智聯(lián)物聯(lián)技術(shù)分享之QoS配置

QoS（服務(wù)質(zhì)量）用于為不同的流量提供不同的優(yōu)先級，以控制延遲和抖動，并降低丟包率。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)過載或擁塞時，QoS可以確保關(guān)鍵業(yè)務(wù)流量的正常傳輸，QoS（服務(wù)質(zhì)量）不是一個技術(shù)，是多個技術(shù)的組合。

QoS是用于控制網(wǎng)絡(luò)中的帶寬，延遲，抖動和數(shù)據(jù)包丟失的技術(shù)的組合。所有QoS機制均設(shè)計為影響至少一個或所有上述功能。

影響網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的四個主要因素包括：

帶寬：網(wǎng)絡(luò)最熟悉的因素是帶寬，它是網(wǎng)絡(luò)鏈路上可用容量的度量，即鏈路的寬度。通常以每秒位數(shù)（bps）為單位。

延遲：也稱為延遲，延遲處理的是數(shù)據(jù)包從發(fā)送方到接收方所花費的時間。當(dāng)然，延遲越大，網(wǎng)絡(luò)“似乎”就越慢。延遲通常以毫秒（ms）為單位。

抖動：這是數(shù)據(jù)包之間延遲變化的一種度量。例如，如果一個數(shù)據(jù)包從A點到達B點需要30ms（即延遲），而另一個數(shù)據(jù)包從同一點A到達B點則需要40ms，則抖動為10ms（即40ms–30ms）。

丟包：當(dāng)數(shù)據(jù)包通過網(wǎng)絡(luò)“飛行”時，其中一些可能會丟失，即無法到達目的地。

Classification and marking mechanisms分類和標(biāo)記機制

Policing and shaping mechanisms監(jiān)管和整形機制

Congestion management mechanism擁塞管理機制

Congestion avoidance mechanism擁塞避免機制

從入口接口進入系統(tǒng)后，對數(shù)據(jù)包進行分類和標(biāo)記。在此過程中，監(jiān)管機制將丟棄某些數(shù)據(jù)包。然后，將根據(jù)其標(biāo)記再次對數(shù)據(jù)包進行分類。擁塞管理和擁塞避免機制為不同類型的數(shù)據(jù)包賦予不同的優(yōu)先級，以便在網(wǎng)絡(luò)擁塞的情況下，具有較高優(yōu)先級的數(shù)據(jù)包可以更早地通過網(wǎng)關(guān)。最后，系統(tǒng)將從出口接口發(fā)送經(jīng)過QoS機制處理過的數(shù)據(jù)包。

擁塞管理

?First-In-First-Out (FIFO)

?Priority Queuing (PQ)

?Custom Queuing (CQ)

?Weighted Fair Queuing (WFQ)

?Class-Based Weighted Fair Queuing (CBWFQ)

?Low-Latency Queuing (LLQ)

1、FlFO（先進現(xiàn)出隊列）

先進先出隊列(First In First Out Queuing,簡稱FIFO)不對報文進行分類，當(dāng)報文進入接口的速度大于接口能發(fā)送的速度時，F(xiàn)IFO按報文到達接口的先后順序讓報文進入隊列，同時，F(xiàn)IFO在隊列的出口讓報文按進隊的順序出隊，先進的報文將先出隊，后進的報文將后出隊。

2、PQ (優(yōu)先隊列）----低優(yōu)先級可能會“餓死”

PQ使用了4個子隊列，優(yōu)先級分別是high，medium，normal，low。PQ會先服務(wù)高優(yōu)先級的子隊列，若高優(yōu)先級子隊列里沒有數(shù)據(jù)后，再服務(wù)中等優(yōu)先級子隊列，依次類推。

如果PQ正在服務(wù)中等優(yōu)先級子隊列，但是高優(yōu)先級里又來了數(shù)據(jù)包，則PQ會中斷中等優(yōu)先級子隊列的服務(wù)，轉(zhuǎn)而服務(wù)高優(yōu)先級子隊列。每一個子隊列都有一個最大隊列深度(queue-size)，如果達到了最大隊列深度，則進行尾丟棄。

3、CQ（用戶自定義隊列）---不同優(yōu)先級獲得不同的帶寬---避免低優(yōu)先級“餓死”

