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QOS详解

作者:高考题库网
来源:https://www.bjmy2z.cn/gaokao
2021-02-11 15:14
tags:

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2021年2月11日发(作者:wee)


QOS


详解



相关协议



1) 802.1Q Virtual Bridged Local Area Networks


2) MEF5 Traffic Management


3) MEF10.2 Ethernet Services Attributes


4) RFC2697


srTCM - Single Rate Three Color Marker


5) RFC2698 trTCM - Two Rate Three Color Marker




服务模型



通常


QoS


提供以下三种服务模型(服务模型,是指一组端到端的


QoS


功能):



1)Best- Effort service


(尽力而为服务模型)



2)Integrated service


(综合服务模型, 简称


IntServ




3)Differentiated service


(区分服 务模型,简称


DiffServ




Best-Effort


服务模型,网络尽最大的可能性来发送 报文。但对时延、可靠性等


性能不提供任何保证。



Best-Effort


服务是现在


I nternet


的缺省服务模型,它适用于绝大多数网络应


用, 如


FTP



E-Mail


等,它通过


FIFO


队列来实现。

< br>


IntServ


服务模型,在发送报文前,需要向网络 申请特定的服务。



这个请求是通过信令


RSVP(Resource Reservation Protocol)


来完成的。


< /p>


DiffServ


服务模型,网络不需要为每个流维护状态,它根 据每个报文的差分服


务类,来提供特定的服务。




QoS


技术包括流分类、

< p>
流量监管、


流量整形、


接口限速、


拥塞管理、


拥塞避免等。



流 分类:


采用一定的规则识别符合某类特征的报文,


它是对网络业 务进行区分服


务的前提和基础。



流量 监管:


对进入或流出设备的特定流量进行监管。


当流量超出设定 值时,


可以


采取限制或惩罚措施,


以保 护网络资源不受损害。


可以作用在接口入方向和出方


向。



流量整形:


一种主动调整流的输出速率的流 量控制措施,


用来使流量适配下游设


备可供给的网络资源,避免 不必要的报文丢弃和延迟,通常作用在接口出方向。



拥塞管理 :


就是当拥塞发生时如何制定一个资源的调度策略,


以决定报文 转发的


处理次序,通常作用在接口出方向。


< br>拥塞避免:


监督网络资源的使用情况,


当发现拥塞有加剧 的趋势时采取主动丢弃


报文的策略,通过调整队列长度来解除网络的过载,通常作用在接 口出方向。




QoS


策略包含了三个要素:类、流行为、策略。



用户可以 通过


QoS


策略将指定的类和流行为绑定起来,灵活地进行


QoS


配置。



用 户可以通过命令定义一系列的规则来对报文进行分类。


同时用户可以指定规则

< p>
之间的关系:


and


或者


or




流行为用来定义针对报文所做 的


QoS


动作。


用户可以通过命令在一 个流行为中定


义多个动作。



策略用来 将指定的类和流行为绑定起来,


对分类后的报文执行流行为中定义的动

< br>作。用户可以在一个策略中定义多个类与流行为的绑定关系。




1.


流分类


(Traffic Classification)


流分类策略除可以包括


IP


报文的


IP


优先级或


DSCP

值、


802.1Q



VLAN


Priority


Code Point (PCP)


值等带内信令,还可以包括输入接口、源


IP


地址、目的


IP


地址、


MAC


地址、


IP


协议或应用程序的端口号等。




(1)


基于


IP


优先级的业务分类



IPv4


报文在


IP


报文头的


T oS(Type of Service)


域中定义了


8



IP


业务类型。




(2)


基于


DSCP(Differentiated Services Codepoint)


的业务分类



DiffServ


模型定义了


64


种业务类型。



(3)


以太网


QoS


业务分类



802.1Q VLAN Tag



P CP


字段


(3Bit)


