PTN产品QoS介绍

©2008HuaweiTechnologiesCo.,Ltd.Allrightsreserved.PTN业务QoS介绍Copyright©2008HuaweiTechnologiesCo.,Ltd.Allrightsreserved.Page1前言QoS（QualityofService,服务质量)就是指网络通信过程中，允许用户业务在丢包率、延迟、抖动和带宽等方面获得可预期的服务水平。本课程介绍了QoS的基本技术原理以及是怎么实现的。Copyright©2008HuaweiTechnologiesCo.,Ltd.Allrightsreserved.Page2目录1.QoS基本概念2.QoS的应用Copyright©2008HuaweiTechnologiesCo.,Ltd.Allrightsreserved.Page3QoS的基本概念报文分类和着色网络拥塞管理网络拥塞避免流量监管和流量整形QoS（QualityofService）技术，顾名思义就是对各种服务提供传输质量保证的技术。任何能够对传输质量进行保证的技术我们都可以称之为QoS技术。QoS旨在针对各种应用的不同需求，为其提供不同的服务质量，例如：提供专用带宽、减少报文丢失率、降低报文传送时延及时延抖动等。为实现上述目的，QoS提供了下述功能：Copyright©2008HuaweiTechnologiesCo.,Ltd.Allrightsreserved.Page4应用场景－带宽限制IP我要100M我要30M我要2M10MCopyright©2008HuaweiTechnologiesCo.,Ltd.Allrightsreserved.Page5QoS三种模型Best-Effort模型：是目前Internet的缺省服务模型，主要实现技术是先进先出队列(FIFO)IntServ模型：业务通过信令向网络申请特定的QoS服务，网络在流量参数描述的范围内，预留资源以承诺满足该请求DiffServ模型：当网络出现拥塞时，根据业务的不同服务等级约定，有差别地进行流量控制和转发来解决拥塞问题Copyright©2008HuaweiTechnologiesCo.,Ltd.Allrightsreserved.Page6Best-Effort模型Best-Effort是单一的服务模型，也是最简单的服务模型。应用程序可任意发送任意报文，不需要事先得到批准或通知网络网络尽最大可能发送这些报文，但对时延，可靠性等性能不提供任何保障Best-Effortservice是目前Internet的缺省服务模型，主要实现技术是先进先出队列(FIFO)Copyright©2008HuaweiTechnologiesCo.,Ltd.Allrightsreserved.Page7IntServ模型为应用提供可控制的、端到端的服务网络单元支持QoS的控制机制应用程序向网络申请特定的QoS服务信令协议在网络中部署QoS请求RSVP是主要使用的信令协议Copyright©2008HuaweiTechnologiesCo.,Ltd.Allrightsreserved.Page8RSVP原理我要预留2Mbps带宽OK！我要预留2Mbps带宽OK！OK！OK！开始通信Copyright©2008HuaweiTechnologiesCo.,Ltd.Allrightsreserved.Page9RSVP的问题要求端到端所有设备支持这一协议网络单元为每个应用保存状态信息，可扩展性差周期性同相邻单元交换状态信息，协议报文开销大不适合在大型网络中应用Copyright©2008HuaweiTechnologiesCo.,Ltd.Allrightsreserved.Page10DiffServ模型DiffServ域（又称DS域）由一组提供相同服务策略，实现相同PHB（Per-HopBehavior）的网络节点（DS节点）组成。DS节点可分为DS边缘节点和DS内部节点。DS边缘节点需要对进入DS域的流量进行分类，对不同类型的业务流量标记不同的PHB服务等级。内部DS节点则基于PHB服务等级进行流量控制。Copyright©2008HuaweiTechnologiesCo.,Ltd.Allrightsreserved.Page11QoS的主要技术分类标记技术：DSCP、IP优先级、802.1P、EXP拥塞管理机制：FIFO、PQ、WFQ、CBWFQ拥塞避免机制：尾丢弃、RED、WRED拥塞调节机制：策略、整形、LRCopyright©2008HuaweiTechnologiesCo.,Ltd.Allrightsreserved.Page12报文分类及标记报文分类及标记是QoS执行服务的基础，分为简单流分类和复杂流分类报文分类使用技术：ACL和IP优先级根据分类结果交给其它模块处理或打标记（着色）供核心网络分类使用ACL,IP优先级Copyright©2008HuaweiTechnologiesCo.,Ltd.Allrightsreserved.Page13流量监管drop令牌桶流分类CAR(CommittedAccessRate):约定访问速率令牌桶算法对流量进行控制整形（shaping）使业务流输出的速率符合业务模型的规定丢弃（dropping）根据特定规则丢弃分组打标记（marking）设置报文的DS域（或IP优先级）Copyright©2008HuaweiTechnologiesCo.,Ltd.Allrightsreserved.Page14流量监管示例没有流量监管有流量监管bpsTimebpsTimeRateLimitRateLimitCopyright©2008HuaweiTechnologiesCo.,Ltd.Allrightsreserved.Page15流量整形队列流分类令牌桶256Kbps128