02-QoS配置
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QoS(Quality of Service)即服务质量。对于网络业务,服务质量包括传输的带宽、传送的时延、数据的丢包率等。在网络中可以通过保证传输的带宽、降低传送的时延、降低数据的丢包率以及时延抖动等措施来提高服务质量。
网络资源总是有限的,只要存在抢夺网络资源的情况,就会出现服务质量的要求。服务质量是相对网络业务而言的,在保证某类业务的服务质量的同时,可能就是在损害其他业务的服务质量。例如,在网络总带宽固定的情况下,如果某类业务占用的带宽越多,那么其他业务能使用的带宽就越少,可能会影响其他业务的使用。因此,网络管理者需要根据各种业务的特点来对网络资源进行合理的规划和分配,从而使网络资源得到高效利用。
下面从QoS服务模型出发,对目前使用最多、最成熟的一些QoS技术逐一进行描述。在特定的环境下合理地使用这些技术,可以有效地提高服务质量。
通常QoS提供以下三种服务模型:
· Best-Effort service(尽力而为服务模型)
· Integrated service(综合服务模型,简称Int-Serv)
· Differentiated service(区分服务模型,简称Diff-Serv)
Best-Effort是一个单一的服务模型,也是最简单的服务模型。对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服务模型是网络的缺省服务模型,通过FIFO队列来实现。它适用于绝大多数网络应用,如FTP、E-Mail等。
Int-Serv是一个综合服务模型,它可以满足多种QoS需求。该模型使用资源预留协议(RSVP),RSVP运行在从源端到目的端的每个设备上,可以监视每个流,以防止其消耗资源过多。这种体系能够明确区分并保证每一个业务流的服务质量,为网络提供最细粒度化的服务质量区分。
但是,Inter-Serv模型对设备的要求很高,当网络中的数据流数量很大时,设备的存储和处理能力会遇到很大的压力。Inter-Serv模型可扩展性很差,难以在Internet核心网络实施。
Diff-Serv是一个多服务模型,它可以满足不同的QoS需求。与Int-Serv不同,它不需要通知网络为每个业务预留资源。区分服务实现简单,扩展性较好。
本文提到的技术都是基于Diff-Serv服务模型。
QoS技术包括流分类、流量监管、流量整形、端口限速、拥塞管理、拥塞避免等。下面对常用的技术简单进行一下介绍。
图1-1 常用QoS技术在网络中的位置
如图1-1所示,流分类、流量监管、流量整形、拥塞管理和拥塞避免主要完成如下功能:
· 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,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。
· 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的配置方式分为QoS策略配置方式和非QoS策略配置方式两种。
有些QoS功能只能使用其中一种方式来配置,有些使用两种方式都可以进行配置。在实际应用中,两种配置方式也可以结合起来使用。
非QoS策略配置方式是指不通过QoS策略来进行配置。例如,端口限速功能可以通过直接在接口上配置来实现。
QoS策略配置方式是指通过配置QoS策略来实现QoS功能。
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。
类的要素包括:类的名称和类的规则。
用户可以通过命令定义一系列的规则来对报文进行分类。
流行为用来定义针对报文所做的QoS动作。
流行为的要素包括:流行为的名称和流行为中定义的动作。
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作。
策略的要素包括:策略名称、绑定在一起的类和流行为的名称。
用户可以在一个策略中定义多个类与流行为的绑定关系。
如图2-1所示:
图2-1 QoS策略配置方式的步骤
定义类首先要创建一个类名称,然后在此类视图下配置其匹配规则。
表2-1 定义类
操作 |
命令 |
说明 |
进入系统视图 |
system-view |
- |
定义类并进入类视图 |
traffic classifier tcl-name [ operator { and | or } ] |
必选 缺省为and,即类视图下各匹配规则之间的关系为逻辑与 · and:报文只有匹配了所有的规则,设备才认为报文属于这个类 · or:报文只要匹配了类中的任何一个规则,设备就认为报文属于这个类(目前产品不支持该参数的配置) |
定义匹配数据包的规则 |
if-match match-criteria |
必选 |
match-criteria:匹配规则,取值如表2-2所示。
取值 |
描述 |
acl [ ipv6 ] { acl-number | name acl-name } |
定义匹配ACL的规则 acl-number是ACL的序号,IPv4 ACL序号的取值范围是2000~3999,二层ACL序号的取值范围是4000~4999,IPv6 ACL序号的取值范围是2000~3999 acl-name是ACL的名称,为1~63个字符的字符串,不区分大小写,必须以英文字母a~z或A~Z开头,为避免混淆,ACL的名称不可以使用英文单词all |
customer-vlan-id vlan-id |
定义匹配用户网络VLAN ID的规则,vlan-id为VLAN ID的列表,形式可以为vlan-id to vlan-id,也可以输入多个不连续的VLAN ID,用空格隔开,设备最多允许用户同时指定8个VLAN ID;VLAN ID的取值范围为1~4094 需要注意的是,定义匹配用户网络VLAN ID的规则时,设备仅支持指定一个VLAN ID |
· 对于下行端口为8端口和24端口的设备,命令acl ipv6和customer-vlan-id不能同时配置,且含有acl ipv6的规则不能在全局VLAN上配置;对于下行端口为48端口的设备,仅支持二层ACL配置customer-vlan-id或基于VLAN的QoS策略。
· 命令acl和customer-vlan-id可以同时配置,但含有customer-vlan-id的规则不能在全局VLAN上配置。
· 在应用策略时,流分类中必须有且只能配置一条ACL,并且匹配acl或acl ipv6的规则之间的逻辑关系必须为and。
· 在应用策略时,流分类中只允许配置一条customer-vlan-id,匹配customer-vlan-id的规则之间的逻辑关系为and。
