QOS原理及其應(yīng)用培訓(xùn)

QOS原理及其應(yīng)用2005－10－08計(jì)成剛tel:4111目錄

QOS的根本概念QOS的模型QOS的實(shí)現(xiàn)方法博達(dá)QOS的配置命令I(lǐng)PQoS 的引入QoS是Qualityofservice〔效勞質(zhì)量〕的縮寫(xiě)。它說(shuō)明信息在數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)中傳遞時(shí)所獲得的性能保證。QoS的概念并不是隨著網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)而出現(xiàn)的，如果網(wǎng)絡(luò)承載的業(yè)務(wù)是單一的，就不存在QoS的問(wèn)題了，例如網(wǎng)和早期的IP網(wǎng)。近年來(lái)，以IP為根底的internet在全球范圍內(nèi)獲得了飛速的開(kāi)展，internet以其低廉的價(jià)格和全球范圍內(nèi)的可用性使其成為傳統(tǒng)廣域網(wǎng)的代替品。當(dāng)前internet的狀況是：報(bào)文的帶寬、延時(shí)、延時(shí)抖動(dòng)、丟包率不能預(yù)期,可能很好也可能很差.人們對(duì)internet的期望:報(bào)文的帶寬、延時(shí)、延時(shí)抖動(dòng)、丟包率都能得到一定的保證,以voip,vpn,電子商務(wù)等的要求。即期望網(wǎng)絡(luò)在各種情況下都能提供一定的資源，使用戶在使用網(wǎng)絡(luò)時(shí)不會(huì)發(fā)生效勞質(zhì)量不能容忍的情況IPQoS 的引入〔續(xù)〕解決這個(gè)問(wèn)題的一個(gè)途徑是增加網(wǎng)絡(luò)的帶寬，但帶寬的增加畢竟有限，而且代價(jià)昂貴，它只能從一定程度上緩解這個(gè)問(wèn)題。保證效勞質(zhì)量的另一個(gè)途徑是：執(zhí)行隊(duì)列機(jī)制進(jìn)行擁塞管理：如FIFO、PQ、CQ、WFQ、CBWFQ執(zhí)行隨機(jī)早期檢測(cè)進(jìn)行擁塞防止執(zhí)行通過(guò)流量整形進(jìn)行流量平滑執(zhí)行約定訪問(wèn)速度進(jìn)行流量限制在IP網(wǎng)絡(luò)中所有的數(shù)據(jù)包都是根據(jù)所謂的盡力〔BEST-EFFORT〕的原那么進(jìn)行傳送的，因此目前的internet能很好的支持Web和E-mail的效勞，但不能很好的支持語(yǔ)音和圖像的傳遞。提供QoS是能力對(duì)未來(lái)IP網(wǎng)絡(luò)的根本的要求帶寬〔bandwidth〕/吞吐量〔throughout〕說(shuō)明一定時(shí)間內(nèi)業(yè)務(wù)流的平均速率，單位通常是bps時(shí)延〔delay〕說(shuō)明業(yè)務(wù)業(yè)務(wù)穿透網(wǎng)絡(luò)需要的平均時(shí)間。對(duì)于網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)設(shè)備來(lái)說(shuō)，一般將時(shí)延的需求理解為幾個(gè)等級(jí)。例如分為兩個(gè)時(shí)延等級(jí)，通過(guò)隊(duì)列的調(diào)度方法使得高優(yōu)先級(jí)的業(yè)務(wù)盡可能快的被送到輸出端口，而低優(yōu)先級(jí)的業(yè)務(wù)那么需要等沒(méi)有高優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)時(shí)才能輸出。時(shí)延抖動(dòng)〔jitter〕說(shuō)明業(yè)務(wù)流穿透網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間變化喪失率〔lossrate〕說(shuō)明業(yè)務(wù)〔分組〕在傳遞過(guò)程中的喪失比率。由于現(xiàn)代的傳輸系統(tǒng)具有很高的可靠性，信息的喪失往往出現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)擁塞時(shí)。常見(jiàn)的情況是隊(duì)列溢出導(dǎo)致分組喪失。