CQ最多可包含16個組(即group-number的取值范圍為1～16)，在每個組中指明了什么樣的數(shù)據(jù)包進入什么樣的隊列、各隊列的長度和每次輪詢各隊列所能連續(xù)發(fā)送的字節(jié)數(shù)等信息。CQ對報文進行分類，將所有報文分成最多至17類，分別屬于CQ的17個隊列中的一個，然后，按報文的類別將報文進入相應(yīng)的隊列。

CQ的17個隊列中，0號隊列是PQ隊列，路由器總是先把0號隊列中的報文發(fā)送完，然后才處理1到16隊列中的報文，所以0號隊列一般作為系統(tǒng)隊列把實時性要求高的交互式協(xié)議報文放到0號隊列。1到16號隊列可以按用戶的定義分配它們能占用接口帶寬的比例，在報文出隊的時候，CQ按定義的帶寬比例分別從1到16號隊列中取一定量的報文在接口上發(fā)送出去。其中，按帶寬比例分別發(fā)送的實現(xiàn)過程是這樣的，16個普通隊列采用輪詢的方式進行調(diào)度，當(dāng)調(diào)度到某一個隊列時，從這個隊列取出一定字節(jié)數(shù)的報文發(fā)送，用戶通過指定這個字節(jié)數(shù)，就可以控制不同隊列之間的帶寬分配比例。

4、WFQ（加權(quán)公平隊列）---相比于CQ不用手工分類

WFQ是一個復(fù)雜的排隊過程，可以保證相同優(yōu)先級業(yè)務(wù)間公平，不同優(yōu)先級業(yè)務(wù)間加權(quán)。隊列的數(shù)目可預(yù)先配置，范圍是(16-4096)。

WFQ，在保證公平(帶寬、延遲)的基礎(chǔ)上體現(xiàn)權(quán)值，權(quán)值大小依賴于JP報文頭中攜帶的IP優(yōu)先級(Precedence)。WFQ對報文按流進行分類(相同源IP地址，目的IP地址，源端口號，日的端口號，協(xié)議號，Precedence的報文屬于同一個流)，每一個流被分配到一個隊列，該過程稱為散列。WFQ入隊過程采用HASH算法來自動完成，盡量將不同的流分入不同的隊列。在出隊的時候，WFQ按流的優(yōu)先級(precedence)來分配每個流應(yīng)占有出口的帶寬。優(yōu)先級的數(shù)值越小，所得的帶寬越少。優(yōu)先級的數(shù)值越大，所得的帶寬越多。這樣就保證了相同優(yōu)先級業(yè)務(wù)之間的公平，體現(xiàn)了不同優(yōu)先級業(yè)務(wù)之間的權(quán)值。

5、CBWFQ（基于類的加權(quán)公平隊列）

CBWFQ通常使用ACL定義數(shù)據(jù)流類別，并將注入寬帶和隊列限制等參數(shù)應(yīng)用于這些類別。CBWFQ是網(wǎng)絡(luò)中的一個隊列配置方案，其允許通信基于標(biāo)準(zhǔn)分類，例如訪問控制列表，輸入界面名，協(xié)議和服務(wù)質(zhì)量（QoS）標(biāo)志。CBWFQ擴展了加權(quán)公平隊列WFQ功能的標(biāo)準(zhǔn)來提供自定義通信類型支持。

6、LLQ（低延遲隊列）

LLQ為基于類別的加權(quán)公平排隊（CBWFQ）提供絕對優(yōu)先排隊功能，減少了語音會話的抖動。LLQ相當(dāng)于CBWFQ加上一個嚴(yán)格優(yōu)先級隊列，該隊列優(yōu)先級高于其他所有隊列，非常適合時延敏感性應(yīng)用。LLQ的嚴(yán)格優(yōu)先級隊列是一個有最小保證帶寬的優(yōu)先級隊列，出現(xiàn)擁塞時，該隊列的數(shù)據(jù)量不能超過所允許的帶寬，否則會被丟棄。

LLQ具有CBWFQ的所有優(yōu)點，包括自定義流量類別，為每種類別的流量提供帶寬保證，并且可以在所有類別的隊列上應(yīng)用WRED。（嚴(yán)格優(yōu)先級隊列除外）

對于LLQ和CBWFQ來說，任何沒有被顯示分類的流量都被認為class-default流量，可以將class-default流量類別隊列由FIFO改為WFQ，需要時也可以用WRED。

LLQ最大優(yōu)勢是可以為時延和抖動敏感型應(yīng)用的流量提供一個或多個有帶寬保證的嚴(yán)格優(yōu)先級隊列，LLQ并不局限于特定平臺或傳輸介質(zhì)。