《計算機網(wǎng)絡設計-第2版》第05章-網(wǎng)絡性能設計

第5章網(wǎng)絡性能設計5.1網(wǎng)絡帶寬分析與設計5.2網(wǎng)絡流量分析與設計【重點】5.3服務質量分析與設計5.4負載均衡技術與設計【重點】主講：易建勛15.1網(wǎng)絡帶寬分析與設計主講：易建勛25.1網(wǎng)絡帶寬分析與設計5.1.1帶寬不穩(wěn)定性分析

網(wǎng)絡性能要求在用戶需求分析時確定在頻帶網(wǎng)中，帶寬指頻率上、下邊界之差，以Hz為單位。在基帶網(wǎng)中，帶寬用來衡量數(shù)據(jù)的傳輸速率。ITU-T規(guī)定：數(shù)據(jù)傳輸速率低于1.5Mbit/s（T1）的網(wǎng)絡為窄帶網(wǎng)；數(shù)據(jù)傳輸速率在1.5Mbit/s以上的網(wǎng)絡為寬帶網(wǎng)。調查數(shù)據(jù)顯示：日本寬帶上網(wǎng)速度平均速度為93.7Mbit/s，平均月費為34.21美元；美國寬帶上網(wǎng)平均速度為8.9Mbit/s，平均月費為53.06美元。主講：易建勛35.1網(wǎng)絡帶寬分析與設計視頻是網(wǎng)絡帶寬的主要占用者。帶寬與網(wǎng)絡設備、網(wǎng)絡線路、網(wǎng)絡類型、應用環(huán)境等因素有關。以太網(wǎng)帶寬不穩(wěn)定性分析全部網(wǎng)絡設備做非阻塞式設計投資相當大。光纖線路對帶寬影響不大。雙絞線線路質量的好壞，對網(wǎng)絡帶寬影響很大。信號傳輸過程中，要扣除大約10%的系統(tǒng)開銷。以太網(wǎng)負載超過50%時，容易發(fā)生廣播風暴。線路環(huán)境溫度過高、信息插座或接頭氧化、環(huán)境電磁干擾過大等，都會造成網(wǎng)絡帶寬下降。主講：易建勛45.1網(wǎng)絡帶寬分析與設計5.1.2網(wǎng)絡用戶業(yè)務模型用戶網(wǎng)絡業(yè)務最低帶寬需求不同的用戶業(yè)務，需要不同的網(wǎng)絡帶寬。局域網(wǎng)用戶要求較高的帶寬，而且網(wǎng)絡上行鏈路和下行鏈路的帶寬相差不多。在因特網(wǎng)中，下行速率與上行速率不一致，用戶對下行速率要求較多。主講：易建勛55.1網(wǎng)絡帶寬分析與設計[P102表5-1]端到端網(wǎng)絡業(yè)務最低帶寬要求業(yè)務類型最低下行帶寬最低上行帶寬業(yè)務說明網(wǎng)頁瀏覽32kbit/s10kbit/s每個頁面收發(fā)郵件128kbit/s128kbit/s依用戶與郵件服務器帶寬而定網(wǎng)上聊天64kbit/s32kbit/s文字聊天網(wǎng)上購物64～128kbit/s32kbit/s交互式應用網(wǎng)絡游戲64～256kbit/s64kbit/s因特網(wǎng)游戲，依用戶與游戲服務器帶寬而定IP電話128kbit/s32kbit/sH.323純語音IP電話，采用G.723編碼視頻監(jiān)控256～512kbit/s256～512kbit/s分布式多媒體監(jiān)控業(yè)務，如交通監(jiān)控系統(tǒng)等視頻點播1512kbit/s64kbit/sMPEG-1（VCD）分配型多媒體視頻業(yè)務IPTV2～8Mbit/s512kbit/s～1Mbit/s網(wǎng)絡電視業(yè)務HDTV2～20Mbit/s512kbit/s～1Mbit/s1024×768分辨率以上的高清電視業(yè)務主講：易建勛65.1網(wǎng)絡帶寬分析與設計網(wǎng)絡帶寬低于256kbit/s時，很難滿足用戶對網(wǎng)絡服務的需求。基本設計思想：根據(jù)帶寬占用大的業(yè)務來選擇鏈路帶寬，并根據(jù)業(yè)務使用頻度考慮對帶寬的復用。用戶使用因特網(wǎng)的時間規(guī)律1～7點用戶最少上網(wǎng)；早上8點開始上網(wǎng)人數(shù)逐漸增加；上午10點達到一天當中的第一個高峰；下午14、15點達到一天中的第二個高峰；晚上20、21點時達到一天中的頂峰。主講：易建勛75.1網(wǎng)絡帶寬分析與設計[P103圖5-1]

