第13章QoS技术

版权所有2008，迈普（四川）通信技术有限公司，保留所有权利第13章QoS技术本章主要讲述基于端口的QoS技术及其应用。本章主要内容：优先级映射队列调度模式丢弃模式速率限制流量整形13.1优先级映射本节主要讲述优先级映射的原理。本节主要内容：相关术语解析介绍典型应用13.1.1相关术语解析1、8021.p优先级：802.1p优先级位于二层报文头部，适用于不需要分析三层报头，而需要在二层环境下保证QoS的场合。如图23.1所示，4字节的802.1Q标签头包含了2字节的TPID（TagProtocolIdentifier，标签协议标识，取值为0x8100）和2字节的TCI（TagControlInformation，标签控制信息），下图显示了802.1Q标签头的详细内容。版权所有2008，迈普（四川）通信技术有限公司，保留所有权利图13-1带有802.1Q标签头的以太网帧图13-2802.1Q标签头在图23-2中，TCI中Priority字段就是802.1p优先级。它由3个bit组成，取值范围为0～7。之所以称此优先级为802.1p优先级，是因为有关这些优先级的应用是在802.1p规范中被详细定义。2、DSCP优先级：RFC2474重新定义了IP报文头部的ToS域，称之为DS域，其中DSCP（DifferentiatedServicesCodePoint，差分服务编码点）优先级用该域的前6个bit（0～5bit）表示，取值范围为0～63，后2bit（6、7bit）是保留位。如图23.3所示：图13-3DS域3、本地优先级：交换机为报文分配的具有本地意义的优先级，默认情况下对应于丢弃优先级。充当DSCP或者802.1p优先级到丢弃优先级的中介角色。版权所有2008，迈普（四川）通信技术有限公司，保留所有权利4、丢弃优先级：交换机在丢弃报文时的参考优先级，其对应于出端口队列，默认情况下即队列调度采用严格优先级时，拥塞发生时优先级越小越优先丢弃。13.1.2介绍迈普S3400系列交换机支持四类优先级映射：将报文的本地优先级映射到丢弃优先级；将报文的DSCP映射到本地优先级；根据报文的DSCP值重新标记DSCP值；将报文的802.1p优先级映射到本地优先级。报文进入交换机以后根据其802.1p优先级或者dscp映射到本地优先级，再由本地优先级映射到丢弃优先级将其入队（丢弃优先级和cos队列一一对应）。同时配置dscp到内部优先级映射和802.1p优先级到本地优先级时，后者优先级高，即由802.1p值映射本地优先级。13.1.3典型应用图13-4优先级映射应用图解：pc1、pc2、pc3、pc4同时接入交换机，它们上运行不同的服务。根据其服务所要求的时延高低为其版权所有2008，迈普（四川）通信技术有限公司，保留所有权利分配不同的802.1p优先级。则四台pc产生的报文进入交换机后，根据其802.1p优先级映射到本地优先级，再又本地优先级映射到不同的丢弃优先级后入队。交换机优先发送丢弃优先级低的队列的报文，即队列7的报文。13.2队列调度模式本节主要介绍基于端口队列的调度模式。本届主要内容：相关术语解析介绍典型应用13.2.1相关术语解析1、SP：即严格优先级（StrictPriority），是队列调度算法的一种。SP严格按照优先级从高到低的次序优先发送较高优先级队列中的分组，当较高优先级队列为空时，再发送较低优先级队列中的分组。队列7优先级最高，队列0优先级最低。2、RR：RoundRobin，基于报文的公平调度，每个队列调度出对一个报文，就转下一个队列。3、WRR：WeightedRoundRobin，基于报文的加权调度，可以配置每个队列调度出多少个报文，就转下一个度列。配置为0时表示严格优先级队列。4、WDRR：WeightedDeficitRoundRobin，该算法基于两个变量：配额（quantum）和余额（creditcounter），配额代表权重，以字节为单位，是可配置的参数，余额用来表示配额的积累和消耗情况，是状态参数，不可配置。