QoS的內(nèi)涵QOS的根本概念QOS的模型QOS的實(shí)現(xiàn)方法博達(dá)QOS的配置命令目錄IETF定義了兩個(gè)獨(dú)立的體系結(jié)構(gòu)支持端到端的QOS集成業(yè)務(wù)模型：int-serv(integratedservicesrfc1633)要求沿著一個(gè)應(yīng)用流的端到端的通道的每一跳設(shè)備的業(yè)務(wù)量處理都遵循相同的規(guī)那么。從而保證端到端的QoS的特性

差異業(yè)務(wù)模型：diff-serv(differentiatedservicesrfc2474和rfc2475)要求業(yè)務(wù)在入設(shè)備的時(shí)候進(jìn)行分類和調(diào)整，并給出不同的行為集合，改行為集合由ds編碼來(lái)標(biāo)識(shí)。在網(wǎng)絡(luò)的核心，報(bào)文根據(jù)ds編碼所標(biāo)識(shí)的phb〔per-hopbehavior〕屬性來(lái)轉(zhuǎn)發(fā)。

IPQoS的模型Int-serv模型的特點(diǎn)是在轉(zhuǎn)發(fā)報(bào)文前先向網(wǎng)絡(luò)提出申請(qǐng)。這個(gè)請(qǐng)求是通過(guò)信令來(lái)完成的，一個(gè)實(shí)例是rsvp〔資源預(yù)留〕協(xié)議。應(yīng)用程序通過(guò)信令協(xié)議通知網(wǎng)絡(luò)它的QoS需求〔如時(shí)延、帶寬、喪失率等指標(biāo)〕?？梢蕴峁┒说蕉说腝oS投遞效勞是int-serv的最大的優(yōu)點(diǎn)。Int-serv的最大的缺點(diǎn)是可擴(kuò)展形不好。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備需要為每個(gè)資源預(yù)留維護(hù)一些必要的軟狀態(tài)信息。要消耗網(wǎng)絡(luò)設(shè)備較多的處理器和內(nèi)存資源。intserv模型與Int-serv模型不一樣，采用diff-serv模型的應(yīng)用程序發(fā)送報(bào)文前無(wú)須預(yù)先向網(wǎng)絡(luò)提出申請(qǐng)，它通過(guò)攜帶在IP報(bào)文的頭部的QoS參數(shù)信息，來(lái)告知網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)它的QoS需求。這類標(biāo)識(shí)QoS需求的的信息猶如一種“帶內(nèi)”信令，報(bào)文傳播路徑上的各個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備都可以通過(guò)對(duì)它的分析獲知報(bào)文的效勞需求類別。Diff-serv提供效勞時(shí)，為屬于同一需求類別的分組提供同樣的效勞策略。Diff-serv模型以流的“聚類”〔具有相同QoS需求類別的分組集合〕為效勞對(duì)象，對(duì)報(bào)文進(jìn)行“粗粒度”的流分類