用戶使用因特網(wǎng)的時間規(guī)律主講：易建勛85.1網(wǎng)絡帶寬分析與設計調查顯示：用戶平均每周上網(wǎng)4天，計13.4小時；平均每天使用3.35小時（200分鐘）左右；用戶平均每天收發(fā)的電子郵件為2.5封。獲取信息占46%；休閑娛樂占32%；學習占8%。主講：易建勛95.1網(wǎng)絡帶寬分析與設計5.1.3網(wǎng)絡帶寬設計案例阻塞式與非阻塞式設計上層（如匯聚層）鏈路帶寬大于或等于下層（如接入層）鏈路帶寬的總和，稱為非阻塞式設計；上層鏈路帶寬低于下層鏈路帶寬的總和，稱為阻塞式設計。非阻塞式帶寬設計的網(wǎng)絡匯聚節(jié)點負載輕，網(wǎng)絡擴展性好，但是工程成本偏高。主講：易建勛105.1網(wǎng)絡帶寬分析與設計[P104圖5-2]

網(wǎng)絡帶寬的阻塞式與非阻塞式設計主講：易建勛115.1網(wǎng)絡帶寬分析與設計5.1.4網(wǎng)絡集線比設計1．電話集線比模型集線比指可用信道與接入用戶線的比例。例如：一條E1線路可以同時接通30路電話，如果按照1:1的集線比，只能接30條用戶線；如果按照1:8的集線比，可以接240條用戶線，這樣仍然可以滿足30路電話同時通話，但是第31個用戶需要通話時就需要等待，或者不能接通。接線比模型建立在所有用戶不會同時通信的基礎上。主講：易建勛125.1網(wǎng)絡帶寬分析與設計集線比需要進行用戶需求分析和話務量統(tǒng)計后才能確定。計算機網(wǎng)絡集線比目前難以確定，一般根據(jù)經(jīng)驗進行估算。2．網(wǎng)絡的集線比設計在計算機網(wǎng)絡中，如果按照阻塞式設計，同時又能滿足用戶需求，就需要確定網(wǎng)絡服務的集線比。可以將網(wǎng)絡集線比理解為網(wǎng)絡服務系統(tǒng)有效接入與最大接入能力之間的比率。主講：易建勛135.1網(wǎng)絡帶寬分析與設計5.1.5網(wǎng)絡帶寬管理技術1．利用硬件設備進行網(wǎng)絡帶寬管理可以通過帶寬管理器、入侵控制系統(tǒng)、路由器等硬件設備進行控制和管理。硬件設備管理時性能高，投資大于軟件管理。帶寬管理器可與現(xiàn)有網(wǎng)絡設備進行集成，無需改變已有的網(wǎng)絡拓撲結構，路由器配置，服務器配置和用戶計算機配置。即使網(wǎng)絡結構或網(wǎng)絡中的設備配置發(fā)生變化，帶寬管理器也無需做任何變動。主講：易建勛145.1網(wǎng)絡帶寬分析與設計帶寬管理器一般設置在邊界路由器附近。應當考慮帶寬管理器與高速鏈路的性能匹配問題。[P107圖5-4]主講：易建勛155.1網(wǎng)絡帶寬分析與設計2．利用軟件進行網(wǎng)絡帶寬管理利用軟件也可以管理和控制網(wǎng)絡帶寬。例如，ISAServer軟件可以進行網(wǎng)絡帶寬管理。在ISAServer中，帶寬管理規(guī)則按次序排列。每個規(guī)則都分配一個指定的編號，編號為1的規(guī)則最先處理，默認規(guī)則是最后一個處理。ISAServer可以通過配置優(yōu)先級和帶寬規(guī)則給指定類型的網(wǎng)絡通信分配較多的帶寬。網(wǎng)絡管理人員可以根據(jù)協(xié)議、調度、用戶、目的、內容等方面指定帶寬規(guī)則。主講：易建勛165.2網(wǎng)絡流量分析與設計主講：易建勛175.2網(wǎng)絡流量分析與設計5.2.1網(wǎng)絡流量的特性1．流量與帶寬帶寬是一個固定值，流量是一個變化的量。帶寬由網(wǎng)絡工程師規(guī)劃分配，有很強的規(guī)律性；流量由用戶網(wǎng)絡業(yè)務形成，規(guī)律性不強。帶寬與設備、傳輸鏈路相關；網(wǎng)絡流量與使用情況、傳輸協(xié)議、鏈路狀態(tài)等因素相關。主講：易建勛185.2網(wǎng)絡流量分析與設計2．不同網(wǎng)絡服務的數(shù)據(jù)流量特性網(wǎng)絡性能取決于一些變量，如突發(fā)性、延遲、抖動、分組丟失等。不同的網(wǎng)絡服務對這些指標要求會不同。如電子郵件具有很強的突發(fā)性。在網(wǎng)絡設計中，應當根據(jù)用戶數(shù)據(jù)流量特性進行網(wǎng)絡流量設計和管理。主講：易建勛195.2網(wǎng)絡流量分析與設計3．網(wǎng)絡流量監(jiān)測流量監(jiān)測硬件或軟件可監(jiān)測網(wǎng)絡中數(shù)據(jù)的流量。[P109圖5-5]