初始状态下，每个队列的余额等于其配额，当队列每发送一个报文的时候，余额就减去这个报文的字节数，当余额低于0的时候就停止这个队列的调度。当所有队列都停止调度的时候就为所有队列补充配额。权重N的范围为0～127，权重为N表示配额是（N*MTU_QUANTA）字节，N为0表示严格优先级。版权所有2008，迈普（四川）通信技术有限公司，保留所有权利13.2.2介绍每个端口有8个输出队列，可以采用如下几种调度策略：SP,RR,WRR,WDRR。13.2.2.1队列调度模式要点在WRR和WDRR中配置某个队列权重为0时，表示该队列按严格优先级进行调度，其表现为该队列具有最高优先级。13.2.3典型应用图13-5调度模式图解：局域网中的设备通过交换机port0/0连接到外部网络。局域网中的设备所发报文按照优先级映射等规则映射到port0/0的输出队列中。假设队列0、6、7队列所需要发送的报文具有很高的实时性要求，其余队列具有相同的优先级。则可配置port0/0按WRR方式调度，且配置0、6、7队列权重为0，则此三队列按严格优先级调度，优先转发报文。13.3丢弃模式本节主要介绍端口的丢弃模式。本节主要内容：相关术语解析介绍典型应用版权所有2008，迈普（四川）通信技术有限公司，保留所有权利13.3.1相关术语解析sRED：Simplerandomearlydetection是一种简单的随机早期丢弃算法，它在队列满之前就开始丢弃某种颜色的报文。sRED有两个队列门限，低门限和高门限，每次收到一个报文要入队的时候，检查当前的队列深度，如果队列深度低于低门限，那么这个报文就入队，如果队列深度高于高门限，那么这个报文就丢弃，如果队列深度位于低门限和高门限之间，那么就根据所配置的丢弃几率来决定这个报文是否要被丢弃。13.3.2介绍每个端口支持两种丢弃模式：TailDrop和sRED。可以分别进行配置。当丢弃模式为sRED时黄色报文和红色报文的丢弃几率可以配置，取值范围为0～7。丢弃几率所对应的百分比0100%（全丢弃）16.25%23.125%31.5625%40.78125%50.390625%60.1953125%70.09765625%表1丢弃几率与百分比的对应关系13.3.3典型应用版权所有2008，迈普（四川）通信技术有限公司，保留所有权利图13-6丢弃模式图解：局域网中的设备通过交换机port0/0连接到外部网络。局域网中的设备所发报文按照优先级映射等规则映射到port0/0的输出队列中。默认情况下当网络出现拥塞时，将对超多队列的报文进行丢弃，这样对后面产生的报文极不公平。故可在端口上配置sRED丢弃模式。在网络未出现拥塞前丢弃按几率丢弃红色黄色报文。13.4速率限制基于端口的输入方向提供粒度为64Kbit/s的速率限制，超速的流量将被丢弃。配置参数为带宽门限（Kbit，64K为最小粒度），及突发流量（字节）。突发流量粒度为4k字节。使用端口限速，使进入网络的流量比较均匀。从源头防止网络拥塞的产生。13.5流量整形流量整形有两种：基于端口的流量整形基于端口的输出方向流量整形，使报文以比较均匀的速度发送出去。配置参数为带宽设置（Kbit，64K为最小粒度），以及突发流量（字节）。突发流量粒度为4k字节。基于端口队列的流量整形基于端口队列的输出方向流量整形，使报文以比较均匀的速度发送出去。配置参数为队列号，承诺版权所有2008，迈普（四川）通信技术有限公司，保留所有权利信息速率，承诺突发性大小，峰值突发性大小，峰值信息速率。其中承诺信息速率和峰值信息速率的粒度均为64kbit/s；承诺突发性大小和峰值突发性大小的粒度为4k字节。交换机会根据经过队列流量大小和cir，pir的关系，将队列分为三类，优先调度队列流量小于cir的队列，其次是流量大小在cir和pir之间的队列，最后是流量大于pir的队列。