網(wǎng)絡(luò)擁塞管理機(jī)制技術(shù)介紹

1、網(wǎng)絡(luò)擁塞管理機(jī)制介紹技術(shù)創(chuàng)新，變革未來所謂擁塞，是指當(dāng)前供給資源相對于正常轉(zhuǎn)發(fā)處理需要資源的不足，從而導(dǎo)致服務(wù)質(zhì)量下降的一種現(xiàn)象在擁塞發(fā)生時保證重要數(shù)據(jù)的正常傳送，是QoS的主要功能之一，也是一類最重要的PHB本章講解基本擁塞管理工具的原理和配置 引入理解擁塞管理與隊列技術(shù)的關(guān)系描述FIFO、CQ、PQ、WFQ、RTPQ的原理配置FIFO、CQ、PQ、WFQ、RTPQ理解交換機(jī)的擁塞管理實現(xiàn)在交換機(jī)上配置優(yōu)先級映射、SPQ和WRR課程目標(biāo)學(xué)習(xí)完本課程，您應(yīng)該能夠：擁塞管理概述路由器擁塞管理交換機(jī)擁塞管理目錄擁塞與擁塞管理需要發(fā)送的數(shù)據(jù)流量大于設(shè)備發(fā)送接口的發(fā)送能力時，會產(chǎn)生擁塞。擁塞管理是指在

2、網(wǎng)絡(luò)發(fā)生擁塞時，進(jìn)行管理和控制，合理分配資源。 通常采用隊列技術(shù)實現(xiàn)。報文按一定的策略緩存到隊列中，然后再按一定的調(diào)度策略把報文從隊列中取出，在接口上發(fā)送出去。接口2接口1接口3流量 2流量 1擁塞轉(zhuǎn)發(fā)進(jìn)程路由器擁塞管理接口不擁塞，報文直接入發(fā)送隊列接口擁塞，報文按規(guī)則入軟件隊列路由器軟件隊列包括：系統(tǒng)隊列和用戶隊列系統(tǒng)隊列包括：緊急隊列和協(xié)議隊列系統(tǒng)隊列優(yōu)先于用戶隊列調(diào)度接口接口接口流量 2流量 1用戶隊列隊列調(diào)度 發(fā)送隊列擁塞不擁塞轉(zhuǎn)發(fā)進(jìn)程系統(tǒng)隊列交換機(jī)擁塞管理報文在入端口，根據(jù)映射表入本地隊列報文在出端口，進(jìn)行隊列調(diào)度后發(fā)送常用的隊列：SPQ、WRR接口接口接口流量 2流量 1轉(zhuǎn)發(fā)進(jìn)程優(yōu)

3、先級標(biāo)記隊列調(diào)度發(fā)送隊列不擁塞擁塞擁塞管理概述路由器擁塞管理交換機(jī)擁塞管理目錄FIFO隊列原理所有報文按轉(zhuǎn)發(fā)到達(dá)出接口的先后順序入隊隊列滿后，進(jìn)行尾丟棄按進(jìn)入隊列的先后順序出隊列，先入先出FIFO隊列是否擁塞否發(fā)送隊列 FIFO隊列滿是否是丟棄隊列調(diào)度準(zhǔn)備發(fā)送發(fā)送報文FIFO隊列配置路由器的默認(rèn)隊列，即不配置其它隊列時的隊列處理方式FIFO隊列配置命令增加FIFO隊列的長度可以減少丟包，但同時也會增加延遲sysname-Ethernet6/0 qos fifo queue-length queue-lengthFIFO隊列的顯示sysname-Ethernet9/0display interf

4、ace Ethernet 9/0Ethernet9/0 current state: UPLine protocol current state: UPOutput flow-control is disabled, input flow-control is disabledOutput queue : (Urgent queuing : Size/Length/Discards) 1/100/0Output queue : (Protocol queuing : Size/Length/Discards) 0/500/0Output queue : (FIFO queuing : Size

5、/Length/Discards) 1011/1024/4291923Last clearing of counters: Never Last 300 seconds input rate 0.00 bytes/sec, 0 bits/sec, 0.00 packets/sec Last 300 seconds output rate 8354276.50 bytes/sec, 66834212 bits/sec, 67373.20 packets/sec Input: 2 packets, 120 bytes, 2 buffers 0 broadcasts, 0 multicasts, 0