MRTG監(jiān)控網(wǎng)絡流量負載的軟件主講：易建勛205.2網(wǎng)絡流量分析與設計流量監(jiān)測圖功能：峰值流量大小，出現(xiàn)時間，持續(xù)時間；平均流量大??；流出與流入情況，出口是否存在擁塞；資源負載情況，如磁盤空間、CPU負載等；服務流量分布情況，如Web、FTP等；設備流量情況，如路由器、交換機等。主講：易建勛215.3服務質量分析與設計[案例]流量監(jiān)測主講：易建勛225.2網(wǎng)絡流量分析與設計[案例]流量監(jiān)測統(tǒng)計表主講：易建勛235.2網(wǎng)絡流量分析與設計[案例]網(wǎng)絡流量分析主講：易建勛245.2網(wǎng)絡流量分析與設計5.2.2網(wǎng)絡流量設計模型1．分層網(wǎng)絡的流量模型從接入層流向核心層時，收斂在高速鏈路上；從核心層流向接入層時，發(fā)散到低速鏈路上；核心層設備匯聚的網(wǎng)絡流量最大；接入層設備的流量相對較小。主講：易建勛255.2網(wǎng)絡流量分析與設計[P109圖5-6]數(shù)據(jù)流量模型主講：易建勛265.2網(wǎng)絡流量分析與設計2．匯聚層鏈路聚合鏈路聚合的目的是保證鏈路負載均衡。雙鏈路可能會產(chǎn)生負載不均衡的現(xiàn)象。如果對匯聚層上行鏈路進行鏈路聚合配置，就可以使上行鏈路負載均衡。主講：易建勛275.2網(wǎng)絡流量分析與設計[P110圖5-7]鏈路聚合的不同情況主講：易建勛285.2網(wǎng)絡流量分析與設計3．流量設計中的80-20規(guī)則和20-80規(guī)則80-20規(guī)則：網(wǎng)段上80%的數(shù)據(jù)流量在本網(wǎng)段內部流動，只有20%的網(wǎng)絡流量訪問其他網(wǎng)段。[P110圖5-8]主講：易建勛295.2網(wǎng)絡流量分析與設計這種流量設計模型主要適應于分布式服務設計的園區(qū)網(wǎng)（如大學校園網(wǎng)），網(wǎng)絡通信主要在本網(wǎng)段的客戶機與服務器之間進行，如局域網(wǎng)下的文件存取、數(shù)據(jù)庫存取、OA系統(tǒng)、CAD應用等，這些應用的數(shù)據(jù)流量占有80%的流量，而只有20%的流量流往其他網(wǎng)段。優(yōu)點：減輕了網(wǎng)絡核心層的流量壓力；缺點：不利于網(wǎng)絡集中管理。主講：易建勛305.2網(wǎng)絡流量分析與設計20-80規(guī)則：只有20%的數(shù)據(jù)流量訪問本地局域網(wǎng)，而80%的數(shù)據(jù)流量需要流出本地網(wǎng)絡。[P110圖5-8]主講：易建勛315.2網(wǎng)絡流量分析與設計4．網(wǎng)絡峰值流量設計原則在設計時，必須考慮最繁忙時段的數(shù)據(jù)流量，否則這個時段會發(fā)生網(wǎng)絡擁塞和數(shù)據(jù)丟失。不同用戶的最繁忙時段不同。例如，企業(yè)網(wǎng)絡的繁忙時段在上午9～10點之間；網(wǎng)吧最繁忙的時段在晚上20～23點之間；超市網(wǎng)絡最繁忙時段往往在晚上收市的時間。在這些時段，網(wǎng)絡達到了最大吞吐量，在網(wǎng)絡設計時要滿足這些繁忙時段的特殊要求。主講：易建勛325.2網(wǎng)絡流量分析與設計[案例]流量管理器應用主講：易建勛335.2網(wǎng)絡流量分析與設計5.2.3電話流量的愛爾蘭模型1．愛爾蘭話務量計算公式電話網(wǎng)絡已經(jīng)建立了成熟的愛爾蘭話務量模型。Erlang計算公式：A=n×tA是話務量，單位Erl，1Erl單位是同一電路上一小時的呼叫次數(shù)；n是呼叫強度，單位次/小時，t是呼叫平均保持時間，單位小時。主講：易建勛345.2網(wǎng)絡流量分析與設計例如：呼叫強度=1800次/小時呼叫保持時間=180秒話務量A=1800次/小時×（180/3600）=90Erl話務量反映了電話系統(tǒng)流量的大小，它與呼叫強度和呼叫保持時間有關。主講：易建勛355.2網(wǎng)絡流量分析與設計2．忙時呼叫次數(shù)（BHCA）計算在電話系統(tǒng)中，用戶呼叫的頻次和保持時間為隨機值變量，通常采用概率統(tǒng)計的方法求得n和t值。n值受節(jié)假日、突發(fā)事件、費率等影響。t與費率、計費方式、通話距離、用戶習慣有關。通常將話務量最忙的一小時內的電話呼叫次數(shù)稱為BHCA（忙時呼叫次數(shù)）。往往利用BHCA檢驗通信設備的實時處理能力。主講：易建勛365.2網(wǎng)絡流量分析與設計3．呼損率與服務等級（GoS）在平均話務量模型下，有些用戶的呼叫得到了服務，有些沒有得到服務，這些沒有得到服務的呼叫稱為呼損，丟失呼叫的概率稱為呼損率。電話系統(tǒng)將不同呼損率的等級稱為“服務等級”（GoS）。GoS值是在最繁忙時刻第1次呼叫阻塞的百分比。例如，GoS值為0.05時，表示在繁忙時刻，100次呼叫中有5次會聽到忙音（阻塞）。GoS等級一般按照0.1、0.01和0.001劃分。主講：易建勛375.2網(wǎng)絡流量分析與設計４．Erlang-Ｂ公式呼叫是一個隨機事件，只有利用概率和統(tǒng)計的方法來分析和計算呼叫強度值（n）和呼叫保持時間值（t），這就推導出了Erlang-B公式：P（k）為系統(tǒng)在k狀態(tài)下的呼叫阻塞概率，A（Erl）為總話務量，M為中繼線總數(shù)，k為中繼線占用數(shù)。主講：易建勛385.2網(wǎng)絡流量分析與設計Erlang-B公式已經(jīng)被ITU-T規(guī)定為G.80標準在設計中，已知A（話務量）、GoS（服務等級/呼損率）、M（中繼線路數(shù)）三個參數(shù)中的任意兩個，可以通過查Erlang-B呼損表，得到第三個參數(shù)。如果話務量A在5～50Erl范圍內，可將Erlang-B公式簡化為經(jīng)驗公式（5-5）和（5-6）：M=5.5+1.17×A

