常用的QoS技術(shù)如何解決網(wǎng)絡(luò)延遲和阻塞

? ? 01、QoS，提升網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的神器

QoS（Quality of Service，服務(wù)質(zhì)量）指一個(gè)網(wǎng)絡(luò)能夠利用各種基礎(chǔ)技術(shù)，為指定的網(wǎng)絡(luò)通信提供更好的服務(wù)能力，是網(wǎng)絡(luò)的一種安全機(jī)制， 是用來(lái)解決網(wǎng)絡(luò)延遲和阻塞等問(wèn)題的一種技術(shù)。

QoS的保證對(duì)于容量有限的網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō)是十分重要的，特別是對(duì)于流多媒體應(yīng)用，例如VoIP和IPTV等，因?yàn)檫@些應(yīng)用常常需要固定的傳輸率，對(duì)延時(shí)也比較敏感。

網(wǎng)絡(luò)資源總是有限的，只要存在搶奪網(wǎng)絡(luò)資源的情況，就會(huì)出現(xiàn)服務(wù)質(zhì)量的要求。

服務(wù)質(zhì)量是相對(duì)網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)而言的，在保證某類業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量的同時(shí)，可能就是在損害其它業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量。

例如，在網(wǎng)絡(luò)總帶寬固定的情況下，如果某類業(yè)務(wù)占用的帶寬越多，那么其他業(yè)務(wù)能使用的帶寬就越少，可能會(huì)影響其他業(yè)務(wù)的使用。

因此，網(wǎng)絡(luò)管理者需要根據(jù)各種業(yè)務(wù)的特點(diǎn)來(lái)對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行合理的規(guī)劃和分配，從而使網(wǎng)絡(luò)資源得到高效利用。

舉個(gè)最接地氣的例子吧，我們每個(gè)人在住宿舍的時(shí)候，都會(huì)遇到一個(gè)情況，就是宿舍只有一個(gè)寬帶，但卻有4-8個(gè)人使用。

如果一個(gè)舍友在打游戲，一個(gè)舍友在下載電影，那剩下的人使用網(wǎng)絡(luò)大概率都是卡死。

QoS 就是解決這個(gè)問(wèn)題的，它可以將帶寬平均分配，比如100M bps分給4個(gè)人，每人25M，它可以根據(jù)每臺(tái)主機(jī)的MAC地址，分配一個(gè)固定的IP地址，然后根據(jù)IP地址不同，分配20M的帶寬。

這樣的話，即使是帶寬擁堵時(shí)，也可以保證每個(gè)主機(jī)25M的帶寬。

當(dāng)然，如果網(wǎng)絡(luò)帶寬空閑時(shí)，你也可以用超過(guò)25M bps的帶寬。

換句話說(shuō)，網(wǎng)絡(luò)限速只發(fā)生在網(wǎng)絡(luò)擁堵時(shí)，保證大家每人25Mbps的保證帶寬。

是不是很好用？

? 02、常用的QoS技術(shù)

在網(wǎng)絡(luò)中的位置

01?流分類

采用一定的規(guī)則識(shí)別符合某類特征的報(bào)文，它是對(duì)網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)進(jìn)行區(qū)分服務(wù)的前提和基礎(chǔ)。

02?流量監(jiān)管

對(duì)進(jìn)入或流出設(shè)備的特定流量進(jìn)行監(jiān)管。當(dāng)流量超出設(shè)定值時(shí)，可以采取限制或懲罰措施，以保護(hù)網(wǎng)絡(luò)資源不受損害?？梢宰饔迷?a target="_blank">接口入方向和出方向。

03?流量整形

一種主動(dòng)調(diào)整流的輸出速率的流量控制措施，用來(lái)使流量適配下游設(shè)備可供給的網(wǎng)絡(luò)資源，避免不必要的報(bào)文丟棄，通常作用在接口出方向。

04?擁塞管理

就是當(dāng)擁塞發(fā)生時(shí)如何制定一個(gè)資源的調(diào)度策略，以決定報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)的處理次序，通常作用在接口出方向。

05?擁塞避免

監(jiān)督網(wǎng)絡(luò)資源的使用情況，當(dāng)發(fā)現(xiàn)擁塞有加劇的趨勢(shì)時(shí)采取主動(dòng)丟棄報(bào)文的策略，通過(guò)調(diào)整隊(duì)列長(zhǎng)度來(lái)解除網(wǎng)絡(luò)的過(guò)載，通常作用在接口出方向。