6、 pauses 0 errors, 0 runts, 0 giants 0 crc, 0 align errors, 0 overruns 0 dribbles, 0 drops, 0 no buffers Output:47752380 packets, 1626334932 bytes, 47752443 buffers 11 broadcasts, 0 multicasts, 0 pauses 0 errors, 0 underruns, 0 collisions 0 deferred, 0 lost carriers PQ隊列原理按類別入隊，隊列滿后尾丟棄優(yōu)先級高的隊列先調(diào)度top隊列

7、否發(fā)送隊列是隊列調(diào)度是否高優(yōu) 先是否普通是否擁塞top隊滿normal隊滿middle隊列normal隊列bottom隊列是是是是否否否否否是是是否否是丟棄丟棄丟棄丟棄是否中優(yōu)先middle隊滿是否低優(yōu)先bottom隊滿準(zhǔn)備發(fā)送發(fā)送報文PQ隊列調(diào)度PQ隊列的特點高優(yōu)先級業(yè)務(wù)的帶寬和時延得到最大限度的保證如果高優(yōu)先級業(yè)務(wù)持續(xù)占據(jù)帶寬，會導(dǎo)致低優(yōu)先級業(yè)務(wù)一直得不到調(diào)度緊急隊列空開始協(xié)議隊列空Top隊列空報文出隊，進(jìn)行下輪循環(huán)Middle隊列空Normal隊列空Bottom隊列空否否否否否是是是是是是否發(fā)送隊列PQ隊列配置任務(wù)配置PQL配置默認(rèn)情況下，流量進(jìn)入的隊列配置PQ隊列的分類規(guī)則配置PQ各隊

8、列的長度將PQL應(yīng)用到接口PQ隊列配置命令配置無對應(yīng)規(guī)則的報文所入的缺省隊列配置PQ隊列長度 配置基于接口的分類規(guī)則sysname qos pql pql-index default-queue bottom | middle | normal | top sysname qos pql pql-index inbound-interface interface-type interface-number queue bottom | middle | normal | top sysname qos pql pql-index queue bottom | middle | normal |

9、 top queue-length queue-length PQ隊列配置命令（續(xù)）配置基于協(xié)議的分類規(guī)則在接口上應(yīng)用PQLsysname qos pql pql-index protocol ip queue-key key-value queue bottom | middle | normal | top queue-keykey-value意義aclaccess-list-number（20003999）符合訪問控制列表定義的IP報文入隊列fragments-只要是分片的IP報文就進(jìn)入隊列g(shù)reater-than長度值（065535）長度大于某個計數(shù)值的IP報文入隊列l(wèi)ess-than

10、 長度值（065535）長度小于某個計數(shù)值的IP報文入隊列tcp端口號（065535）只要IP報文的源或目的TCP端口號為指定的端口號，入隊列udp端口號（065535）只要IP報文的源或目的UDP端口號為指定的端口號，入隊列sysname-Ethernet1/0/1 qos pq pql pql-index顯示PQL配置信息顯示PQ統(tǒng)計信息PQ隊列信息顯示sysnamedisplay qos pql 5Current PQL Configuration:List Queue Params-5 Middle DefaultQueue5 Top Length 10245 Middle Lengt

11、h 10005 Normal Length 9005 Bottom Length 8005 Top Inbound-interface Ethernet6/15 Bottom Inbound-interface Ethernet6/05 Top Protocol ip less-than 1005 Bottom Protocol ip greater-than 14005 Normal Protocol ip udp snmp sysnamedisplay qos pq interface Ethernet 9/0Interface: Ethernet9/0Output queue : (Ur

12、gent queuing : Size/Length/Discards) 1/100/0Output queue : (Protocol queuing : Size/Length/Discards) 0/500/0Output queue : (Priority queuing : PQL 5 Size/Length/Discards)Top: 0/1024/0 Middle: 991/1000/77884121 Normal: 0/900/0 Bottom: 0/800/0PQ隊列配置示例RTA設(shè)備接入服務(wù)器和用戶群，通往RTB的下行流量發(fā)生擁塞時，保證服務(wù)器流量優(yōu)先RTAE0/01.1.