（GoS=0.01時）（5-5）M=7.8+1.28×A

（GoS=0.001時）（5-6）電話Erl經(jīng)驗值：中繼鏈路最高為0.7Erl/線中繼鏈路平均為0.2～0.3Erl/線主講：易建勛395.2網(wǎng)絡流量分析與設計5.2.4網(wǎng)絡鏈路聚合設計1．鏈路聚合協(xié)議鏈路聚合是將交換機上的多個端口在物理上連接起來，在邏輯上捆綁在一起，形成一個有較大寬帶的端口，實現(xiàn)均衡負載，并提供冗余鏈路。主講：易建勛405.2網(wǎng)絡流量分析與設計[P110圖5-10]流量均衡與鏈路聚合拓撲結構主講：易建勛415.2網(wǎng)絡流量分析與設計[案例]鏈路聚合主講：易建勛425.2網(wǎng)絡流量分析與設計IEEE802.3ad是實現(xiàn)鏈路動態(tài)聚合的協(xié)議。工作原理：在交換機某端口啟動LACP協(xié)議后，該端口將通過發(fā)送LACPDU，向對方端口通告自己的系統(tǒng)優(yōu)先級、系統(tǒng)MAC、端口優(yōu)先級、端口號等參數(shù)。對方接收到這些信息后，將這些信息與其它端口所保存的信息進行比較，以選擇能夠聚合的端口，從而雙方可以對端口加入或退出某個動態(tài)聚合組達成一致。主講：易建勛435.2網(wǎng)絡流量分析與設計2．鏈路聚合的條件鏈路聚合需要硬件設備的支持，不是所有交換機端口都可以設置成聚合模式。各鏈路的傳輸介質必須相同，均為超五類雙絞線或均為光纖；各鏈路傳輸速率必須相同，如都為100M或1000M；各鏈路兩端的參數(shù)必須一致，如流量控制；各鏈路速率不小于100M等。主講：易建勛445.2網(wǎng)絡流量分析與設計4．Cisco公司交換機鏈路聚合技術特點Cisco公司的鏈路聚合技術稱為EC（EtherChannel，以太通道）。構成EC的端口必須配置成相同的特性，如雙工模式、速度同為FE或GE端口、VLAN范圍、VLAN中繼狀態(tài)和類型等；組端口必須屬于同一個VLAN；組端口使用的傳輸介質相同；組端口必須屬于同一層次；當EC中某一條鏈路連接失敗時，EC中其他鏈路照常工作。主講：易建勛455.2網(wǎng)絡流量分析與設計5.2.5EtherChannel配置案例Cisco公司鏈路聚合配置命令（1）指定端口加入EC匯聚組命令格式：Switch(config-if)#