diff-serv模型Int-serv模型和diff-serv模型區(qū)別Inter-serv模型與diff-serv模型主要區(qū)別int-serv基于單個(gè)流，需要信令的支持diff-serv基于流的聚合，不需要信令的支持Int-serv模型不適宜在流量聚集的骨干網(wǎng)上大量的應(yīng)用由于int-serv/rsvp實(shí)現(xiàn)起來(lái)比較復(fù)雜，占用資源較多，以其現(xiàn)在的形式將不會(huì)在internet中得到廣泛的引用。因此現(xiàn)在大多廠家的QoS模型均基于diff-serv模型的DSCP在diff-serv體系中，用戶通過(guò)標(biāo)記分組的DS域來(lái)申請(qǐng)不同層次的效勞。DS域前6為稱為DS編碼點(diǎn)〔DScodepoint，dscp〕。具有相同DSCP值的分組的結(jié)合稱為BA〔behavioraggregate〕。路由器保存有DSCP到每一跳轉(zhuǎn)發(fā)行為PHB(PER-HOPBEHAVIORS,滿足某類轉(zhuǎn)發(fā)需要的行為，如流量監(jiān)管、流量整形、隊(duì)列管理等QOS行為)的映射。分組入路由器時(shí)，根據(jù)其DSCP標(biāo)記劃歸一個(gè)BA并選取特定的PHB進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。DSCP(續(xù))76543201dscpcuDifferentiatedservicescodepointrfc2474Ds-fieldForipv4,tosoctetandforipv6,classoctet76543201PercedenceRFC1122TypeofserviceRFC1349MBZIPv4ToSByteIptypeosserviceRFC791標(biāo)準(zhǔn)的PHBPHB：DS節(jié)點(diǎn)對(duì)待定的行為集合〔behabioraggregate〕使用的轉(zhuǎn)發(fā)行為DS節(jié)點(diǎn)通過(guò)判別分組頭中的DS域來(lái)執(zhí)行PHB。PHB的種類：默認(rèn)：即besteffort，DS節(jié)點(diǎn)應(yīng)為這種PHB預(yù)留最小帶寬，默認(rèn)PHB對(duì)應(yīng)的DS編碼<000000>.類別選擇：主要用于與過(guò)去的IP頭的percedence處理兼容，DS編碼<xxx000>.EF(expeditedforwarding)：用于保證低喪失率、低時(shí)延、低時(shí)延抖動(dòng)的業(yè)務(wù)。EF業(yè)務(wù)不排隊(duì)列，DS編碼<101110>;AF(assuerdforwarding):目前有四種class，每個(gè)class又有3種丟棄優(yōu)先級(jí)別推薦的dscp編碼點(diǎn)DSCP的高3位〔bit7－5〕定義了qos級(jí)別，bit定義了丟棄優(yōu)先級(jí)別，bit2未用，目前都設(shè)置為0；在RFC2474、2597和推薦的編碼點(diǎn)2598中定義了6bits的DSCP域：其優(yōu)先級(jí)由左到右依次增高丟棄優(yōu)先級(jí)低〔綠〕中〔黃〕高〔紅〕BEAF1AF2AF3AF4EF000000001010001100001110010010010100010110011010011100011110100010100100100110101110110000111000IEEE802系列標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)在IEEE802.1Q中使用3bit的userpriority域用于提供8個(gè)802.1p用戶優(yōu)先級(jí)。這樣以太網(wǎng)就有了優(yōu)先級(jí)機(jī)制。802.1Q以太網(wǎng)封裝格式dasaTagcontrolinformation8100Cfi〔1bit〕優(yōu)先級(jí)〔3bit〕vlanid〔12bit〕DIFFSERV的業(yè)務(wù)分類和調(diào)整業(yè)務(wù)分類〔classify〕：通過(guò)業(yè)務(wù)分類可以獲得不同的效勞。業(yè)務(wù)調(diào)整〔condition〕包括：測(cè)量〔metering〕、標(biāo)記〔marking〕、丟棄〔dropping〕、整形〔shaping〕等機(jī)制?？梢源_保進(jìn)入DS域的業(yè)務(wù)流符合TCA的規(guī)那么。業(yè)務(wù)的分類和調(diào)整一般發(fā)生在網(wǎng)絡(luò)的邊緣。分類測(cè)量標(biāo)記整形/丟棄目錄QOS的根本概念QOS的模型QOS的實(shí)現(xiàn)方法博達(dá)QOS的配置命令QOS的一些實(shí)現(xiàn)方法流分類流量測(cè)量流量監(jiān)管擁塞管理－－隊(duì)列機(jī)制FIFOPQCQWFQ擁塞防止－－隨機(jī)早期檢測(cè)〔red〕流分類流分類規(guī)那么可以是簡(jiǎn)單的，根據(jù)報(bào)文的tos字段，識(shí)別出不同優(yōu)先級(jí)特征的流量可以復(fù)雜，如綜合鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層信息諸如MAC地址、ip協(xié)議、源地址、目的地址、或應(yīng)用層的端口號(hào)等相關(guān)信息對(duì)報(bào)文進(jìn)行分類一般的分類的依據(jù)都局限在封裝在報(bào)文頭部的信息，使用報(bào)文的內(nèi)容作為分類標(biāo)準(zhǔn)是比較少見(jiàn)的進(jìn)行流分類是為了區(qū)別地提供效勞，即要實(shí)施必要的流控動(dòng)作流量測(cè)量