13、1.2/81.1.1.1/8S0/0S0/0E0/0RTBRTA acl number 2001RTA-acl-basic-2001 rule permit source 1.1.1.2 0.0.0.0RTA qos pql 1 protocol ip acl 2001 queue topRTA qos pql 1 queue top queue-length 100RTA qos pql 1 queue normal queue-length 1024RTA interface serial 0/0RTA-Serial0/0 qos pq pql 1部門B用戶部門A用戶服務(wù)器CQ隊列原理按類

14、別入隊，隊列滿后尾丟棄各隊列輪循調(diào)度隊列1否是隊列調(diào)度分類1分類2是否擁塞分類16隊列1滿隊列2滿隊列16滿隊列2隊列16是是是否否否否是是否是丟棄丟棄丟棄準(zhǔn)備發(fā)送發(fā)送隊列發(fā)送報文CQ隊列調(diào)度緊急隊列空報文出隊NQCS= NQCS-PLNQCS= NQCS+NQDS開始NQCS-PL=0協(xié)議隊列空隊列N空NQDS: N隊列配置發(fā)送額度NQCS: N隊列當(dāng)前發(fā)送額度，初始值為NQDSPL: 報文長度N: 初始值1，N=16時N+1=1N=N+1報文出隊是是是否是否否否發(fā)送隊列CQ隊列配置任務(wù)配置CQL配置默認(rèn)情況下，流量進(jìn)入的隊列配置CQ隊列的分類規(guī)則配置CQ各隊列的長度和調(diào)度額度將CQL應(yīng)用到

15、接口CQ隊列配置配置無對應(yīng)分類報文所入的缺省隊列配置CQ隊列長度配置CQ隊列份額配置基于接口的分類sysname qos cql cql-index default-queue queue-number sysname qos cql cql-index queue queue-number queue-length queue-length sysname qos cql cql-index queue queue-number serving byte-count sysname qos cql cql-index inbound-interface interface-type inte

16、rface-number queue queue-number CQ隊列配置配置基于協(xié)議的分類規(guī)則在接口上應(yīng)用CQLsysname qos cql cql-index protocol ip queue-key key-value queue queue-numberqueue-keykey-value意義aclaccess-list-number（20003999）符合訪問控制列表定義的IP報文入隊列fragments-只要是分片的IP報文就進(jìn)入隊列g(shù)reater-than長度值（065535）長度大于某個計數(shù)值的IP報文入隊列l(wèi)ess-than 長度值（065535）長度小于某個計數(shù)值的I

17、P報文入隊列tcp端口號（065535）只要IP報文的源或目的TCP端口號為指定的端口號，入隊列udp端口號（065535）只要IP報文的源或目的UDP端口號為指定的端口號，入隊列sysname-Ethernet1/0/1 qos cq cql cql-indexCQ隊列信息顯示顯示CQL配置信息顯示CQ統(tǒng)計信息sysname display qos cql 1Current CQL Configuration:List Queue Params-1 1 Serving 30001 2 Length 10001 1 Inbound-interface Ethernet6/11 2 Protoc

18、ol ip fragments1 3 Protocol ip greater-than 100001 4 Protocol ip tcp lpdsysname display qos cq interface Ethernet 9/0Interface: Ethernet9/0Output queue : (Urgent queuing : Size/Length/Discards) 1/100/0Output queue : (Protocol queuing : Size/Length/Discards) 0/500/0Output queue : (Custom queuing : CQ

19、L 1 Size/Length/Discards) 1: 0/ 20/0 2: 0/1000/0 3: 10/ 20/944420 4: 0/ 20/0 5: 0/ 20/0 6: 0/ 20/0 7: 0/ 20/0 8: 0/ 20/0 9: 0/ 20/010: 0/ 20/0 11: 0/ 20/0 12: 0/ 20/013: 0/ 20/0 14: 0/ 20/0 15: 0/ 20/016: 0/ 20/0 CQ隊列配置示例RTA的WAN接口對來自接口E1/0和E1/1的數(shù)據(jù)公平調(diào)度RTAE1/0S0/0S0/0E0/0RTBRTA qos cql 1 inbound-inter

