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3.2.3定制队列(CQ)的配置..3-11
3.2.4加权公平队列(WFQ)的配置..3-15
3.3拥塞管理的典型配置举例..3-16
3.3.1PQ典型配置举例..3-16
3.3.2CQ典型配置举例..3-16
3.3.3WFQ典型配置举例..3-19
第4章拥塞避免...4-1
4.1拥塞避免简介..4-1
4.2WRED的配置..4-3
4.2.1使接口的WRED功能生效..4-3
4.2.2配置WRED计算平均队长的指数..4-3
4.2.3设置WRED各优先级参数..4-4
4.3拥塞避免的显示和调试..4-4
4.4拥塞避免典型配置举例..4-5
第1章
QoS概述
1.1
QoS简介
QoS(QualityofService),又称服务质量,是指为使用户在吞吐量、延迟抖动、延迟,丢包率等方面获得预期服务水平所采取的一系列技术的集合。
更简单地说:
QoS就是针对各种不同需求,提供不同服务质量的网络服务。
在传统IP网络中,对所有报文都无区别地等同对待,每个路由器对所有报文都采用先入先出的策略(FIFO)处理,也就是说:
它尽力而为(Best-effort)地将报文送到目的地,但是对报文的吞吐量、延迟、延迟抖动、丢包率等都不能预期,可能很好,也可能极差,一切都要视网络状况而定。
随着计算机网络的高速发展,对带宽、延迟、抖动敏感的且实时性强的语音、图象、重要数据同时在网上传输,使得网络资源极大地丰富。
但是同时人们对于网络传输数据质量的要求也越来越高,人们期望报文在吞吐量、延迟、延迟抖动、丢包率等方面获得一定程度上的服务保证,期望可以根据客户类型提供有差别的服务。
解决这些问题的一个途径是增加网络的带宽,但带宽的增加毕竟是有限的,且代价昂贵,它也只能在一定程度上缓解这个问题。
提供QoS将是人们对未来IP网络的基本要求。
在IP网络中,QoS的实现模型主要有集成服务模型(IntegratedService)和差别服务模型(DifferentiatedService)。
集成服务模型是端到端的基于流的QoS技术,它通过信令向网络申请特定的QoS服务,网络在流量参数描述的范围内,预留资源以承诺满足该请求。
差别服务模型是一种基于类的QoS技术,它在网络边界将数据流按QoS要求进行简单分类,并根据业务的不同服务等级约定,有差别地进行流量控制和转发来解决拥塞问题。
1.2
VRP中QoS的实现
VRP的QoS是基于差别服务模型(DifferentiatedService)实现的,具有下列功能:
●
报文分类
在网络边缘把不同服务质量要求的业务分成不同类。
在网络核心则根据报文类别的不同进行处理。
流量监管
对单个、多个流或所有报文进行流量控制,提供有差别的服务质量。
流量整形
对不符合预定流量特性的流进行整形,以利于带宽匹配;
可对接口上每个流或所有流进行整形。
接口限速
通过对物理接口带宽的限制,提供一种对网络带宽的管理手段。
拥塞管理
当接口发生拥塞时,提供丰富的队列机制对拥塞的报文进行缓存和调度。
拥塞避免
通过预测网络的拥塞情况,采取手段避免拥塞;
拥塞避免可减少报文丢失率,提高网络使用效率。
第2章
流量监管、流量整形及物理接口限速
2.1
2.1.1
流量分类及流量监管简介
1.流量分类
流量分类是将依据IPv4报文头的ToS字段(TypeofService)将报文分成多个优先级或多个服务种类,用户可以将报文最多分成六类(另外两个值保留为其它用途)。
对报文分类后,就可以实现将QoS分别应用到不同分类上。
网络管理者可以设置报文分类规则,它可以根据五元组(源地址、源端口号、协议号、目的地址、目的端口号)规定特定的流,可以根据MAC地址进行分类,可以根据IPv4头部ToS域中三个标识优先级的比特指定报文的不同优先级,也可以将到达某个网段的所有报文做为一类。
具体的分类实例如下:
所有接口收到的报文置为最高优先级
所有FTP流量都分类成低优先级
从特定IP地址发出的视频流量被分类为中等优先级别
流向特定目的地址的流量被分类为高优先级
2.流量监管简介
对于因特网业务提供者ISP(InternetServiceProvider)来说,对用户送入网络中的流量与负载进行控制是十分必要的。
对于企业网而言,若能对某些应用的流量进行控制,必将也是一个控制网络状况的有效手段。
流量监管(Policing)典型作用就是通过监督进入网络的某一流量的规格,限制它在一个允许的范围之内,若某个连接的报文流量过大,就丢弃报文,或重新设置该报文的优先级(比如限制HTTP报文不能占用超过50%的网络带宽),以保护网络资源和运营商的利益不受损害。