在進(jìn)行流量監(jiān)管或整形之前，先要對(duì)流量進(jìn)行測(cè)量－－對(duì)流量一定時(shí)間內(nèi)〔長(zhǎng)期、短期〕的速率作出評(píng)估，此后才能根據(jù)評(píng)估結(jié)果實(shí)施流控策略。對(duì)流量的評(píng)估，一般使用的令牌桶的〔tokenbucket〕方法流量測(cè)量〔續(xù)〕令牌桶可以看作一個(gè)存放令牌的一定容量的容器，系統(tǒng)按設(shè)定的速率向桶中放入令牌，讓桶的令牌滿時(shí)，令牌溢出，桶中的令牌不再增加。流量測(cè)量〔續(xù)〕－－用令牌桶測(cè)量流量平均速率：向桶中放置令牌的輸率。通常設(shè)置為承諾速率即允許流的平均速度。突發(fā)尺寸：令牌桶的容量，通常設(shè)置為承諾突發(fā)尺寸。即每個(gè)評(píng)估間隔內(nèi)允許的最大的流量尺寸。突發(fā)尺寸必須設(shè)置為大于最大報(bào)文的一個(gè)尺寸。評(píng)估間隔：對(duì)流量估計(jì)的一個(gè)周期。有系統(tǒng)設(shè)置。每次評(píng)測(cè)，如果桶中的令牌足夠用于報(bào)文的轉(zhuǎn)發(fā)，那么結(jié)果為“符合”，反之為“不符合”。流量監(jiān)管流量監(jiān)管〔policing〕典型作用是監(jiān)督進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)的某一流量的速率，使之不超過(guò)承諾的速率。如果某個(gè)流量超標(biāo)，流量監(jiān)管就可以選擇丟棄報(bào)文，或重新設(shè)置報(bào)文的優(yōu)先級(jí)〔對(duì)于雙桶〕流量監(jiān)管的一個(gè)實(shí)列是承諾訪問(wèn)速率car轉(zhuǎn)發(fā)：評(píng)估為“符合”的丟棄：評(píng)估為“不符合”的降級(jí)處理〔雙桶〕：評(píng)估為“局部符合”的流量整形

流量整形〔shaping〕是一種主動(dòng)調(diào)整流量輸出速率的措施。一個(gè)典型的應(yīng)用是基于下游網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)的car的指標(biāo)控制流量的輸出流量整形和流量監(jiān)管的主要區(qū)別1、流量整形對(duì)流量監(jiān)管中需要丟棄的包進(jìn)行緩存－－通常放入緩沖區(qū)或隊(duì)列如放入wfq隊(duì)列。2、整形可能增加延時(shí)，而監(jiān)管幾乎不引入額外的延時(shí)