KbpsFR128KbpsGTS(GenericTrafficShaping):解决链路两边的接口速率不匹配对报文的流量进行限制,对超出流量约定的报文进行缓冲流量整形可能会增加延迟令牌Copyright©2008HuaweiTechnologiesCo.,Ltd.Allrightsreserved.Page16流量整形示例没有流量整形使用流量整形bpsTimebpsTimeRateLimitRateLimitCopyright©2008HuaweiTechnologiesCo.,Ltd.Allrightsreserved.Page17物理接口总速率限制LR(LineRate):在一个物理接口上，限制接口发送报文（包括紧急报文）的总速率LR采用了令牌桶进行流量控制,所有经由接口发送的报文首先要经过LR的令牌桶进行处理利用QoS丰富的队列来缓存报文流分类令牌桶256Kbps128KbpsQoS队列Copyright©2008HuaweiTechnologiesCo.,Ltd.Allrightsreserved.Page18拥塞管理网络拥塞时，保证不同优先级的报文得到不同的QoS待遇，包括时延、带宽等。将不同优先级的报文入不同的队列，不同队列将得到不同的调度优先级、概率或带宽保证算法：FIFO（FirstInFirstOut）PQ（PriorityQueue）CQ（CustomQueue）WFQ（WeightedFairQueuing）输出队列流分类Copyright©2008HuaweiTechnologiesCo.,Ltd.Allrightsreserved.Page19先进先出队列FIFO(FirstInFirstOut):算法简单，转发的速度快所有报文统一对待，先进先出，没有任何区别分Internet的默认服务模式－Best-Effort采用的队列策略转发数据包Copyright©2008HuaweiTechnologiesCo.,Ltd.Allrightsreserved.Page20优先队列PQ(Priorityqueuing):优先队列，可以保障高优先级队列的服务质量PQ分为四个队列：High，Medium，Normal，Low较高的优先级的队列优先调度drop流分类MediumNormalHighLowCopyright©2008HuaweiTechnologiesCo.,Ltd.Allrightsreserved.Page21定制队列CQ(Customqueuing):定制队列，用户可配置队列占用的带宽比例关系CQ共分为17个队列:0号队列为系统队列，优先调度;1-16为用户队列，轮询调度各队列在统计规率上满足用户配置的带宽比例drop流分类…Queue0Queue1Queue2Queue16…Copyright©2008HuaweiTechnologiesCo.,Ltd.Allrightsreserved.Page22加权公平队列WFQ(Weightedfairqueuing):加权公平队列，保证相同优先级业务间公平，不同优先级业务间加权最大队列数目可配置(2-256)权值依赖于IP报文头中携带的IP优先级drop流分类…Queue1Queue1Queue2QueueN…N=16,32…2048,4096Copyright©2008HuaweiTechnologiesCo.,Ltd.Allrightsreserved.Page23拥塞避免传统的尾丢包在网络发生拥塞时对报文全部丢弃，并不加以区分TCP慢启动导致全局同步化进行拥塞避免，在网络没有发生拥塞以前根据队列状态进行有选择性的丢包算法：TD、RED、WRED时间t带宽利用率Copyright©2008HuaweiTechnologiesCo.,Ltd.Allrightsreserved.Page24拥塞避免WRED(WeightedRandomEarlyDetection):加权随机早期检测采用随机丢弃的策略，避免了尾部丢弃的方式而引起TCP全局同步根据当前队列的深度来预测拥塞的情况根据优先级定义不同的丢弃策略，定义上限阈值和下限阈值相同的优先级不同的队列，队列长度越长丢弃概率越高drop流分类…Queue1Queue1Queue2QueueN…N=16,32…2048,4096下限阀值上限阀值Copyright©2008HuaweiTechnologiesCo.,Ltd.Allrightsreserved.Page25目录1.QoS基本概念2.QoS的应用Copyright©2008HuaweiTechnologiesCo.,Ltd.Allrightsreserved.Page26PTN产品中QoS的基本概念在配置PTN的QoS策略之前，需要掌握QoS的基本概念以及PTN设备支持的QoS策略。DiffServDiffServ作为一种实现端到端的QoS控制模型，具有实现简单，易于扩展的特点。HQoSPTN设备作为边缘DS节点应用时，支持层次化的QoS（HQoS，HierarchicalQoS）控制。Copyright©2008HuaweiTechnologiesCo.,Ltd.Allrightsreserved.Page27HQoSPTN设备作为边缘DS节点提供了多层次的QoS作用点，实现了HQoS控制功能。与传统的QoS相比，PTN设备提供的HQoS具有以下优点：1.多级的调度机制，实现了基于端口、业务、PW或QinQ的调度，更加细化了QoS的控制粒度。2.多级的流量控制机制，实现了基于端口、业务、PW或QinQ链路的流量控制，更全面地控制业务的QoS质量。3.可配置WFQ、WRED策略，提高QoS控制的灵活性。Copyright©2008HuaweiTechnologiesCo.,Ltd.Allrightsreserved.Page28PTN产品中QoS的