· 同一条ACL只能被应用一次,不能重复配置。
定义流行为首先需要创建一个流行为名称,然后可以在此流行为视图下根据需要配置相应的流行为。每个流行为由一组QoS动作组成。
表2-3 定义流行为
操作 |
命令 |
说明 |
进入系统视图 |
system-view |
- |
定义一个流行为并进入流行为视图 |
traffic behavior behavior-name |
必选 |
配置流行为 |
流行为就是对应符合流分类的报文做出相应的QoS动作,例如流量监管、流量过滤、流量重定向、重标记等,具体情况请参见本文相关章节 |
在策略视图下为使用的类指定对应的流行为。以某种匹配规则将流区分为不同的类,再结合不同的流行为就能很灵活的实现各种QoS功能。
表2-4 在策略中为类指定流行为
操作 |
命令 |
说明 |
进入系统视图 |
system-view |
- |
定义策略并进入策略视图 |
qos policy policy-name |
必选 |
在策略中为类指定采用的流行为 |
classifier tcl-name behavior behavior-name |
必选 |
· 如果QoS策略在定义流分类规则时引用了ACL,则忽略ACL规则的动作,以流行为中定义的动作为准,报文匹配只使用ACL中的分类域。
· 当用户在策略下配置了多组类和流行为的对应关系时,如果某个流行为中配置了remark customer-vlan-id动作,建议用户不要在此流行为中配置其他动作,以保证应用策略后实际的运行结果与用户的配置意图一致。
QoS策略支持以下应用方式:
· 基于端口应用QoS策略:QoS策略对通过端口接收的流量生效。
· 基于上线用户应用QoS策略:QoS策略对通过上线用户接收的流量生效。
· 基于VLAN应用QoS策略:QoS策略对通过同一个VLAN内所有接口接收的流量生效。
· 基于全局应用QoS策略:QoS策略对所有流量生效。
· 除基于上线用户应用的QoS策略外,当QoS策略应用后,用户仍然可以修改QoS策略中的流分类规则和流行为,以及二者的对应关系。当流分类规则中匹配的是ACL时,不允许删除或修改该ACL(包括向该ACL中添加、删除和修改规则)。
· 当流行为中配置了标记报文的DSCP值或802.1P优先级时,建议基于端口应用QoS策略。
一个策略可以应用于多个端口。每个端口同一方向上只能应用一个策略。
表2-5 在端口上应用策略
操作 |
命令 |
说明 |
|
进入系统视图 |
system-view |
- |
|
进入二层以太网端口视图或端口组视图 |
进入二层以太网端口视图 |
interface interface-type interface-number |
二者必选其一 进入二层以太网端口视图后,下面进行的配置只在当前端口生效;进入端口组视图后,下面进行的配置仅在参考端口生效 |
进入端口组视图 |
port-group manual port-group-name |
||
在端口上应用关联的策略 |
qos apply policy policy-name { inbound | outbound } |
必选 在某一个二层以太网端口视图下配置outbound方向的qos策略后,不能在其他端口下再进行该配置 |
如果用户想修改入方向上应用的策略,必须先取消原先的配置,然后再配置新的策略。
表2-6 基于上线用户应用QoS策略
操作 |
命令 |
说明 |
进入系统视图 |
system-view |
- |
进入user-profile视图 |
user-profile profile-name |
必选 进入user-profile视图后,下面进行的配置只在User Profile处于激活状态,且用户成功上线后才生效 关于User Profile的相关介绍以及配置,请参见“安全配置指导”中的“User Profile” |
应用关联的策略 |
qos apply policy policy-name inbound |
必选 inbound是对设备入方向的上线用户流量(即上线用户发送的流量)应用策略 |
退回系统视图 |
quit |
- |
激活User Profile |
user-profile profile-name enable |
必选 缺省情况下,User Profile处于未激活状态 |
· 如果User Profile处于激活状态,则不能修改策略的任何内容,也不能删除已经应用到此User Profile的策略。
· user-profile视图下应用的策略中的流行为只支持remark、car、filter三种动作。
基于VLAN应用QoS策略可以方便对某个VLAN上的所有流量进行管理。
表2-7 基于VLAN应用的QoS策略
操作 |
命令 |
说明 |
进入系统视图 |
system-view |
- |
应用QoS策略到指定的VLAN |
qos vlan-policy policy-name vlan vlan-id-list inbound |
必选 需要注意的是,下行端口为48端口的设备不支持该命令的配置 |
· 基于VLAN应用的QoS策略不能应用在动态VLAN上。例如,在运行GVRP协议的情况下,设备可能会动态创建VLAN,QoS策略不能应用在该动态VLAN上。
· 建议用户不要在VLAN上和此VLAN内的端口上同时应用QoS策略。
基于全局应用QoS策略可以方便对设备上的所有流量进行管理。
表2-8 基于全局应用QoS策略
操作 |
命令 |
说明 |
进入系统视图 |
system-view |
- |
基于全局应用QoS策略 |
qos apply policy policy-name global inbound |
必选 |
在任意视图下执行display命令可以显示QoS策略的运行情况,通过查看显示信息验证配置的效果。
表2-9 QoS策略显示和维护
操作 |
命令 |
显示配置的类信息 |
display traffic classifier user-defined [ tcl-name ] [ | { begin | exclude | include } regular-expression ] |
显示配置的流行为信息 |
display traffic behavior user-defined [ behavior-name ] [ | { begin | exclude | include } regular-expression ] |
显示用户定义策略的配置信息 |
