來避免TCP全局同步的問題，具體技術(shù)為RED，WRED以及流WRED?？紤]到內(nèi)存資源有限，按傳統(tǒng)的處理方法，當(dāng)隊列的長度達到規(guī)定的最大長度時就會實行尾丟棄，即丟棄后來的數(shù)據(jù)包。就TCP報文而言，如果大量的報文被丟棄將造成TCP超時，從而引發(fā)TCP的慢啟動和擁塞避免機制。而當(dāng)隊列同時丟棄多個TCP報文將造成多個TCP連接同時進入慢啟動和擁塞避免，稱之為TCP全局同步。這樣多個TCP連接發(fā)向隊列的報文同時減少，使發(fā)向隊列的報文的量都不及線路的發(fā)送速度，帶寬利用不上，而后又同時慢啟動漸漸到達峰值以至于出現(xiàn)擁塞，這樣發(fā)向隊列的報文總是忽多忽少，使線路上的流量在峰值和谷底間波動。RED Random Early Detection隨機預(yù)檢測，具體動作就是設(shè)定隊列的閥值，當(dāng)隊列得長度小于低閥值時不丟棄報文；當(dāng)隊列長度在高低閥值之間時，開始隨機丟棄報文，隊列長度越長，丟棄概率越高；當(dāng)隊列長度大于高閥值時，則丟棄所有報文。由于RED隨機地丟棄報文，將避免使多個TCP連接同時降低發(fā)送速度，從而避免了TCP的全局同步現(xiàn)象，當(dāng)某個TCP連接的報文被丟棄開始減速發(fā)送的時候，其他的TCP連接仍然有較高的發(fā)送速度，這樣無論什么時候總有TCP連接在進行較快的發(fā)送，提高了線路帶寬的利用率。WRED Weighted Random Early Detection現(xiàn)在所采用的基本上都是WRED（Weighted Random Early Detection）。原理和RED一樣，區(qū)別在于WRED引入了IP優(yōu)先權(quán)DSCP值來區(qū)別丟棄策略，可以為不同IP優(yōu)先級DSCP 設(shè)定不同的隊列長度、隊列閥值、丟棄概率，從而對不同優(yōu)先級的報文指定不同的丟棄特性。在設(shè)置時如果直接采用隊列的長度與用戶設(shè)定的閥值比較并進行丟棄，將會對突發(fā)性的數(shù)據(jù)流造成不公正的待遇，不利于數(shù)據(jù)流的傳輸，所以在與設(shè)定的閥值比較并進行丟棄時采用隊列的平均長度。平均隊列長度 = （以前的平均隊列長度*(1-1/2n)+(當(dāng)前隊列長度/2n)隊列的平均長度既反映了隊列的變化趨勢又對隊列長度的突發(fā)變化不敏感避免了對突發(fā)性的數(shù)據(jù)流造成不公正的待遇。另外還要注意WRED不能配置在使用了基于路由交換處理器(RSP)的CQ、PQ和WFQ隊列機制的接口上。Router(config-pmap-c)#random-detect dscp-based | prec-based /如果既沒有指定為基于dscp也沒有指定為基于prec，WRED默認為基于prec。配置WRED后，IOS分配默認的最小門限、最大門限和MPD。你可以使用下列命令改變默認參數(shù)：Router(config-pmap-c)#random-detect precedence precedence_value minimum-threshold maximum-threshold mark-probability-denominator /基于prec的WREDRouter(config-pmap-c)#random-detect dscp dscp_value minimum-thresholdmaximum-threshold mark-probability-denominator /用于基于dscp的WRED流量管理QoS的標(biāo)記不僅可以用于隊列技術(shù)，還可以用于流量管理。應(yīng)用流量管理的起因在于帶寬資源有限和流量本身的傳輸價值需要定位。具體的技術(shù)成為承諾訪問速率(CAR: Committed Access Rate)一般來講，用戶注入網(wǎng)絡(luò)的流量不是都有意義的，比如園區(qū)網(wǎng)中的清道夫流量，對公司生產(chǎn)沒有任何價值，可能只是員工上班時間在網(wǎng)上看電影產(chǎn)生的，這樣的流量沒有必要傳輸，在網(wǎng)絡(luò)邊界進行標(biāo)記后，在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部識別出是清道夫流量就直接丟棄，不會為這樣的流量浪費帶寬。CAR提供這樣的流量控制，其本身的功能是設(shè)定IP優(yōu)先級來描述分組和限制速率。CAR并不將數(shù)據(jù)保存到緩存區(qū)或使其平穩(wěn)，當(dāng)超過允許的突發(fā)流量時就會丟棄分組。