channel-group<EC組號>mode{auto|on|active|passive}（2）配置端口協(xié)議類型命令格式：Switch(config-if)#

channel-protocol{lacp|pagp}（3）EtherChannel負載均衡配置命令格式：Switch(config)#

port-channelload-balance{<源MAC地址>|<目的MAC地址>|<源和目的IP地址>|<源IP地址>|<目的IP地址>|<源和目的IP地址>}

主講：易建勛465.3服務質量分析與設計主講：易建勛475.3服務質量分析與設計5.3.1QoS主要技術指標在傳統(tǒng)IP網(wǎng)絡中，所有數(shù)據(jù)包都無區(qū)別地同等對待，網(wǎng)絡盡最大努力將數(shù)據(jù)包送到目的地。QoS提供端到端的服務質量控制或保證。QoS技術指標傳輸時延產(chǎn)生時延的因素很多，如分組時延、排隊時延、交換時延和傳輸時延。話音數(shù)據(jù)包到達目的地的總時間不得超過150ms在任何系統(tǒng)中，傳輸時延總是存在的。主講：易建勛485.3服務質量分析與設計時延抖動時延抖動是不同數(shù)據(jù)包之間延遲時間的差別。抖動主要由于排隊等候時間不同而引起。話音網(wǎng)絡的抖動不應超過30ms。丟包率數(shù)據(jù)包丟失由網(wǎng)絡擁塞引起。在高可用網(wǎng)絡中，數(shù)據(jù)包丟失率應小于1%。吞吐量吞吐量是在一定時間段內網(wǎng)上信號的流量，有時也使用數(shù)據(jù)傳輸速率進行表示。一般吞吐量越大越好。主講：易建勛495.3服務質量分析與設計QoS的分類不同業(yè)務對QoS要求不同，必須對QoS分類。ITU-TY.1541標準根據(jù)數(shù)據(jù)包的傳輸時延、時延抖動、丟包率、錯誤率綜合劃分了QoS類別。QoS分為6類：按0～5優(yōu)先級相應遞減。0類和2類對時延要求嚴格，0類對抖動有限制；1類和3類的時延要求比較嚴格；4類時延要求比較寬松，沒有抖動限制；5類對性能無保證。除第5類外，都對丟包率和錯誤率有要求。主講：易建勛505.3服務質量分析與設計[案例]不同業(yè)務對QoS要求不同主講：易建勛515.3服務質量分析與設計QoS存在的問題QoS的復雜性。在IP網(wǎng)絡上保證QoS還存在以下困難：因特網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸由ISP提供，信息由ICP提供，兩者之間需要共同協(xié)調；IP數(shù)據(jù)包采用統(tǒng)一格式，使網(wǎng)絡設備很難知道用戶的業(yè)務類型；用戶可能混合使用多種業(yè)務，很難建立流量模型；網(wǎng)絡中端到端的可用資源很難判斷。單用戶的QoS都難以處理，保證全網(wǎng)的QoS就更困難了。主講：易建勛525.3服務質量分析與設計技術還不成熟。實現(xiàn)QoS需要全網(wǎng)的支持。電話網(wǎng)沒有QoS問題，是因為網(wǎng)絡與業(yè)務沒有分離，都由電信運營商提供和控制。用戶不能自行創(chuàng)建新的業(yè)務。主講：易建勛535.3服務質量分析與設計5.3.2IntServ綜合業(yè)務模型RFC1633等標準提出了IntServ模型。IntServ服務可以提供以下兩種服務類型。（1）保證服務（GS）提供保證的帶寬和時延限制來滿足應用程序的要求。如VoIP服務可以預留10M的帶寬和不超過1s的時延。（2）負載控制服務（CLS）保證即使在網(wǎng)絡過載的情況下，也能保證某些應用程序的數(shù)據(jù)包低時延和高通過率。主講：易建勛545.3服務質量分析與設計[案例]保證服務主講：易建勛555.3服務質量分析與設計IntServ缺點：網(wǎng)絡規(guī)模大到一定程度時，網(wǎng)絡鏈路狀態(tài)維護工作將使核心層路由器不堪重負。必須進行信令傳遞，非常占用網(wǎng)絡帶寬。有面向連接的特性，導致網(wǎng)絡的復雜化。需要全部網(wǎng)絡設備提供一致的技術才能實現(xiàn)QoS。在網(wǎng)絡設計中，并不推薦使用IntServ模型，一般以DiffServ模型為主。