display qos policy user-defined [ policy-name [ classifier tcl-name ] ] [ | { begin | exclude | include } regular-expression ] |
显示指定端口或所有端口上策略的配置信息和运行情况 |
display qos policy interface [ interface-type interface-number ] [ inbound ] [ | { begin | exclude | include } regular-expression ] |
显示VLAN应用QoS策略的信息 |
display qos vlan-policy { name policy-name | vlan vlan-id } [ slot slot-number ] [ inbound ] [ | { begin | exclude | include } regular-expression ] |
显示全局应用QoS策略的信息 |
display qos policy global [ slot slot-number ] [ inbound ] [ | { begin | exclude | include } regular-expression ] |
报文在进入设备以后,设备会根据自身情况和相应规则(primap、remark)分配或修改报文的各种优先级的值,为队列调度和拥塞控制服务。
优先级映射功能通过报文所携带的优先级字段来映射其他优先级字段值,就可以获得各种用以决定报文调度能力的各种优先级字段,从而可以全面有效的控制报文的转发调度能力。
优先级用于标识报文传输的优先程度,可以分为两类:报文携带优先级和设备调度优先级。
报文携带优先级包括:802.1p优先级、DSCP优先级、IP优先级等。这些优先级都是根据公认的标准和协议生成,体现了报文自身的优先等级。相关介绍请参见10 附录 B 各种优先级介绍。
设备调度优先级是指报文在设备内转发时所使用的优先级,只对当前设备自身有效。设备调度优先级为本地优先级(LP):设备为报文分配的一种具有本地意义的优先级,每个本地优先级对应一个队列,本地优先级值越大的报文,进入的队列优先级越高,从而能够获得优先的调度。
优先级映射功能通过优先级映射表来进行,设备提供了多张优先级映射表,分别对应相应的优先级映射关系:
· dot1p-lp:802.1p优先级到本地优先级映射表;
· dscp-lp:DSCP到本地优先级映射表。
通常情况下,可以通过查找缺省优先级映射表(附录 A 缺省优先级映射表)来为报文分配相应的优先级。如果缺省优先级映射表无法满足用户需求,可以根据实际情况对映射表进行修改。
通常情况下,报文可能会携带有多种优先级,设备在进行优先级映射时,需要首先确定采用哪种优先级作为参考,再通过优先级映射表映射出调度优先级。优先级信任模式就是用来指定设备进行优先级映射时作为参考的报文携带优先级,本系列交换机支持以下三种优先级信任模式:
· 信任DSCP优先级:设备将根据报文携带的DSCP优先级查找映射表进行优先级映射。
· 信任802.1p优先级:设备将根据报文携带的802.1p优先级查找映射表进行优先级映射。
· 不信任报文优先级:设备将使用接收报文的端口的端口优先级作为本地优先级,直接进行调度。
修改优先级映射关系的方式有三种:配置优先级映射表、配置优先级信任模式和配置端口优先级。
建议进行各项配置之前先整体规划网络的QoS方案。
表3-1 优先级映射配置任务简介
配置任务 |
说明 |
详细配置 |
配置优先级映射表 |
可选 |
|
配置优先级信任模式 |
可选 |
|
配置端口优先级 |
可选 |
表3-2 配置优先级映射表
操作 |
命令 |
说明 |
进入系统视图 |
system-view |
- |
进入指定的优先级映射表视图 |
qos map-table { dot1p-lp | dscp-lp } |
必选 用户根据需要进入相应的优先级映射表视图 |
配置指定优先级映射表参数,定义优先级映射关系 |
import import-value-list export export-value |
必选 新配置的映射项将覆盖原有映射项 |
根据报文自身的优先级,查找优先级映射表,为报文分配优先级参数,可以通过配置优先级信任模式的方式来实现。
在配置端口/端口组上的优先级模式时,用户可以选择下列信任模式:
· dot1p:信任报文自带的802.1p优先级,以此优先级进行优先级映射。
· dscp:信任IP报文自带的DSCP优先级,以此优先级进行优先级映射。
· untrust:不信任报文携带的优先级。
表3-3 配置优先级信任模式
操作 |
命令 |
说明 |
|
进入系统视图 |
system-view |
- |
|
进入二层以太网端口视图或端口组视图 |
进入二层以太网端口视图 |
interface interface-type interface-number |
二者必选其一 进入二层以太网端口视图后,下面进行的配置只在当前端口生效;进入端口组视图后,下面进行的配置将在端口组中的所有端口生效 |
进入端口组视图 |
port-group manual port-group-name |
||
配置端口的优先级信任模式 |
qos trust { dot1p | dscp } |
二者选其一 缺省情况下,设备不信任报文携带的优先级 |
|
配置不信任报文携带的优先级 |
undo qos trust |
表3-4 配置端口优先级
操作 |
命令 |
说明 |
|
进入系统视图 |
system-view |
- |
|
进入二层以太网端口视图或端口组视图 |
进入二层以太网端口视图 |
interface interface-type interface-number |
二者必选其一 进入二层以太网端口视图后,下面进行的配置只在当前端口生效;进入端口组视图后,下面进行的配置将在端口组中的所有端口生效 |
进入端口组视图 |
port-group manual port-group-name |
||
配置端口优先级 |
qos priority priority-value |
必选 端口优先级的缺省值为0 需要注意的是,配置端口优先级后,仅对不携带VLAN Tag的报文生效 |
在完成上述配置后,在任意视图下执行display命令可以显示配置后优先级映射的运行情况,通过查看显示信息验证配置的效果。
表3-5 优先级映射显示和维护
操作 |
命令 |
显示指定优先级映射表配置情况 |
display qos map-table [ dot1p-lp | dscp-lp ] [ | { begin | exclude | include } regular-expression ] |