實施CAR的流程：1）流量匹配 匹配方式有4種:匹配所有數(shù)據(jù)，使用速率限制列表匹配某個IP優(yōu)先級，使用速率限制列表匹配某個Mac地址，使用IP標(biāo)準(zhǔn)或擴展ACL進行匹配。2）流量檢測 應(yīng)用令牌桶模型，令牌桶有4個關(guān)鍵參數(shù)：平均速率或承諾信息速率，即CIR（單位bit/s）；常規(guī)突發(fā)量BC，即瞬間可以超過令牌桶的流量跑；時間間隔Ti=Bc/CIR；擴展突發(fā)量BE。令牌桶就是一個關(guān)口，令牌以一定的速率進入令牌桶，滿了就停止進入，令牌桶中的令牌數(shù)量會根據(jù)報文的長度相應(yīng)的減少，當(dāng)少到不能再發(fā)送時報文就會被丟棄，這樣通過控制令牌進入令牌桶的速率就可以限制流量。令牌桶能保存的最大令牌數(shù)等于BC 標(biāo)準(zhǔn)令牌桶BE=BC，沒有擴展突發(fā)功能，令牌不夠就直接丟棄，擴展突發(fā)功能令牌桶BEBC，允許流量暫借更多的令牌，然后采用隨機丟棄的方法，緩緩丟棄流量。流量控制在接口進行，不過在隊列技術(shù)之前。首先依據(jù)預(yù)先設(shè)置的匹配規(guī)則對報文進行分類，如果是沒有流量特性的報文就繼續(xù)發(fā)送，如果有就會通過令牌桶這個關(guān)口，如果令牌桶中有足夠的令牌，則允許報文通過，如果令牌不滿足報文的發(fā)送條件則報文被丟棄。在實際應(yīng)用中CAR還可用于報文的標(biāo)記或重標(biāo)記，比如一個報文設(shè)置優(yōu)先級為5，本來應(yīng)該丟棄，但是現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)空閑，傳輸沒有問題，就把優(yōu)先級改為1，后續(xù)的路由器會這樣處理，如果網(wǎng)絡(luò)依然不擁塞，就傳送這個優(yōu)先級為1的報文，如果出現(xiàn)擁塞，先丟棄優(yōu)先級為1的，再丟棄優(yōu)先級為5的。CAR的使用限制：只能對IP流量做限速，不支持FastEtherChannel，不支持隧道接口，不支持ISDN PRI接口。流量整形流量整形(traffic shaping)典型作用是限制流出某一網(wǎng)絡(luò)的某一連接的流量與突發(fā)，使這類報文以比較均勻的速度向外發(fā)送。流量整形通常使用緩沖區(qū)和令牌桶來完成，當(dāng)報文的發(fā)送速度過快時，首先在緩沖區(qū)進行緩存，在令牌桶的控制下再均勻地發(fā)送這些被緩沖的文。流量整形的核心算法有以下兩種，具體采用的技術(shù)為GTS（Generic Traffic Shaping），通用流量整形：漏桶算法（Leaky Bucket）漏桶算法是網(wǎng)絡(luò)世界中流量整形（Traffic Shaping）或速率限制（Rate Limiting）時經(jīng)常使用的一種算法，它的主要目的是控制數(shù)據(jù)注入到網(wǎng)絡(luò)的速率，平滑網(wǎng)絡(luò)上的突發(fā)流量。漏桶算法提供了一種機制，通過它，突發(fā)流量可以被整形以便為網(wǎng)絡(luò)提供一個穩(wěn)定的流量。令牌桶算法（Token Bucket）有時人們將漏桶算法與令牌桶算法錯誤地混淆在一起。而實際上，這兩種算法具有截然不同的特性并且為截然不同的目的而使用。它們之間最主要的差別在于：漏桶算法能夠強行限制數(shù)據(jù)的傳輸速率，而令牌桶算法能夠在限制數(shù)據(jù)的平均傳輸速率的同時還允許某種程度的突發(fā)傳輸。在某些情況下，漏桶算法不能夠有效地使用網(wǎng)絡(luò)資源。因為漏桶的漏出速率是固定的參數(shù)，所以即使網(wǎng)絡(luò)中不存在資源沖突（沒有發(fā)生擁塞），漏桶算法也不能使某一個單獨的流突發(fā)到端口速率。因此，漏桶算法對于存在突發(fā)特性的流量來說缺乏效率。而令牌桶算法則能夠滿足這些具有突發(fā)特性的流量。通常，漏桶算法與令牌桶算法可以結(jié)合起來為網(wǎng)絡(luò)流量提供更大的控制。GTS 通用流量整形流量整形通過減少外出流量的速率來強迫流量遵循某種帶寬的分配限制。不象流量監(jiān)管會丟棄超過突發(fā)尺寸的流量，它是將突發(fā)的流量放入到流量整形的緩沖區(qū)中，當(dāng)帶寬可用時，再將它發(fā)送出去，或者是當(dāng)緩沖的數(shù)據(jù)包的數(shù)量低于配置的限制時，再將它發(fā)送出去。 流量整形使用一種令牌桶的系統(tǒng)來決定是否傳輸、延遲或者丟棄新的數(shù)據(jù)包。