主講：易建勛565.3服務質量分析與設計5.3.3DiffServ區(qū)分業(yè)務模型1．DiffServ區(qū)分業(yè)務基本思想：將網(wǎng)絡業(yè)務分成不同的類別，根據(jù)業(yè)務類別進行區(qū)分對待。DiffServ功能：將用戶業(yè)務劃分為幾種業(yè)務類型，為不同業(yè)務類型提供相應的優(yōu)先權。對流量進行整形、隊列調度等處理，減少網(wǎng)絡擁塞。主講：易建勛575.3服務質量分析與設計[案例]將網(wǎng)絡業(yè)務分成不同的類別主講：易建勛585.3服務質量分析與設計[案例]具有語音業(yè)務優(yōu)先的網(wǎng)絡主講：易建勛595.3服務質量分析與設計DiffServ是一個多業(yè)務模型，它不需要信令。可以用不同的方法來指定數(shù)據(jù)包的QoS，如IP包的優(yōu)先級位，數(shù)據(jù)包的源地址和目的地址等。DiffServ用于對QoS有嚴格要求的端到端應用。主講：易建勛605.3服務質量分析與設計2．CAR流量控制技術DiffServ可通過CAR（約定訪問速率）技術實現(xiàn)。CAR功能：對端口進出的流量速率按某個上限進行限制；對流量進行分類，劃分出不同的QoS優(yōu)先級。主講：易建勛615.3服務質量分析與設計3．隊列調度算法（1）FIFO（先到先服務）算法。（2）RED（隨機早期檢測）算法。用于路由器配置，它監(jiān)視網(wǎng)絡上各節(jié)點的通信負載，如果擁塞增多，就隨機丟棄一些數(shù)據(jù)包。它對突發(fā)業(yè)務的適應性較強。（3）PFQ（分組公平隊列）算法：提供準確的流量調整，動態(tài)地為每個數(shù)據(jù)流分配適當?shù)膸?。?）WFQ（加權公平隊列）算法。對所有業(yè)務都能公平地提供QoS保證。（5）PQ（優(yōu)先級排隊）算法。（6）RR（輪循調度）算法。主講：易建勛625.3服務質量分析與設計[案例]隊列調度算法原理主講：易建勛635.3服務質量分析與設計[案例]FIFO隊列調度算法原理主講：易建勛645.3服務質量分析與設計[案例]QoS隊列調度的應用主講：易建勛655.3服務質量分析與設計4．DiffServ的優(yōu)點與缺點優(yōu)點：沒有基于流的額外開銷，實現(xiàn)簡單，可擴展性好，與其他QoS技術兼容。缺點：著眼于網(wǎng)絡中的單個路由器，缺乏全網(wǎng)觀念。網(wǎng)絡沒有發(fā)生擁塞時，不同優(yōu)先級的數(shù)據(jù)包按部就班發(fā)送時不會出現(xiàn)問題。一旦網(wǎng)絡發(fā)生擁塞，無論數(shù)據(jù)包優(yōu)先級多高，一樣都會被阻塞。另外，配置管理比較復雜。主講：易建勛665.3服務質量分析與設計5.3.4QoS流量控制配置1．Cisco公司的QoS設計技術可通過CiscoAssure圖形用戶接口，定義QoS策略或SLA（協(xié)商服務級別）。不需要對每個網(wǎng)絡設備進行手動QoS策略設置。也可以使用命令行接口（CLI），對所有相關網(wǎng)絡設備逐個地進行QoS策略配置。主講：易建勛675.3服務質量分析與設計2．CiscoCAR配置命令格式一般在路由器的入口配置CAR，出口配置GTS（通用流量整形）。命令格式：rate-limit{input|output}[<訪問組策略>[rate-limit]<訪問列表號>]bps<正常傳輸速率><非正常最大傳輸速率>conform-action<動作參數(shù)>exceed-action<動作參數(shù)>查看CAR配置命令格式：showinterface<端口號>rate-limit刪除CAR配置命令格式：noratelimi主講：易建勛685.3服務質量分析與設計3．CAR的適用范圍CAR一般用在網(wǎng)絡邊界路由器上。CAR使用限制：只能在支持CEF（思科快速轉發(fā)）技術的網(wǎng)絡設備上使用；只能對IP流量限速，對非IP流量不能限速；不支持FastEtherChannel技術；不支持隧道接口；不支持ISDNPRI接口；在啟用寬帶限制之前，必須啟用交換機或路由器的CEF功能。主講：易建勛695.3服務質量分析與設計4．基于端口流量的CAR配置案例【案例5-9】利用rate-limit命令，限制網(wǎng)絡輸入鏈路帶寬。Router#