显示端口优先级信任模式信息 |
display qos trust interface [ interface-type interface-number ] [ | { begin | exclude | include } regular-expression ] |
Device A和Device B通过Device C实现互连。网络环境描述如下:
· Device A通过端口GigabitEthernet1/0/1接入Device C;
· Device B通过端口GigabitEthernet1/0/2接入Device C。
要求通过配置实现如下需求:如果Device C在出口发生拥塞,则优先处理Device A发出的报文(优先让Device A访问Server)。
图3-1 优先级信任模式和端口优先级配置举例组网图
# 在GigabitEthernet1/0/1和GigabitEthernet1/0/2端口上分别配置端口优先级,GigabitEthernet1/0/1上配置的端口优先级值要高于GigabitEthernet1/0/2上配置的端口优先级值。
<DeviceC> system-view
[DeviceC] interface GigabitEthernet 1/0/1
[DeviceC-GigabitEthernet1/0/1] qos priority 3
[DeviceC-GigabitEthernet1/0/1] quit
[DeviceC] interface GigabitEthernet 1/0/2
[DeviceC-GigabitEthernet1/0/2] qos priority 1
[DeviceC-GigabitEthernet1/0/2] quit
关于重标记功能的介绍,请参见重标记配置。
公司企业网通过Device实现各部门之间的互连。网络环境描述如下:
· 市场部门通过端口GigabitEthernet1/0/1接入Device,标记市场部门发出的报文的802.1p优先级为3;
· 研发部门通过端口GigabitEthernet1/0/2接入Device,标记研发部门发出的报文的802.1p优先级为4;
· 管理部门通过端口GigabitEthernet1/0/3接入Device,标记管理部门发出的报文的802.1p优先级为5。
实现如下需求:
访问公共服务器的时候,研发部门 > 管理部门 > 市场部门。
· 通过优先级映射将研发部门发出的报文放入出队列6中,优先进行处理;
· 通过优先级映射将管理部门发出的报文放入出队列4中,次优先进行处理;
· 通过优先级映射将市场部门发出的报文放入出队列2中,最后进行处理。
通过HTTP方式访问Internet的时候,管理部门 > 市场部门 > 研发部门。
· 管理部门发出的报文本地优先级为6,优先进行处理;
· 重标记市场部门发出的报文的本地优先级为4,次优先进行处理;
· 重标记研发部门发出的报文的本地优先级为2,最后进行处理。
图3-2 优先级映射表和重标记配置举例组网图
(1) 配置端口的端口优先级
# 配置端口GigabitEthernet1/0/1的端口优先级为3。
<Device> system-view
[Device] interface GigabitEthernet 1/0/1
[Device-GigabitEthernet1/0/1] qos priority 3
[Device-GigabitEthernet1/0/1] quit
# 配置端口GigabitEthernet1/0/2的端口优先级为4。
[Device] interface GigabitEthernet 1/0/2
[Device-GigabitEthernet1/0/2] qos priority 4
[Device-GigabitEthernet1/0/2] quit
# 配置端口GigabitEthernet1/0/3的端口优先级为5。
[Device] interface GigabitEthernet 1/0/3
[Device-GigabitEthernet1/0/3] qos priority 5
[Device-GigabitEthernet1/0/3] quit
(2) 配置优先级映射表
# 配置802.1p优先级到本地优先级映射表,将802.1p优先级3、4、5对应的本地优先级配置为2、6、4。保证访问服务器的优先级为研发部门(6)>管理部门(4)>市场部门(2)。
[Device] qos map-table dot1p-lp
[Device-maptbl-dot1p-lp] import 3 export 2
[Device-maptbl-dot1p-lp] import 4 export 6
[Device-maptbl-dot1p-lp] import 5 export 4
[Device-maptbl-dot1p-lp] quit
(3) 配置重标记
将管理、市场、研发部门发出的HTTP报文的802.1p优先级分别重标记为5、3、4,使其能根据前面配置的映射表分别映射到本地优先级6、4、2。
# 创建三条ACL规则,用来匹配HTTP报文。
[Device] acl number 3000
[Device-acl-adv-3000] rule permit tcp destination-port eq 80
[Device-acl-adv-3000] quit
[Device] acl number 3001
[Device-acl-adv-3001] rule permit tcp destination-port eq 80
[Device-acl-adv-3001] quit
[Device] acl number 3002
[Device-acl-adv-3002] rule permit tcp destination-port eq 80
[Device-acl-adv-3002] quit
# 创建三条流分类,分别匹配三条ACL规则。
[Device] traffic classifier http
[Device-classifier-http] if-match acl 3000
[Device-classifier-http] quit
[Device] traffic classifier http1
[Device-classifier-http1] if-match acl 3001
[Device-classifier-http1] quit
[Device] traffic classifier http2
[Device-classifier-http2] if-match acl 3002