20、face Ethernet 1/0 queue 1 RTA qos cql 1 inbound-interface Ethernet 1/1 queue 2RTA qos cql 1 queue 1 serving 3000 RTA qos cql 1 queue 1 serving 3000 RTA interface serial 0/0RTA-Serial0/0 qos cq cql 1E1/1部門B用戶部門A用戶部門A用戶WFQ隊列原理流量按五元組散列入隊，加權(quán)公平出隊，丟棄策略為尾丟棄或WRED丟棄隊列1隊列調(diào)度流1是否擁塞隊列2隊列N散列，計算隊列號流2流N丟棄策略丟棄策略丟棄策略

21、準(zhǔn)備發(fā)送是否發(fā)送隊列發(fā)送報文否否是是是WFQ入隊機(jī)制先按五元組哈希成組，組內(nèi)優(yōu)先級（IP或DSCP）相同的報文被分配到相同的隊列受資源限制，五元組不同的報文可以哈希到相同的組數(shù)據(jù)包優(yōu)先級1優(yōu)先級2優(yōu)先級0按五元組哈希分配隊號組1組2組3組N優(yōu)先級M否否否是是是是WFQ隊列調(diào)度緊急隊列空報文出隊NQCS= NQCS-PLNQCS= NQCS+NQIS開始NQCS-PL=0協(xié)議隊列空隊列N空NQIS：N隊列發(fā)送額度增量=（隊列優(yōu)先級1)100；NQCS：N隊列當(dāng)前發(fā)送額度； NQCS初始值為：NQISPL：報文長度；N:初始值1，N=WFQ最大隊列數(shù)時，N+1=1N=N+1報文出隊是是是否是否否否

22、發(fā)送隊列WFQ隊列特點WFQ隊列優(yōu)點優(yōu)點是配置簡單，各個流都可以獲得公平的服務(wù)有利于小包的轉(zhuǎn)發(fā)，降低交互式操作的響應(yīng)時間 可以與WRED丟棄策略組合應(yīng)用WFQ隊列缺陷不能對流的分類進(jìn)行手工干預(yù)不適合時延敏感的應(yīng)用WFQ隊列的配置與顯示配置WFQ的權(quán)重類型、隊列長度、隊列總數(shù)WFQ隊列顯示sysname qos wfq precedence | dscp queue-length max-queue-length queue-number total-queue-number sysnamedisplay qos wfq interface Ethernet 9/0Interface: Ethe

23、rnet9/0Output queue : (Urgent queuing : Size/Length/Discards) 1/100/0Output queue : (Protocol queuing : Size/Length/Discards) 0/500/0Output queue : (Weighted Fair queuing : Size/Length/Discards) 1014/1024/1036763564Hashed by IP PrecedenceHashed queues : 1/1/4096 (Active/Max active/Total) RTPQ隊列原理匹配的

24、實時業(yè)務(wù)入RTPQ隊列，其它業(yè)務(wù)入其它數(shù)據(jù)隊列處理實時業(yè)務(wù)入隊列前按配置的帶寬進(jìn)行限速處理RTPQ隊列滿后進(jìn)行尾丟棄RTPQ隊列是否擁塞否實時業(yè)務(wù)是丟棄隊列調(diào)度實時隊滿其它數(shù)據(jù)隊列丟棄是否是是否否發(fā)送隊列發(fā)送報文準(zhǔn)備發(fā)送 預(yù)留帶寬滿RTPQ隊列調(diào)度RTPQ隊列的優(yōu)先級僅次于緊急隊列，等同于協(xié)議隊列，和協(xié)議隊列輪詢調(diào)度RTPQ隊列內(nèi)部采用FIFO出隊緊急隊列空發(fā)送隊列開始協(xié)議隊列空其它隊列空是RTPQ空是是否否否否是報文出隊列輪詢調(diào)度RTPQ的配置與顯示配置RTPQ隊列RTPQ隊列顯示sysname-Ethernet1/0/1 qos rtpq start-port first-rtp-port