configureterminal//進入全局配置模式//Router(config)#

ip

cef

//啟用快速轉發(fā)技術（CEF）//Router(config)#

interfacef1/0//進入F1/0端口//Router(config)#

rate-limitinput12800080009000conform-actiontransmitexceed-actiondrop//限制輸入鏈路最大平均帶寬為128kbit/s；如果突發(fā)連接流量在8～9KB/s范圍內時，就進行轉發(fā)（transmit）；如果超出以上范圍就丟包（drop）//主講：易建勛705.3服務質量分析與設計5.3.5QoS隊列調度配置CQ（用戶定制隊列）基本功能CQ采用WRR（加權輪循調度）隊列調度算法。WRR允許用戶為每個隊列分配一個權值，根據(jù)這個權值，每個隊列都能獲得一定的接口帶寬。命令格式：queue-list<訪問列表號>lowest-custom<隊列號>主講：易建勛71

5.4負載均衡技術與設計主講：易建勛725.4負載均衡技術與設計5.4.1負載均衡的基本類型1．負載均衡基本工作原理負載均衡是采用一組設備和多條通信鏈路，將通信量及其他工作智能地分配到整個設備組中的不同設備上，或將數(shù)據(jù)流量均衡的分配到多條鏈路上，提供最快地響應速度，以及不停頓的服務。負載均衡需要進行兩方面的處理一是將大量的并發(fā)訪問或數(shù)據(jù)流量分配到多臺節(jié)點設備上分別處理，以減少用戶等待時間；二是每個節(jié)點設備處理結束后，需要將結果進行匯總，返回給用戶端主機。主講：易建勛735.4負載均衡技術與設計2.硬件負載均衡技術硬件負載均衡是直接在服務器和交換機之間安裝負載均衡設備。負載均衡設備往往采用專用的處理芯片和獨立的操作系統(tǒng)，因此整體性能很好，有較高的可靠性。硬件負載均衡設備：F5負載均衡器RadwareArrayA10Cisco、深信服等。主講：易建勛745.2網(wǎng)絡流量分析與設計[案例]硬件負載均衡設備主講：易建勛755.4負載均衡技術與設計其他負載均衡設備：L4和L7層交換機多網(wǎng)卡綁定路由器防火墻計算機集群等。主講：易建勛765.4負載均衡技術與設計3.軟件負載均衡技術在一臺或多臺服務器操作系統(tǒng)中，安裝一個或多個軟件代理工具來實現(xiàn)負載均衡。例如LVS（LinuxVirtualServer）DNSLoadBalanceCheckPointFirewall-1ConnectControl等主講：易建勛775.4負載均衡技術與設計[P124圖5-13]ISAServer的負載均衡功能主講：易建勛785.4負載均衡技術與設計[圖P124]ISAServer負載均衡配置主講：易建勛795.4負載均衡技術與設計[圖P124]ISAServer負載均衡配置主講：易建勛805.4負載均衡技術與設計[案例]WindowsServer下的負載均衡主講：易建勛815.4負載均衡技術與設計[案例]WindowsServer下的負載均衡主講：易建勛825.4負載均衡技術與設計優(yōu)點：配置簡單、成本低廉，可以滿足一般網(wǎng)絡的需求。缺點：軟件依賴于系統(tǒng)平臺，服務器上安裝有其他軟件時，會在可靠性及性能上有所下降。其次，功能越強大的軟件，消耗的系統(tǒng)資源越多。主講：易建勛835.4負載均衡技術與設計5.4.2負載均衡的設計要求（1）輸出和輸入接口的流量均衡。在網(wǎng)絡出口處部署一臺負載均衡設備，設計2條接入Internet的鏈路，并對這2條鏈路進行負載均衡。