[Device-classifier-http2] quit
# 配置管理部门的重标记策略并应用到GigabitEthernet1/0/3端口的入方向。
[Device] traffic behavior admin
[Device-behavior-admin] remark dot1p 5
[Device-behavior-admin] quit
[Device] qos policy admin
[Device-qospolicy-admin] classifier http behavior admin
[Device-qospolicy-admin] quit
[Device] interface GigabitEthernet 1/0/3
[Device-GigabitEthernet1/0/3] qos apply policy admin inbound
# 配置市场部门的重标记策略并应用到GigabitEthernet1/0/1端口的入方向。
[Device] traffic behavior market
[Device-behavior-market] remark dot1p 3
[Device-behavior-market] quit
[Device] qos policy market
[Device-qospolicy-market] classifier http1 behavior market
[Device-qospolicy-market] quit
[Device] interface GigabitEthernet 1/0/1
[Device-GigabitEthernet1/0/1] qos apply policy market inbound
# 配置研发部门的重标记策略并应用到GigabitEthernet1/0/2端口的入方向。
[Device] traffic behavior rd
[Device-behavior-rd] remark dot1p 4
[Device-behavior-rd] quit
[Device] qos policy rd
[Device-qospolicy-rd] classifier http2 behavior rd
[Device-qospolicy-rd] quit
[Device] interface GigabitEthernet 1/0/2
[Device-GigabitEthernet1/0/2] qos apply policy rd inbound
如果不限制用户发送的流量,那么大量用户不断突发的数据只会使网络更拥挤。为了使有限的网络资源能够更好地发挥效用,更好地为更多的用户服务,必须对用户的流量加以限制。比如限制每个时间间隔某个流只能得到承诺分配给它的那部分资源,防止由于过分突发所引发的网络拥塞。
流量监管和端口限速都可以通过对流量规格的监督来限制流量及其资源的使用,它们有一个前提条件,就是要知道流量是否超出了规格,然后才能根据评估结果实施调控。一般采用令牌桶(Token Bucket)对流量的规格进行评估。
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令牌,当桶中令牌满时,多出的令牌溢出,桶中令牌不再增加。
在用令牌桶评估流量规格时,是以令牌桶中的令牌数量是否足够满足报文的转发为依据的。如果桶中存在足够的令牌可以用来转发报文(通常用一个令牌关联一个比特的转发权限),称流量遵守或符合这个规格,否则称为不符合或超标。
评估流量时令牌桶的参数包括:
· 平均速率:向桶中放置令牌的速率,即允许的流的平均速度。通常配置为CIR。
· 突发尺寸:令牌桶的容量,即每次突发所允许的最大的流量尺寸。通常配置为CBS,突发尺寸必须大于最大报文长度。
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。
流量监管TP(Traffic Policing)就是对流量进行控制,通过监督进入网络的流量速率,对超出部分的流量进行“惩罚”,使进入的流量被限制在一个合理的范围之内,以保护网络资源和运营商的利益。例如可以限制HTTP报文不能占用超过50%的网络带宽。如果发现某个连接的流量超标,流量监管可以选择丢弃报文,或重新配置报文的优先级。
图4-1 TP示意图
流量监管广泛的用于监管进入Internet服务提供商ISP的网络流量。流量监管还包括对所监管流量的流分类服务,并依据不同的评估结果,实施预先设定好的监管动作。这些动作可以是:
· 转发:比如对评估结果为“符合”的报文继续转发。
· 丢弃:比如对评估结果为“不符合”的报文进行丢弃。
· 改变DSCP优先级并转发:比如对评估结果为“符合”的报文,将其DSCP优先级标记为其他值后再进行转发。
利用LR(Line Rate,物理端口限速)可以在一个物理接口上限制发送报文(包括紧急报文)的总速率。
LR也是采用令牌桶进行流量控制。如果在设备的某个接口上配置了LR,所有经由该接口发送的报文首先要经过LR的令牌桶进行处理。如果令牌桶中有足够的令牌,则报文可以发送;否则,报文将进入QoS队列进行拥塞管理。这样,就可以对通过该物理接口的报文流量进行控制。
图4-2 LR处理过程示意图
由于采用了令牌桶控制流量,当令牌桶中存有令牌时,可以允许报文的突发性传输;当令牌桶中没有令牌时,报文必须等到桶中生成了新的令牌后才可以继续发送。这就限制了报文的流量不能大于令牌生成的速度,达到了限制流量,同时允许突发流量通过的目的。
与流量监管相比,物理端口限速能够限制在物理接口上通过的所有报文。当用户只要求对所有报文限速时,使用物理端口限速比较简单。
表4-1 流量监管配置
操作 |
命令 |
说明 |
|
进入系统视图 |
system-view |
- |
|
定义类并进入类视图 |
traffic classifier tcl-name [ operator { and | or } ] |
- |
|
定义匹配数据包的规则 |
if-match match-criteria |
- |
|
退出类视图 |
quit |
- |
|
定义一个流行为并进入流行为视图 |
traffic behavior behavior-name |
- |
|
配置流量监管动作 |
car cir committed-information-rate |
必选 |
|
退出流行为视图 |
quit |
- |
|
定义策略并进入策略视图 |
qos policy policy-name |
- |
|
在策略中为类指定采用的流行为 |
classifier tcl-name behavior behavior-name |