25、-number end-port last-rtp-port-number bandwidth bandwidth cbs burst sysnamedisplay qos rtpq interface Ethernet 9/0Interface: Ethernet9/0Output queue : (RTP queuing : Size/Max/Outputs/Discards) 0/364/435689/7580744RTPQ配置示例路由器為某企業(yè)提供VoIP語音服務(wù)和其它數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)服務(wù)。要求保證語音業(yè)務(wù)享有固定帶寬、優(yōu)先調(diào)度，其它數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)使用剩余帶寬。E0/0S0/0路由器運營商語音業(yè)務(wù)其

26、它業(yè)務(wù)sysname-Serial0/0qos rtpq start-port 16384 end-port 32767 bandwidth 64 cbs 3000sysname-Serial0/0qos wfq 擁塞管理概述路由器擁塞管理交換機(jī)擁塞管理目錄優(yōu)先級映射根據(jù)信任的優(yōu)先級，查找映射表，標(biāo)記丟棄優(yōu)先級和本地優(yōu)先級如果信任端口優(yōu)先級，不同產(chǎn)品優(yōu)先級標(biāo)記方式可能不同，S3610處理過程如下信任802.1p查找dot1p-dp,dot1p-lp映射表標(biāo)記丟棄優(yōu)先級和本地優(yōu)先級結(jié)束報文帶tag使用端口優(yōu)先級作為報文的本地優(yōu)先級是是否否開始SPQ隊列調(diào)度嚴(yán)格按照優(yōu)先級從高到低的次序優(yōu)先發(fā)送較高

27、優(yōu)先級隊列中的報文隊列7空發(fā)送隊列開始報文出隊，開始下輪輪循是否隊列6空隊列1空隊列0空否否否是是是WRR隊列調(diào)度隊列之間進(jìn)行輪流調(diào)度，保證每個隊列都得到一定的服務(wù)時間SPQ和WRR隊列可以共同調(diào)度報文出隊NQCS= NQCS-PLNQCS= NQCS+NQDS開始NQCS0隊列N空NQDS:N隊列配置發(fā)送額度NQCS:N隊列當(dāng)前發(fā)送額度，初始值為NQDSPL:報文長度N:初始值0，N=7時N+1=0N=N+1是否否是發(fā)送隊列SPQ+WRR隊列調(diào)度將本地隊列按組0、組1、組2分組組0按SPQ隊列調(diào)度，組1和組2按WRR調(diào)度選出候選發(fā)送報文組間按SPQ算法選擇發(fā)送報文開始group0group1

28、group2按SPQ算法選舉候選出隊報文按WRR算法選舉候選出隊報文按WRR算法選舉候選出隊報文組間按SPQ算法選舉出隊報文發(fā)送隊列是是是否否配置優(yōu)先級映射表進(jìn)入優(yōu)先級映射表配置視圖配置映射參數(shù)顯示優(yōu)先級映射表sysname qos map-table dot1p-lp | dot1p-dp | dscp-lp | dscp-dp | dscp-dot1p | dscp-dscp sysname-maptbl-dot1p-lpimport import-value-list export export-value display qos map-table dot1p-lpMAP-TABLE

29、NAME: dot1p-lp TYPE: pre-defineIMPORT : EXPORT 0 : 0 1 : 0 2 : 1 3 : 3 4 : 4 5 : 5 6 : 6 7 : 7配置端口優(yōu)先級與信任模式配置端口優(yōu)先級配置端口優(yōu)先級信任模式顯示端口優(yōu)先級信任模式sysname qos priority priority-value sysname qos trust dot1p sysnamedisplay qos trust interface Ethernet 1/0/1Interface: Ethernet1/0/1 Port priority information Port priority: 2 Port priority trust type: dot1p 配置隊列調(diào)度配置隊列調(diào)度本地隊列全部配置到SP組，即SPQ隊列調(diào)度本地隊列全部配置成WRR的一個組，即WRR調(diào)度本地隊列分配到WRR的兩個分組，為WRR分組調(diào)度本地隊列部分配置成SP組，部分配置成WRR組，即SPQ+WRR混合調(diào)度sysname qos wrr queue-id group group-id weigh