? 03、Qos的這些用法

別說(shuō)你還不知道

01?分組分類器和標(biāo)記器

網(wǎng)絡(luò)邊界上的路由器根據(jù)TCP/IP分組報(bào)頭中的一個(gè)或多個(gè)字段，使用分類器功能來(lái)標(biāo)記識(shí)別屬于特定通信類的分組，然后用標(biāo)記器功能標(biāo)記已被分類的通信，這是通過(guò)設(shè)置IP優(yōu)先字段或區(qū)分服務(wù)代碼點(diǎn)（DSCP）字段來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

02?通信速率管理

服務(wù)提供商使用控制(policing)功能度量進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)的客戶通信，并將其與客戶的通信配置文件(profile)進(jìn)行比較。

同時(shí)，接入服務(wù)提供商網(wǎng)絡(luò)的企業(yè)可能需要使用通信整形功能 來(lái)度量其所有的通信，并以恒定的速率將它們發(fā)送出去，以符合服務(wù)提供商的控制功能。

令牌桶一種常用的通信度量方案。

03?資源分配

先進(jìn)先出 (FIFO) 調(diào)度是一種被當(dāng)前的 Internet 路由器和交換機(jī)所廣泛采用的傳統(tǒng)排隊(duì)機(jī)制。雖然先進(jìn)先出調(diào)度部署起來(lái)很簡(jiǎn)單，但是在提供 QoS 時(shí)有一些基本的問(wèn)題。

它沒(méi)有提供優(yōu)先級(jí)處理對(duì)延遲敏感的通信并將其移至隊(duì)開(kāi)頭的手段，對(duì)所有的通信都完全同等地對(duì)待，不存在通信區(qū)分或服務(wù)區(qū)分的概念。

對(duì)于提供QoS的調(diào)度算法，至少要能區(qū)分隊(duì)列中的不同分組，并知道每個(gè)分組的服務(wù)等級(jí)。

調(diào)度算法決定接下來(lái)處理隊(duì)列中的哪一個(gè)分組，而流分組獲得服務(wù)的頻度決定了為這個(gè)流分配的帶寬或資源。

04?擁塞避免和分組丟棄策略

在傳統(tǒng)的先進(jìn)先出排隊(duì)技術(shù)中，隊(duì)列管理是這樣實(shí)現(xiàn)的：當(dāng)隊(duì)列中的分組數(shù)量達(dá)到隊(duì)列的最大長(zhǎng)度后，將到達(dá)的分組全部丟棄。

這種隊(duì)列管理技術(shù)叫做尾部丟棄(tail drop), 它只在隊(duì)列完全填滿時(shí)發(fā)出擁塞信號(hào)。

在這種情況下，沒(méi)有使用積極的隊(duì)列管理來(lái)避免擁塞，也沒(méi)有減小隊(duì)列尺寸來(lái)使排隊(duì)延遲最小。

積極的隊(duì)列算法管理使得路由器在隊(duì)列溢出前就可以檢測(cè)到擁塞。

05?QoS信令協(xié)議

RSVP 是在 Internet 上提供端到端 QoS 的 IETF Intserv 體系結(jié)構(gòu)的一部分，它使得應(yīng)用程序可以向網(wǎng)絡(luò)提出每個(gè)流的服務(wù)質(zhì)貫要求。

服務(wù)參數(shù)用來(lái)量化這些要求，供管理控制使用。

06?交換

路由器的主要功能是根據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)表中的信息快速、高效地將所有輸入通信交換到正確的輸 出端口和下一中繼段地址。

傳統(tǒng)的基于緩存的轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制雖然高效，但是由于 它是由通信驅(qū)動(dòng)的，所以存在擴(kuò)展性和性能方面的問(wèn)題，并且在網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定時(shí)會(huì)增加緩存維護(hù)工作，并降低 交換性能。

基于拓?fù)涞霓D(zhuǎn)發(fā)方法通過(guò)建立一個(gè)與路由器路由表完全相同的轉(zhuǎn)發(fā)表，解決了基于緩存的轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制中存在的問(wèn)題。

07?路由

傳統(tǒng)的路由僅僅基于目的地，并且在最短路徑上是根據(jù)路由表來(lái)路由分組的。

對(duì)于某些網(wǎng)絡(luò)情況，這顯得不夠靈活。策略路由是一種 QoS 功能，它使得用戶可以不根據(jù)目的地進(jìn)行路由，而是根據(jù)各種用戶自己可以配置的分組參數(shù)進(jìn)行路由。

當(dāng)前的路由選擇協(xié)議提供了最短路徑路由，它基于量度值（如管理成本、權(quán)重或中繼段數(shù)）來(lái)選擇路由。

分組是根據(jù)路由表被傳輸?shù)?，而?duì)流的要求或路由上可用的資源一無(wú)所知。

QoS 路由則是一種考慮了流的 QoS 要求的路由選擇機(jī)制，它在選擇路由時(shí)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)上可用的資源有一定的了解。

編輯：黃飛

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