- |
|
退出策略视图 |
quit |
- |
|
应用QoS策略 |
基于端口 |
- |
|
基于上线用户 |
- |
||
基于VLAN |
- |
||
基于全局 |
- |
配置端口限速就是限制接口向外发送数据或者接收数据的速率。
表4-2 端口限速配置过程
操作 |
命令 |
说明 |
|
进入系统视图 |
system-view |
- |
|
进入二层以太网端口视图或端口组视图 |
进入二层以太网端口视图 |
interface interface-type interface-number |
二者必选其一 进入二层以太网端口视图后,下面进行的配置只在当前端口生效;进入端口组视图后,下面进行的配置将在端口组中的所有端口生效 |
进入端口组视图 |
port-group manual port-group-name |
||
配置端口限速 |
qos lr { inbound | outbound } cir committed-information-rate |
必选 |
· 交换机的流量监管功能通过QoS策略方式实现,相关显示和维护的命令请参见2.3 QoS策略显示和维护。
· 通过配置流量监管对报文限速时,是根据acl中的rule来限速的。
在完成上述配置后,在任意视图下执行display命令可以显示配置后流量监管/流量整形/端口限速的运行情况,通过查看显示信息验证配置的效果。
表4-3 流量监管/端口限速显示和维护
操作 |
命令 |
显示接口的LR配置和统计信息 |
display qos lr interface [ interface-type interface-number ] [ | { begin | exclude | include } regular-expression ] |
所谓拥塞,是指当前供给资源相对于正常转发处理需要资源的不足,从而导致服务质量下降的一种现象。
在复杂的Internet分组交换环境下,拥塞极为常见。以下图中的两种情况为例:
图5-1 流量拥塞示意图
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抖动,可能会引起报文重传,从而导致更多的拥塞产生。
· 拥塞使网络的有效吞吐率降低,造成网络资源的利用率降低。
· 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。
在分组交换以及多用户业务并存的复杂环境下,拥塞又是不可避免的,因此必须采用适当的方法来解决拥塞。
拥塞管理的中心内容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。拥塞管理的处理包括队列的创建、报文的分类、将报文送入不同的队列、队列调度等。
对于拥塞管理,一般采用队列技术,使用一个队列算法对流量进行分类,之后用某种优先级别算法将这些流量发送出去。每种队列算法都是用以解决特定的网络流量问题,并对带宽资源的分配、延迟、抖动等有着十分重要的影响。
队列调度对不同优先级的报文进行分级处理,优先级高的会得到优先发送。这里介绍三种常用的队列:严格优先级SP(Strict-Priority)队列、加权轮询WRR(Weighted Round Robin)队列和SP+WRR队列。
图5-2 SP队列示意图
SP队列是针对关键业务类型应用设计的。关键业务有一个重要的特点,即在拥塞发生时要求优先获得服务以减小响应的延迟。以图5-2为例,优先队列将端口的4个输出队列分成4类,依次为3、2、1、0队列,它们的优先级依次降低。
在队列调度时,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。这样,将关键业务的分组放入较高优先级的队列,将非关键业务的分组放入较低优先级的队列,可以保证关键业务的分组被优先传送,非关键业务的分组在处理关键业务数据的空闲间隙被传送。
SP的缺点是:拥塞发生时,如果较高优先级队列中长时间有分组存在,那么低优先级队列中的报文将一直得不到服务。
图5-3 WRR队列示意图
WRR队列是指在队列之间进行轮流调度,以保证每个队列都得到一定的服务时间。在使用WRR队列调度时,每个队列都拥有一个加权值,又称为调度权重。调度权重表示设备在调度该队列的报文时使用调度资源的比例。
本系列交换机可以根据每次轮询调度的报文个数来体现某个队列的调度权重,即使用报文个数作为调度单位。例如:在一个端口上配置8个队列的调度权重分别为5、5、3、3、1、1、1、1,这样各个队列将按照用户配置的权重以轮询方式依次发送对应数量的报文,避免了采用SP调度时低优先级队列中的报文可能长时间得不到服务的缺点。
WRR队列还有一个优点是,虽然多个队列的调度是轮询进行的,但对每个队列不是固定地分配服务时间片——如果某个队列为空,那么马上换到下一个队列调度,这样带宽资源可以得到充分的利用。
用户可以根据需要配置端口上的部分队列使用SP队列调度,部分队列使用WRR队列调度,通过将端口上的队列分别加入SP调度组和WRR调度组(即group 1),实现SP+WRR的调度功能。在队列调度时,系统会优先保证SP调度组内的队列调度,当SP调度组内的队列中没有报文发送时,才会调度WRR调度组内的队列。SP调度组内各个队列执行严格优先级调度方式,WRR调度组内各个队列执行加权轮询调度方式。
表5-1 拥塞管理配置任务简介
配置任务 |
说明 |
详细配置 |
配置SP队列 |
请根据需要选择一种拥塞管理方式 |
|
配置WRR队列 |
||
配置SP+WRR队列 |
表5-2 SP队列配置过程
操作 |
命令 |
说明 |
|
进入系统视图 |
system-view |
- |
|
进入二层以太网端口视图或端口组视图 |
进入二层以太网端口视图 |
interface interface-type interface-number |
二者必选其一 进入二层以太网端口视图后,下面进行的配置只在当前端口生效;进入端口组视图后,下面进行的配置将在端口组中的所有端口生效 |
进入端口组视图 |
port-group manual port-group-name |
||
配置SP队列 |
qos wrr queue-id group sp |
必选 |
(1) 组网需求
配置设备使用SP队列调度算法进行调度。
(2) 配置步骤
# 进入系统视图
<Sysname> system-view
# 配置端口GigabitEthernet 1/0/1使用SP队列调度算法。
[Sysname] interface GigabitEthernet 1/0/1
[Sysname-GigabitEthernet1/0/1] qos wrr 0 group sp