流量監(jiān)管和流量整形隊(duì)列機(jī)制

當(dāng)發(fā)生擁塞的時(shí)候多個(gè)報(bào)文會(huì)同事競(jìng)爭(zhēng)資源。此時(shí)如何定制一個(gè)資源調(diào)度策略決定報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)的處理順序，就是擁塞管理的中心內(nèi)容對(duì)于擁塞管理一般采用排隊(duì)技術(shù)，它包括隊(duì)列的創(chuàng)立、決定報(bào)文隊(duì)列歸屬的流分類、以及隊(duì)列間的調(diào)度策略。幾種常見(jiàn)的隊(duì)列機(jī)制 FIFO(Firstinfirstout)：先進(jìn)先出隊(duì)列PQ(priorityqueue):優(yōu)先級(jí)隊(duì)列CQ(customqueue):定制隊(duì)列WFQ(weightedfairqueue):加權(quán)公平隊(duì)列隊(duì)列機(jī)制〔續(xù)〕－－FIFOFIFO：通常的先進(jìn)先出隊(duì)列，報(bào)文的入隊(duì)列順序和出隊(duì)列順序相同Best-effort報(bào)文投遞方式就是fifo隊(duì)列策略隊(duì)列機(jī)制〔續(xù)〕－－PQ隊(duì)列PQ優(yōu)先級(jí)隊(duì)列，能保證高優(yōu)先級(jí)隊(duì)列的帶寬和時(shí)延PQ分為4個(gè)隊(duì)列，high、medium、normal和low較高優(yōu)先級(jí)的隊(duì)列優(yōu)先調(diào)度PQ隊(duì)列的缺點(diǎn)是：底優(yōu)先級(jí)隊(duì)列中的報(bào)文就會(huì)由于得不到效勞“餓死”隊(duì)列機(jī)制〔續(xù)〕－－cq隊(duì)列CQ用戶可配置隊(duì)列間占用的帶寬比例關(guān)系CQ分為17個(gè)隊(duì)列：0隊(duì)列為系統(tǒng)隊(duì)列，優(yōu)先調(diào)度，1－16為用戶隊(duì)列，根據(jù)帶寬配額輪循調(diào)度。隊(duì)列機(jī)制〔續(xù)〕－－WPQWFQ加權(quán)公平隊(duì)列，保證不同數(shù)據(jù)流之間的公平，同時(shí)也表達(dá)權(quán)值隊(duì)列數(shù)目預(yù)先配置Diffservqos的權(quán)值依籟于ip頭中攜帶的ip優(yōu)先級(jí)擁塞防止 擁塞防止〔congestionavoidance〕，是指通過(guò)監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)資源〔如隊(duì)列或內(nèi)存緩沖區(qū)〕的使用情況，在網(wǎng)絡(luò)尚未發(fā)生嚴(yán)重過(guò)載的情況下采取主動(dòng)丟棄報(bào)文的策略，通過(guò)降低網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載來(lái)緩解或解除網(wǎng)絡(luò)擁塞一種流控策略。傳統(tǒng)的丟包策略 傳統(tǒng)的丟棄策略：采用尾部丟棄的方法。當(dāng)隊(duì)列的長(zhǎng)度到達(dá)某一最大值的時(shí)，對(duì)新來(lái)到的報(bào)文都丟棄。這種丟棄策略會(huì)引起TCP全局同步現(xiàn)象－－當(dāng)隊(duì)列同時(shí)丟棄多個(gè)tcp連接的報(bào)文的時(shí)候，將造成多個(gè)tcp連接同時(shí)進(jìn)入擁塞防止和慢啟動(dòng)狀態(tài)以降低并調(diào)整流量，而后又會(huì)在某個(gè)時(shí)間同時(shí)出現(xiàn)流量頂峰，如此反復(fù)使網(wǎng)絡(luò)流量忽大忽小，使線路上的流量總在極少和飽滿之間波動(dòng)。網(wǎng)絡(luò)的吞吐量不能得到很好的利用RED隨機(jī)早期檢測(cè)RED〔randomearlydetection〕或WRED(weightrandomearlydetection)丟棄算法可以防止TCP全局同步現(xiàn)象用戶可以設(shè)定隊(duì)列的低限和高限1、當(dāng)隊(duì)列小于低限時(shí)不丟棄報(bào)文2、隊(duì)列在低限和高限之間時(shí)隨機(jī)的丟棄報(bào)文3、隊(duì)列大于高限時(shí)，全部丟棄報(bào)文目錄QOS的根本概念QOS的模型QOS的實(shí)現(xiàn)方法博達(dá)QOS的配置命令博達(dá)qos配置命令－－路由器WFQfair-queueCQqueue-listqueue-listnumberprotocolprotocol-typequeue-numberlistlist-namePQpriority-listlist-numberprotocolprotocol-type{high|medium|normal|low}priority-listlist-numberinterfaceinterface-typeinterface-number{high|medium|normal|low}priority-listlist-numberdefaultqueue-numberCarrate-limitinput/outputall/access-groupbit-per-secondQospolicyqospolicypolicy-nameingress/egress包頭的壓縮〔在串口中使用〕iptcpheader-compression[{cisco-format|iphc-format|passive}]iptcp