定义了以下


8



Traffic types




========== =============================================


Traffic Types







Acronym


Priority


协议举例








业务


特征



Network Control





NC





7





BGP, PIM, SNMP


网络维护与


管理报文的可靠传输,要求低丢包率



InternetWork


Control


IC





6





STP,


OSPF,


RIP



大型网络中


区分于普通流量的网络协 议控制报文



Voice











VO




5





SIP, MGCP





适用于


语音业务,一般要求时延小于


10 ms


Video











VI




4






RTP








适用


于视频业务,一般要求时延小于


100 ms


Critical


Applications




CA




3





NFS,


SMB,


RPC




适用于


要求确保最小带宽的业务



Excellent Effort






EE




2





SQL









用于< /p>


一般的信息组织向最重要的客户发送信息



Best Effort








BE




0(default) HTTP, IM, X11





缺省


业务 类型,只要求



尽力而为



的服务质量



Background







BK




1






FTP, SMTP





适用于不


影响用户或关键应用的批量传输业务



=========== ============================================


关于


Traffic


Type



Priority


的默认对应关系,


注意由于缺省的发送


Priority


是< /p>


0


,缺省的


Traffic Type



Best Effort


,所以


Best Effort

< br>的


Priority



0



(The default priority used for transmission by end stations is 0.


Changing this default would result in confusion and likely in


interoperability


problems.


At


the


same


time,


the


default


traffic


type


is


definitely Best Effort.


0


is thus


used


both for default


priority and for


Best


Effort,


and


Background


is


associated


with


a


priority


value


of


1.


This


means


that


the


value


1


effectively


communicates


a


lower


priority


than


0.)




802.1Q


推荐的


Traffic Type


到队列的映射关系的映射关系定义。



Number of queues / Traffic types


1



{Best Effort, Background, ..., Network Control}


2



{Best


Effort,


Background,


Excellent


effort,


Critical


Applications}





{Voice, Video, Internetwork Control, Network Control}


3



{Best


Effort,


Background,


Excellent


effort,


Critical


Applications}





{Voice, Video}





{Network Control, Internetwork Control}


4



{Best Effort, Background}





{Critical Applications, Excellent effort}





{Voice, Video}





{Network Control, Internetwork Control}


5



{Best Effort, Background}





{Critical Applications, Excellent effort}





{Voice, Video}





{Internetwork Control}





{Network Control}


6



{Background}





{Best Effort}





{Critical Applications, Excellent effort}





{Voice, Video}





{Internetwork Control}





{Network Control}


7



{Background}





{Best Effort}





{Excellent effort}





{Critical Applications}





{Voice, Video}





{Internetwork Control}





{Network Control}


8



{Background}





{Best Effort}





{Excellent effort}





{Critical Applications}





{Video}





{Voice}





{Internetwork Control}





{Network Control}


2


.流量监管


(Traffic Policing)



约定访问速率(


Committed Access Rate: CAR




采用令牌桶(


Token Bucket


)对流量的规格进行评估。


< br>令牌桶可以看作是一个存放一定数量令牌的容器。


系统按设定的速度向桶中放置< /p>


令牌,当桶中令牌满时,多出的令牌溢出,桶中令牌不再增加。



每到达一个报文就进行一次评估。每次评估,如果桶中有足够的令牌可供使用,


则说明流量控制在允许的范围内,


此时要从桶中取走与报文转发权限相当 的令牌


数量;否则说明已经耗费太多令牌,流量超标了。





MEF


制定了


Bandwidth Profile parameters .


1)Committed Information Rate(CIR)


,承诺信息速率,单位


bits/


秒,正常情


况下业务的平均速率,


>=0




2)Committed Burst Size(CBS)

< p>
,承诺突发长度,单位


bytes


,正常情况下业 务


的突发报文大小,



CIR


大于


0



CBS


必须大于或等于业务中最大报文长度


(MTU)




3)Excess Information Rate(EIR)


,扩展信息速率,单位


bits/


秒,业务可以


占用的扩展带宽,


>=0




4)Excess Burst Size(EBS)


,扩展突发长度,单位


bytes


,占用扩展带宽的业


务的突发报文大小,当


E IR


大于


0



EBS


必须大于或等于业务中最大报文长度。



5)Coupling Flag(CF)


,耦合标志,一个


bool


型参数,取值为


0

< p>


1




6)Color Mode(CM)


,颜色识别模式,只有两个取值,


color- blind


或者


color- aware




每个从


UNI


进入的业务报文都会依照带宽限制的执行准则 根据一定的带宽限制


算法被判断、标记不同的服务级别:绿色、黄色或者红色。



CIR


是业务帧根据业务性能进行传递的平均 速率,


CIR


必须大于等于


0



把和


CIR


一致的业 务帧标记为绿色。


平均速率超过


CIR


的业务帧与


CIR


不一致,


可以把它< /p>


们标记为黄色


(


如果

EIR



0)