[Sysname-GigabitEthernet1/0/1] qos wrr 1 group sp
[Sysname-GigabitEthernet1/0/1] qos wrr 2 group sp
[Sysname-GigabitEthernet1/0/1] qos wrr 3 group sp
[Sysname-GigabitEthernet1/0/1] qos wrr 4 group sp
[Sysname-GigabitEthernet1/0/1] qos wrr 5 group sp
[Sysname-GigabitEthernet1/0/1] qos wrr 6 group sp
[Sysname-GigabitEthernet1/0/1] qos wrr 7 group sp
表5-3 WRR队列配置过程
操作 |
命令 |
说明 |
|
进入系统视图 |
system-view |
- |
|
进入二层以太网端口视图或端口组视图 |
进入二层以太网端口视图 |
interface interface-type interface-number |
二者必选其一 进入二层以太网端口视图后,下面进行的配置只在当前端口生效;进入端口组视图后,下面进行的配置将在端口组中的所有端口生效 |
进入端口组视图 |
port-group manual port-group-name |
||
配置WRR队列 |
qos wrr queue-id group 1 weight schedule-value |
必选 |
|
显示WRR队列的配置 |
display qos wrr interface [ interface-type interface-number ] [ | { begin | exclude | include } regular-expression ] |
可选 display命令可以在任意视图下执行 |
(1) 组网需求
· 配置端口GigabitEthernet1/0/1的队列为WRR队列。
· 配置所有队列均属于为WRR分组,权重分别为1、2、4、6、8、10、12、14。
(2) 配置步骤
# 进入系统视图。
<Sysname> system-view
# 配置端口GigabitEthernet 1/0/1使用WRR队列调度算法。
[Sysname] interface GigabitEthernet 1/0/1
[Sysname-GigabitEthernet1/0/1] qos wrr 0 group 1 weight 1
[Sysname-GigabitEthernet1/0/1] qos wrr 1 group 1 weight 2
[Sysname-GigabitEthernet1/0/1] qos wrr 2 group 1 weight 4
[Sysname-GigabitEthernet1/0/1] qos wrr 3 group 1 weight 6
[Sysname-GigabitEthernet1/0/1] qos wrr 4 group 1 weight 8
[Sysname-GigabitEthernet1/0/1] qos wrr 5 group 1 weight 10
[Sysname-GigabitEthernet1/0/1] qos wrr 6 group 1 weight 12
[Sysname-GigabitEthernet1/0/1] qos wrr 7 group 1 weight 14
表5-4 SP+WRR队列配置过程
操作 |
命令 |
说明 |
|
进入系统视图 |
system-view |
- |
|
进入二层以太网端口视图或端口组视图 |
进入二层以太网端口视图 |
interface interface-type interface-number |
二者必选其一 进入二层以太网端口视图后,下面进行的配置只在当前端口生效;进入端口组视图后,下面进行的配置将在端口组中的所有端口生效 |
进入端口组视图 |
port-group manual port-group-name |
||
配置SP队列 |
qos wrr queue-id group sp |
必选 缺省情况下,所有端口使用WRR队列调度算法 |
|
配置WRR队列 |
qos wrr queue-id group group-id weight schedule-value |
必选 缺省情况下,所有端口使用WRR队列调度算法,队列0~7的权重分别为1、1、1、1、1、1、1、1 |
(1) 组网需求
· 配置端口GigabitEthernet 1/0/1使用SP+WRR队列调度算法
· 配置端口GigabitEthernet 1/0/1上的0、1、2、3队列属于SP调度组
· 配置端口GigabitEthernet 1/0/1上的4、5、6、7队列属于WRR调度组,权重分别为2、4、6、8
(2) 配置步骤
# 进入系统视图。
<Sysname> system-view
# 配置端口GigabitEthernet 1/0/1使用SP+WRR队列调度算法。
[Sysname] interface GigabitEthernet 1/0/1
[Sysname-GigabitEthernet1/0/1] qos wrr 0 group sp
[Sysname-GigabitEthernet1/0/1] qos wrr 1 group sp
[Sysname-GigabitEthernet1/0/1] qos wrr 2 group sp
[Sysname-GigabitEthernet1/0/1] qos wrr 3 group sp
[Sysname-GigabitEthernet1/0/1] qos wrr 4 group 1 weight 2
[Sysname-GigabitEthernet1/0/1] qos wrr 5 group 1 weight 4
[Sysname-GigabitEthernet1/0/1] qos wrr 6 group 1 weight 6
[Sysname-GigabitEthernet1/0/1] qos wrr 7 group 1 weight 8
流量过滤就是将符合流分类的流配置流量过滤动作。
例如,可以根据网络的实际情况禁止从某个IP地址或某个MAC地址发出的报文通过,也可以通过ACL时间段来实现定期执行的流量过滤动作。
用户也可以选择通过在端口应用ACL的方式来实现流量过滤功能,详细的介绍和配置请参见“ACL和QoS配置指导”中的“ACL”。
表6-1 配置流量过滤
操作 |
命令 |
说明 |
|
进入系统视图 |