承诺访问速率CAR(CommittedAccessRate)就是用于进行流量监管的一项技术,它用于监管进入ISP的网络流量,包括对所监管流量的流分类服务。
CAR使用IP头部的ToS字段来对报文进行分类,对于不同分类的流量,采取不同的动作。
这些动作可以是:
直接转发——对评估为“符合”流量规定的报文继续正常转发。
直接丢弃——丢弃“不符合”流量规定的报文。
修改报文优先级后再转发——对评估结果为“部分符合”的报文,将之标记为更低优先级别的流后再进行转发。
进入下一级的监管——流量监管可以逐级堆叠,每级关注和监管更具体的目标。
下游(Downstream)网络可选择接收上游(Upstream)网络的评估结果,也可按照自己的分类标准重新进行分类。
流量监管采用“令牌漏桶”(TokenBucket)的算法,每种业务都拥有相应数量的令牌(Token),令牌按照规定速率发出。
若用户业务到达速度快于令牌发出速度,就需要对用户超出规定速度的这些业务数据有采取措施(比如将它们加上标记,在网络不拥塞的情况下才允许它们通过网络,而在网络拥塞时首先将它们丢弃)。
当然也可以在一开始就将这些数据包丢弃,完全取决于运营商和用户之间所达成的协议和规则。
(1)
令牌桶的特点
令牌桶可被看是一个存放令牌的容器,它有一定的容量。
系统按设定的速度向桶中放置令牌,当桶中令牌满时,多出的令牌溢出,桶中令牌不再增加。
图2-1报文行分类与流量监管示意图
(2)
用令牌桶测量流量
在用令牌桶评测流量规格时,是以令牌桶中的令牌数量是否足够满足报文的转发为依据的。
如果桶中存在足够的令牌可以用来转发报文(通常用一个令牌关联一个比特的转发权限),则流量没有超出规格,否则为超标。
在评测流量时有三个主要参数:
评估间隔(TimeInterval):
每隔一个周期对流量进行一次测评。
由系统设置。
每次测评,如果桶中有足够的令牌可为一个或多个报文使用,称为“符合”,反之称为“不符合”。
“符合”说明流量控制在许可的范围内,没有超标——此时要从桶中取走与“符合”报文转发权限相当的令牌数量;
“不符合”说明已经耗费太多令牌,流量超标了。
突发尺寸:
令牌桶的容量。
通常设置为承诺突发尺寸(CommittedBurst
Size,CBS),即每个评估间隔(TimeInterval)内所允许的最大的流量尺寸。
突发尺寸必须设置成大于最大报文长度的一个尺寸。
平均速率:
向桶中放置令牌的速率。
通常设置为承诺信息速率CIR(CommittedInformationRate),即允许的流的平均速度。
(3)
复杂评估
若只有一个令牌桶,评测结果只有简单的“符合”和“不符合”两种。
为了评估更复杂的情况,实施更灵活的调控规则,可以设置两个令牌桶。
例如承诺访问速率(CommittedAccessRate,简称CAR)中有三个参数:
承诺信息速率CIR(CommittedInformationRate):
长期平均的速率,在这个速率之下的通信将是合适的,以此速率发送数据的服务质量可得到完全保障。
承诺突发尺寸CBS(CommittedBurstSize):
限定在某些通信量超过速率限制前的突发数据流量大小,此流量下数据的服务质量基本可得到保障。
超出突发尺寸EBS(ExcessBurstSize):
限定所有通信量都超过速率限制前的突发数据流量大小,此流量下数据的服务质量无法得到保障。
它使用了两个令牌桶,每个桶投放令牌的速率一样,均为CIR,只是尺寸不同——分别为CBS和EBS(CBS<
EBS,这两个桶简称C桶和E桶),代表所允许的不同突发级别。
每次评估时,依据“C桶有足够的令牌”、“C桶令牌不足,但E桶足够”以及“C桶和E桶都没有足够的令牌”的情况,评测结果分别是:
“符合”、“部分符合”以及“不符合”。
3.CAR简介
承诺访问速率CAR(CommittedAccessRate)技术提供的功能包括执行分类服务和通过速度限制进行流量监管,它是进行流量监管的一种手段。
使用CAR分类服务,用户可将进入网络的报文按多种形式进行分类,并将分类后的报文给予不同的处理。
划分报文种类使用的规则可以基于:
物理端口、源IP地址、源MAC地址、目的IP地址、目的MAC地址、应用端口、IP协议类型或者其它可以通过访问列表以及扩展访问列表区分的标准。
甚至可以依据网络的外部条件来对报文进行分类,例如,通过客户类型对报文进行分类。
报文被分类以后,用户可以将既定的ACL或CARL应用到指定接口上,并为该接口设置相应的动作,如限速(如指定cir、cbs、ebs等)、丢弃、重设优先级、直接转发等。
CAR中可以采用的规则有两类:
IP访问控制列表(标准访问制列表或扩展访问控制列表)
CAR规则列表(CARL,在定义CARL时可以按IP优先级和MAC地址进行流量分类)。
CAR的规则可以相互独立,即每条CAR规则分别对不同类型的报文起作用;
CAR规则也可层叠起来(一个数据可包相继与多条不同的CAR规则进行匹配)。
每个接口可应用多条CAR策略。
路由器按照用户配置顺序依次匹配每条CAR规则,直到成功匹配某一项规则为止;
若未找到匹配规则,则不进行限速。
2.1.2
CAR的配置
CAR的配置包括:
定义规则
在接口上应用CAR策略或ACL
1.定义规则
在网络边界,需要对报文进行分类,分类标准可以是由rule命令定义的一组报文,也可以是报文优先级、MAC地址或是通过掩码指定的多个优先级。
对单位时间内未超出流量限制和单位时间内超出流量限制的报文可采取不同的处理。
请在系统视图下进行下列配置。
表2-1定义规则
操作
命令
定义CAR规则
qoscarlcarl-index{precedenceprecedence-value|mac
mac-address}
删除CAR规则
undoqoscarlcarl-index
进入ACL配置视图
aclacl-number[match-orderconfig|auto]
配置访问控制列表
rule{normal|special}{permit|deny}
pro-number
[source
source-addrsource-wildcard|any]
[destinationdest-addrdest-wildcard|any][source-port
operatorport1[port2]][destination-portoperatorport1
[port2]][icmp-typeicmp-typeicmp-code][logging]
缺省情况下,未定义任何形式的规则。
在创建CAR规则时,需要注意的是:
对于同一carl-index,只能定义一条CAR规则,后定义的CAR规则将覆盖原来定义的CAR规则,但可定义多条不同carl-index的CAR规则。
在配置CAR规则之前,快速转发功能应当禁止。
2.在接口上应用CAR策略
在接口上应用CAR策略时,它可同时或分别作用于接口的输入和输出两个方向,对符合CAR规则或ACL规则的报文进行限速。
请在接口视图下进行下列配置。
表2-2在接口上应用CAR策略
配置接口应用CAR策略或ACL
qoscar{inbound|outbound}{any|acl
acl-index
|carlcarl-index}circommitted-ratecbsburst-sizeebs
excess-burst-sizeconformactionexceedaction
取消接口应用CAR策略或ACL
undoqoscar{inbound|outbound}{any|acl
acl-index|carlcarl-index}circommitted-ratecbs
burst-sizeebsexcess-burst-sizeconformaction
exceedaction
缺省情况下,未在任何接口上应用CAR策略或ACL。
在一个接口上(inbound加outbound方向),可应用多达100条CAR策略。
在应用策略前,应该先禁止快速转发功能。
3.CAR的显示和调试
表2-3CAR的显示和调试
显示CAR的某条规则或所有规则
displayqoscarl[carl-index]
显示CAR在各接口上的参数设置情况和运行统计信息
displayqoscar[interfacetypenumber]
2.1.3
CAR典型配置举例
1.配置对所有报文应用CAR策略
组网需求
对进入路由器A以太网口0的所有报文应用CAR策略,对满足条件的报文直接进行转发,丢弃不满足条件的报文。
对出路由器A以太网口1的所有报文应用CAR策略,对满足条件的报文直接进行转发,丢弃不满足条件的报文。
组网图
图2-2配置对所有报文应用CAR策略的组网图
配置步骤
配置路由器RouterA:
#对进入路由器A以太网口0的所有报文应用CAR策略
[RouterA-Ethernet0]ipaddress190.0.0.1255.255.255.0
[RouterA-Ethernet0]qoscarinboundanycir8000cbs15000ebs8000conformpassexceeddiscard
#对出路由器A以太网口1的所有报文应用CAR策略
[RouterA-Ethernet1]ipaddress191.0.0.1255.255.255.0