這樣就可以同時實現(xiàn)輸出流量（內部用戶訪問Internet）和輸入流量（Internet用戶訪問企業(yè)服務器）的負載均衡。（2）支持動態(tài)和靜態(tài)的路徑選擇?？梢愿鶕?jù)數(shù)據(jù)包的延時、跳數(shù)以及鏈路負載的變化，動態(tài)的選擇最佳鏈路。主講：易建勛845.4負載均衡技術與設計（3）鏈路健康狀態(tài)檢測?？蓪TTP，DNS，F(xiàn)TP，POP3，SMTP等多種網(wǎng)絡服務進行健康檢查。（4）冗余均衡。多個負載均衡設備必須能夠互相監(jiān)控。負載均衡設備必須支持VRRP（虛擬路由器冗余協(xié)議）。（5）易管理性。命令行接口（CLI）方式；圖形用戶接口（GUI）方式；支持SNMP協(xié)議，通過第三方軟件進行管理。主講：易建勛855.4負載均衡技術與設計（6）負載均衡的技術參數(shù)一是每秒鐘通過網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)包數(shù)，二是服務器能處理的最大并發(fā)連接數(shù)。設備自身性能不足時，會導致網(wǎng)絡性能瓶頸，采用混合型負載均衡策略可提升網(wǎng)絡總體性能。例如，DNS負載均衡與NAT負載均衡相結合。例如，對有大量靜態(tài)文檔請求的網(wǎng)站，可以考慮采用高速緩存技術。主講：易建勛865.4負載均衡技術與設計5.4.3負載均衡的設計技術1.雙網(wǎng)卡硬件負載均衡技術通過軟件和硬件設置，將多塊網(wǎng)卡綁定在同一個IP地址上，合成一個邏輯鏈路進行工作。多網(wǎng)卡主講：易建勛875.4負載均衡技術與設計多網(wǎng)卡綁定可以增大帶寬；可以形成網(wǎng)卡冗余陣列、負載均衡。雙網(wǎng)卡綁定后，對服務器的訪問流量被均衡分擔到2塊網(wǎng)卡上，這樣每塊網(wǎng)卡的負載就小多了，提高了并發(fā)訪問能力，保證了服務器訪問的穩(wěn)定。其中一塊網(wǎng)卡發(fā)生故障時，另一塊網(wǎng)卡會立刻接管全部負載，保證服務不會中斷。主講：易建勛885.4負載均衡技術與設計2．硬件負載均衡設備解決方案硬件負載均衡設備（大多是一種4層交換機，如F5BIG）可以與服務器并聯(lián)連接；負載均衡設備也可以與服務器串聯(lián)連接。[P125圖5-15]主講：易建勛895.4負載均衡技術與設計[案例]負載均衡設備的連接主講：易建勛905.4負載均衡技術與設計3.LVS（Linux虛擬服務器）軟件負載均衡技術LVS是一套基于IP的服務器負載均衡集群軟件。LVS支持幾百萬個并發(fā)連接，最大吞吐量高達10Gbits/s。RedHatLinux在發(fā)行版中已包含了LVS代碼，并提供圖形化的配置界面。主講：易建勛915.4負載均衡技術與設計LVS工作原理：一組服務器通過高速局域網(wǎng)互連，每臺服務器中都安裝Linux和LVS軟件，其中一臺LVS服務器作為前端負載調度器。它將客戶端的網(wǎng)絡請求調度到其他服務器上?？蛻舳顺绦虿皇芊掌骷旱挠绊懀恍枳魅魏涡薷?。在服務器集群中，可以隨時加入和刪除一個服務器節(jié)點，而不影響正常服務。主講：易建勛925.4負載均衡技術與設計4．DNS軟件負載均衡技術在DNS服務器中，可以為多個不同的IP地址設置同一個域名，對同一個域名，不同的客戶機會得到不同的IP地址，訪問不同IP地址上的服務器，從而達到網(wǎng)絡負載均衡的目的。【案例5-16】可以用3個Web服務器主機響應用戶對的HTTP請求。如圖5-16所示，可以在DNS服務器中進行與以下類似的設置。主講