,也可以丢弃


(


如果


EIR


等于< /p>


O)



CIR



0


意味着


业务供应商没有提供带宽或者 没有为传递用户业务帧提供性能保证。


这就是通常


所说的



尽力而为



业务,


此时所有的业务帧都被标记为黄色。



O< /p>



CIR


可以定


义为小于或者等于


UNI(User Network Interface)


速率。如果在


UNI


上应用多个


带宽轮廓,那么每个带宽轮廓的


CIR


值的总和必须小 于或者等于


UNI


速率。


< p>
CBS


是和


CIR


一致的 业务帧的最大字节数。


CBS


的值和应用的类型或者业务支持< /p>


的的流量有关系。例如,对于一个支持具有突发性的基于


TCP< /p>


的数据应用来讲,


CBS


会远远大于支持 速率比较恒定的基于用户数据报协议


(UDP)


的应用的业务,


例如


VoIP




EIR


定义了大于等于


CIR


的可以进入供应商网络的业务帧。


注意这些业务帧和


CIR


不一致因此它会没有任何性能保证地进行传递。


EBS


是指和


EIR


一致的业务帧最< /p>


大的字节数。



EIR

< br>一致的业务帧被标记为黄色。


平均速率大于


EIR


的业务帧属


于和


EIR


不一致的业务帧被标记为红色,会被丢弃。



从用户的角度, 带宽轮廓定义了在


UNI


允许进入供应商网络的满足

< p>


承诺信息速



(CIR)


以及



超额信息速率

(EIR)


的以太网业务帧。允许没有超过



承诺



信息


速率的业务帧进入供 应商网络并且根据业务性能指标进行传递,


需要承诺保证这


部分 报文的服务质量


,


例如时延、


丢失率以 及可用性等。


这些业务帧属于



轮廓内< /p>



或者和带宽轮廓



一致的



业务帧。到达时高于


CIR


但是没有超出


EIR


的业务帧


也允许进入网络,


但是不承诺这部分报文的服务质量,


报文的延迟、


抖动可能很


大,甚至会被大量丢弃。这些业务帧 属于



轮廓外



或 者和带宽轮廓



不一致的



业务帧。




MEF


规定的


Bandwidth Profile


算法如下:




但事实上上述算法只是一套理论上的执行过程,


实际的网络设备或许 无法完全按


照上述过程执行,


所以只要设备能够使执行结果和上 述算法的结果近似即可。



样我们可以用两个简单的公式来实现 类似的效果,


即在任何时间段


ti



tj


内:



进入


U NI


的绿色报文数量不超过


WG


,其中


WG≥Bc(ti)+CIR×(


tj



ti


);



进入


UNI


的黄色报文数量不超过


WY


,其中


WY≥Be(ti)+EIR×(


tj



ti


);


针对黄色报文的带宽限制方式有两种,


CF


标志位的作用就是确定该


UNI


使用哪


一种。具体来说,当


CF


位被置

0


的情况下,黄色报文的长期平均进入速率只要


不超过


EIR


即可;当


CF


被置


1


的情况下,黄色报文的长期平均进入速率被限制



CIR+EIR


减去绿色报文的进入速率。


不管采用那种方式,


黄色报文的突发速率


总不超过


EBS



(The Coupling Flag CF is set to either 0 or 1. The choice


of


the


value


for


CF


has


the


effect


of


con-trolling


the


volume


of


the


Service


Frames


that


are


declared


Yellow.


When


CF


is


set


to


0,


the


long


term


average


bit rate of Service Frames that are declared Yellow is bounded by EIR.


When


CF


is


set


to


1,


the


long


term


average


bit


rate


of


Service


Frames


that


are declared Yellow is bounded by CIR + EIR depending on volume of the


offered Service Frames that are declared Green. In both cases the burst


size of the Service Frames that are declared Yellow is bounded by EBS.)


简单来 讲,


CF



1


等同于


C


桶溢出的令牌可以加到


E


桶。





RFC


2697 srTCM


单速 率三色标记指定


3


个参数:承诺信息速率


CIR


、承诺突发


尺寸


CBS < /p>


和超额突发尺寸


EBS



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