[RouterA-Ethernet1]qoscaroutboundanycir8000cbs15000ebs8000conformpassexceeddiscard
2.配置基于优先级别的CAR策略
对进入路由器A串口0的报文,匹配基于优先级别的CAR策略,对满足条件的报文直接进行转发,对不满足条件的报文丢弃。
对出路由器A串口1的报文,匹配基于优先级别的CAR策略,对满足条件的报文直接进行转发,对不满足条件的报文丢弃。
图2-3配置基于优先级别的CAR策略的组网图
#对进入路由器A串口0、匹配优先级别为1的报文应用CAR策略
[RouterA]qoscarl1precedence1
[RouterA]acl1
[RouterA-acl-1]rulepermitsource10.0.0.00.0.0.255
[RouterA-Serial0]ipaddress10.0.0.1255.255.255.0
[RouterA-Serial0]qoscarinboundacl1cir8000cbs15000ebs8000conformpassexceeddiscard
#对出路由器A串口1、匹配优先级别为2的报文应用CAR策略
[RouterA]qoscarl2precedence2
[RouterA]acl2
[RouterA-acl-2]
[RouterA-acl-2]rulepermitsource10.0.0.00.0.0.255
[RouterA-Serial0]ipaddress11.0.0.1255.255.255.0
[RouterA-Serial0]qoscaroutboundacl2cir8000cbs15000ebs8000conformpassexceeddiscard
3.配置基于MAC地址的CAR策略
对进入路由器A串口0的报文(报文的源地址为00e0.34b0.7676),匹配基于MAC地址的CAR策略,对满足条件的报文修改其优先级值为7后继续发送,对不满足条件的报文丢弃。
图2-4配置基于MAC地址的CAR策略的组网图
#对进入路由器A串口0的报文匹配基于MAC地址的CAR策略
[RouterA]qoscarl1mac00-e0-34-b0-76-76
[RouterA-Serial0]qoscarinboundacl1cir8000cbs15000ebs8000conformpassexceeddiscard
4.配置对匹配ACL规则的报文应用CAR策略
对进入路由器A串口0、匹配特定ACL规则的报文应用CAR策略,对满足条件的报文直接进行转发,对不满足条件的报文丢弃。
对出路由器A串口0、匹配特定ACL规则的报文应用CAR策略,对满足条件的报文直接进行转发,对不满足条件的报文丢弃。
图2-5配置对匹配ACL规则的报文应用CAR规则
#对进入路由器A串口0并匹配ACL的报文应用CAR策略
[RouterA-acl-1]rulepermitsource10.0.0.20.0.0.0
#对出路由器A串口1并匹配ACL的报文应用CAR策略
[RouterA-acl-1]rulepermitsource11.0.0.10.0.0.0
[RouterA-acl-1]rulepermitsource11.0.0.20.0.0.0
2.2
2.2.1
流量整形简介
通用流量整形GTS(GenericTrafficShaping)通过是限制流出某一网络的某一连接流量与突发,使这类报文在某个接口以比较均匀的速度向外发送。
这通常使用缓冲区和令牌桶来完成,令牌桶以来控制发送速度,超过流量的报文放在缓冲区中缓存,以后再定时发送,通过这种方法使报文的速率比较均匀。
GTS对报文的处理过程如下图所示:
图2-6GTS处理过程示意图
若接口不采用rule定义的规则对报文进行分类,则接口只有一个队列;
若GTS采用rule定义的规则对报文进行分类,则为每类流都维护一个独立的队列。
在每个接口,GTS选择下列两种方式之一来处理报文:
对接口所有流进行处理:
此时若接口发送队列为空,且报文在单位时间内的流量未超过限制,报文被立即发送,否则报文进入接口发送缓存队列中。
对接口不同的流进行处理:
将不同的流分别与acl-number进行匹配,当规则匹配并且接口发送队列为空,且报文在单位时间内的流量未超过限制,报文被立即发送,否则报文进入接口发送缓存队列中。
为减少报文的无谓丢失,应在上游路由器出口对报文进行GTS处理,对于超出GTS流量特性的报文,缓存在上游路由器的接口缓冲区中。
当网络拥
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