01-第1章QoS简介

通用路由平台VRP操作手册（QoS）目录i目录第1章QoS简介......................................................................................................................1-11.1概述....................................................................................................................................1-11.2传统的分组投递业务..........................................................................................................1-11.3新业务引发的新需求..........................................................................................................1-11.4拥塞的产生、影响和对策...................................................................................................1-21.4.1拥塞的产生..............................................................................................................1-21.4.2拥塞的影响..............................................................................................................1-31.4.3对策.........................................................................................................................1-31.5几种主要的流量管理技术...................................................................................................1-3通用路由平台VRP操作手册（QoS）第1章QoS简介1-1第1章QoS简介1.1概述服务质量QoS（QualityofService）是各种存在服务供需关系的场合中普遍存在的概念，它评估服务方满足客户服务需求的能力。评估通常不是精确的评分，而是注重分析在什么条件下服务是好的，在什么情况下还存在着不足，以便有针对性地作出改进。在因特网中，QoS所评估的就是网络投递分组的服务能力。由于网络提供的服务是多样的，因此对QoS的评估可以基于不同方面。通常所说的QoS，是对分组投递过程中可为延迟、延迟抖动、丢包率等核心需求提供支持的服务能力的评估。1.2传统的分组投递业务传统的IP网络无区别地对待所有的报文，路由器处理报文采用的策略是先入先出FIFO（FirstInFirstOut），它依照报文到达时间的先后顺序分配转发所需要的资源。所有报文共享网络和路由器的带宽等资源，至于得到资源的多少完全取决于报文到达的时机。这种服务策略称作Best-Effort（尽力而为），它尽最大的努力将报文送到目的地，但对分组投递的延迟、延迟抖动、丢包率和可靠性等需求不提供任何承诺和保证。传统的Best-Effort服务策略只适用于对带宽、延迟性能不敏感的、文件传输、E-Mail等业务。1.3新业务引发的新需求随着计算机网络的高速发展，越来越多的网络接入因特网。Internet无论从规模、覆盖范围和用户数量上都拓展得非常快。越来越多的用户使用Internet作为数据传输的平台，开展各种应用。同样地，服务提供商也希望通过新业务的开展来增加收益。除了传统的、E-Mail、FTP应用外，用户还尝试在Internet上拓展新业务，比如远程教学、远程医疗、可视电话、电视会议、视频点播等。企业用户也希望通通用路由平台VRP操作手册（QoS）第1章QoS简介1-2过VPN技术，将分布在各地的分支机构连接起来，开展一些事务性应用：比如访问公司的数据库或通过Telnet管理远程设备。这些新业务有一个共同特点，即对带宽、延迟、延迟抖动等传输性能有着特殊的需求。比如电视会议、视频点播需要高带宽、低延迟和低延迟抖动的保证。事务处理、Telnet等关键任务虽然不一定要求高带宽，但非常注重低延迟，在拥塞发生时要求优先获得处理。新业务的不断涌现对IP网络的服务能力提出了更高的要求，用户已不再满足于能够简单地将报文送达目的地，而是还希望在投递过程中得到更好的服务，诸如支持为用户提供专用带宽、减少报文的丢失率、管理和避免网络拥塞、调控网络的流量、设置报文的优先级。所有这些，都要求网络应当具备更为完善的服务能力。1.4拥塞的产生、影响和对策传统网络所面临的服务质量问题，主要是由网络拥塞引起的。所谓拥塞，是指由于供给资源的相对不足而造成服务速率下降（引入了额外的延迟）的一种现象。1.4.1拥塞的产生在因特网分组交换的复杂环境下，拥塞极为常见。以下图中的两种情况为例：100M10M100M100M100M100M不同速率接口流量的拥塞相同速率接口流量的拥塞图1-1流量拥塞示意图(1)分组流从高速链路进入路由器，由低速链路转发出去。(2)分组流从相同速率的多个接口同时进入路由器，由一个相同速率的接口转发出去。如果流量以线速到达，那么就会遭遇资源的瓶颈而导致拥塞。不仅仅是链路带宽的瓶颈会导致拥塞，任何用以正常转发处理的资源的不足，如可分配的处理器时间、缓冲区、内存资源的不足，都会造成拥塞。此外，在某个时间通用路由平台VRP操作手册（QoS）第1章QoS简介1-3内对所到达的流量控制不力，使之超出了可分配的网络资源，也是引发网络拥塞的一个因素。1.4.2拥塞的影响拥塞有可能会引发一系列的负面影响：拥塞增加了报文传输的延迟和延迟抖动。过高的延迟会引起报文重传。拥塞使网络的有效吞吐率降低，造成网络资源的损害。拥塞加剧会耗费大量的网络资源（特别是存储资源），不合理的资源分配甚至可能导致系统陷入资源死锁而崩溃。可见，拥塞使流量不能及时获得资源，是造成服务性能下降的源头，然而在分组交换以及多用户业务并存的复杂环境下，拥塞又是常见的，因此必须慎重加以对待。1.4.3对策增加网络带宽是解决资源不足的一个直接途径，然而它并不能解决所有导致网络拥塞的问题。解决网络拥塞问题的一个更有效的办法是增加网络层在流量控制和资源分配上的功能，为有不同服务需求的业务提供有区别的服务，正确地分配和使用资源。在进行资源分配和流量控制的过程中，尽可能地控制好那些可能引发网络拥塞的直接或间接因素，减少拥塞发生的概率；并在拥塞发生时，依据业务的性质及其需求特性权衡资源的分配，将拥塞对QoS的影响减到最小。1.5几种主要的流量管理技术流分类、流量监管、流量整形、拥塞管理和拥塞避免是构造有区别地实施服务的基石，它们主要完成如下功能：流分类：依据一定的匹配规则识别出对象。流分类是有区别地实施服务的前提。流量监管：对进入路由器的特定流量的规格进行监管。当流量超出规格时，可以采取限制或惩罚措施，以保护运营商的商业利益和网络资源不受损害。流量整形：一种主动调整流的输出速率的流控措施，通常是为了使流量适配下游路由器可供给的网络资源，避免不必要的报文丢弃和拥塞。拥塞管理：网络拥塞时必须采取的解决资源竞争的措施。通常是将报文放入队列中缓存，并采取某种调度算法安排报文的转发次序。通用路由平台VRP操作手册（QoS）第1章QoS简介1-4拥塞避免：过度的拥塞会对网络资源造成损害。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，通过调整流量来解除网络的过载。在这些流量管理技术中，流分类是基础，它依据一定的匹配规则识别出报文，是有区别地实施服务的前提；而流量监管、流量整形、拥塞管理和拥塞避免从不同方面对网络流量及其分配的资源实施控制，是有区别地提供服务思想的具体体现。一般情况下，QoS执行以下功能：流分类和标记流量监管和流量整形拥塞管理拥塞避免