使用這種令牌桶系統(tǒng)，每個接口都有承諾信息速率（CIR），它是在一個時間段內(nèi)接口能夠傳輸數(shù)據(jù)包的速率。持續(xù)突發(fā)速率（Bc）定義了再一個時間間隔內(nèi)令牌桶可以含有的最大令牌數(shù)。當(dāng)數(shù)據(jù)包到達一個接口后，它就會從令牌桶中取出一個令牌。當(dāng)數(shù)據(jù)包被發(fā)送后，令牌就會釋放。當(dāng)過了時間間隔（Tc）后，這個令牌就會返回到令牌桶中。如果令牌桶空了，任何新到達那個接口的數(shù)據(jù)包都會被放到隊列中，知道時間間隔過去，令牌又重新填入。如果CIR持續(xù)超過，令牌就會以大于它們添加的速度從令牌桶中挪走，而去填充隊列并且導(dǎo)致數(shù)據(jù)包被丟棄掉。 流量整形可以應(yīng)用到一些不同的二層技術(shù)中去，例如以太、ATM、HDLC、PPP（ISDN和撥號接口不支持）和幀中繼。除了幀中繼以外，所有的這些技術(shù)都支持通用流量整形（GTS）。GTS也可以整形再訪問控制列表中定義的某種類型的流量，通過在流量整形中指定組來實現(xiàn)。 為了配置GTS必須知道對于接口的目的比特速率，即承諾信息速率（CIR），它指的時流量在正常情況下發(fā)送的速率。持續(xù)突發(fā)速率（Bc）指的是在每個時間間隔內(nèi)流量被允許突發(fā)超出正常流量速率的速率，以比特表示。過量突發(fā)速率（Be）是指在第一個時間間隔內(nèi)，流量被允許突發(fā)超出持續(xù)突發(fā)速率的速率。每隔一個時間間隔（Tc），流量會被填充到流量整形的令牌桶中。 TcBc/CIR 流量整形的時間間隔不能小于10ms或者大于125ms。路由器基于Tc=Bc/CIR的公式發(fā)現(xiàn)最好的時間間隔。默認的時間間隔是125ms。這個時間間隔是CIR和Bc配置的結(jié)果，用于不可配置。思科建議Bc應(yīng)當(dāng)是CIR的1/8。它將會在每秒鐘內(nèi)產(chǎn)生8個125ms的時間間隔。 對所有的接口流量配置GTS，在需要流量整形的接口上使用traffic-shaping rate命令。對于特定的流量，使用traffic-shaping group命令和一個訪問控制列表。 traffic-shaping rate|group access-list-number target-bit-rate sustainedexcessbuffer-limit group access-list-number指定匹配訪問控制列表（12699）的所有流量都被整形。 rate指定在這個接口上的所有流量都被整形。 target-bit-rate這個流量將被傳輸?shù)恼Ｋ俾剩–IR），范圍為8000到接口的以每秒比特位表示的完整CIR。 sustained持續(xù)比特率（Bc）指的是流量被允許突發(fā)的數(shù)值，以每個時間間隔內(nèi)的比特位表示。 excess過量比特率（Be）指的是在第一個時間間隔內(nèi)突發(fā)的超出持續(xù)比特速率的流量，以每個時間間隔內(nèi)的比特位表示。是個可選的參數(shù)，它會假設(shè)令牌桶已經(jīng)完全滿了：Be=Bc*2。 buffer用于指定一個緩存的限制，范圍從14096。 GTS配置需要兩個步驟：發(fā)現(xiàn)流量整形的數(shù)值，并在接口上配置流量整形。 1、找到正確的流量整形的數(shù)值。CIR、Bc、Be Bc指定在某個時間間隔內(nèi)接口可以傳輸?shù)谋忍匚坏臄?shù)量。Bc=CIR*Tc Be指定當(dāng)接口填充了足夠的令牌時可以支持的突發(fā)的流量，通常時考慮在第一個時間間隔內(nèi)。Be=Bc*2 如果接口不支持突發(fā)，可以使用下面的公式：Be=Bc 2、在接口模式下，使用traffic-shaping命令啟用流量整形。 為了查看GTS的配置，使用show traffic-shaping statistics命令幀中繼流量整形（FRTS）在以下4種情況下使用FRTS：1中心高速，分支低速的時候。2單條物理線路承載到不同目的地的眾多VC。3若FR發(fā)生了擁塞，想讓路由器將數(shù)據(jù)流攔?。═hrottle）。4需要在同一條FR的VC上傳輸多種協(xié)議（IP、SNA）的數(shù)據(jù)流，并希望每種數(shù)據(jù)流都能占到一定BW。FR中的FECN和BECN用于暗示網(wǎng)絡(luò)上發(fā)生了擁塞，當(dāng)收到帶有BECN標(biāo)記的數(shù)據(jù)包時，F(xiàn)R 流量整形(FRTS)將動態(tài)的對流量進行整形