system-view |
- |
|
定义类并进入类视图 |
traffic classifier tcl-name [ operator { and | or } ] |
- |
|
定义匹配数据包的规则 |
if-match match-criteria |
- |
|
退出类视图 |
quit |
- |
|
定义一个流行为并进入流行为视图 |
traffic behavior behavior-name |
- |
|
配置流量过滤动作 |
filter { deny | permit } |
必选 deny表示丢弃数据包;permit表示允许数据包通过 |
|
退出流行为视图 |
quit |
- |
|
定义策略并进入策略视图 |
qos policy policy-name |
- |
|
在策略中为类指定采用的流行为 |
classifier tcl-name behavior behavior-name |
- |
|
退出策略视图 |
quit |
- |
|
应用QoS策略 |
基于端口 |
- |
|
基于上线用户 |
- |
||
基于VLAN |
- |
||
基于全局 |
- |
||
显示流量过滤的相关配置信息 |
display traffic behavior user-defined [ behavior-name ] [ | { begin | exclude | include } regular-expression ] |
可选 display命令可以在任意视图下执行 |
Host通过端口GigabitEthernet1/0/1接入设备Device。
配置流量过滤功能,对端口GigabitEthernet1/0/1接收的源端口号等于21的TCP报文进行丢弃。
图6-1 配置流量过滤组网图
# 定义高级ACL 3000,匹配源端口号等于21的数据流。
<Device> system-view
[Device] acl number 3000
[Device-acl-basic-3000] rule 0 permit tcp source-port eq 21
[Device-acl-basic-3000] quit
# 定义类classifier_1,匹配高级ACL 3000。
[Device] traffic classifier classifier_1
[Device-classifier-classifier_1] if-match acl 3000
[Device-classifier-classifier_1] quit
# 定义流行为behavior_1,动作为流量过滤(deny),表示对数据包进行丢弃。
[Device] traffic behavior behavior_1
[Device-behavior-behavior_1] filter deny
[Device-behavior-behavior_1] quit
# 定义策略policy,为类classifier_1指定流行为behavior_1。
[Device] qos policy policy
[Device-qospolicy-policy] classifier classifier_1 behavior behavior_1
[Device-qospolicy-policy] quit
# 将策略policy应用到端口GigabitEthernet1/0/1的入方向上。
[Device] interface GigabitEthernet 1/0/1
[Device-GigabitEthernet1/0/1] qos apply policy policy inbound
重标记可以和优先级映射功能配合使用,但同时配置后,以重标记的配置为准,具体请参见优先级映射章节3.5.2 。
重标记是将报文的优先级或者标志位进行设置,重新定义流量的优先级等。例如,对于IP报文来说,所谓重标记就是对IP报文中的IP优先级或DSCP值进行重新设置,改变IP报文在网络传输中状态。
重标记动作的配置,可以通过与类关联,将原来报文的优先级或标志位重新进行标记。
表7-1 配置重标记
操作 |
命令 |
说明 |
|
进入系统视图 |
system-view |
- |
|
定义类并进入类视图 |
traffic classifier tcl-name [ operator { and | or } ] |
- |
|
定义匹配数据包的规则 |
if-match match-criteria |
- |
|
退出类视图 |
quit |
- |
|
定义一个流行为并进入流行为视图 |
traffic behavior behavior-name |
- |
|
配置标记报文的DSCP值 |
remark dscp dscp-value |
可选 需要注意的是,下行端口为48端口的设备不支持该命令的配置 |
|
配置标记报文的802.1p优先级 |
remark dot1p 802.1p |
可选 |
|
配置标记报文的CVLAN |
remark customer-vlan-id vlan-id |
可选 |
|
退出流行为视图 |
quit |
- |
|
定义策略并进入策略视图 |
qos policy policy-name |
- |
|
在策略中为类指定采用的流行为 |
classifier tcl-name behavior behavior-name |
- |
|
退出策略视图 |
quit |
- |
|
应用QoS策略 |
基于端口 |
- |
|
基于上线用户 |
- |
||
基于VLAN |
- |
||
基于全局 |
- |
||
显示重标记的相关配置信息 |
display traffic behavior user-defined [ behavior-name ] [ | { begin | exclude | include } regular-expression ] |
可选 display命令可以在任意视图下执行 |
流量重定向就是将符合流分类的流重定向到其他地方进行处理。
目前支持的流量重定向为重定向到接口:对于收到需要由某个接口处理的报文时,可以通过配置重定向到此接口。只针对二层转发报文,接口为二层接口。
表8-1 配置流量重定向
操作 |
命令 |
说明 |
|
进入系统视图 |
system-view |
- |
|
定义类并进入类视图 |
traffic classifier tcl-name [ operator { and | or } ] |
- |
|
定义匹配数据包的规则 |
if-match match-criteria |
- |
|
退出类视图 |
quit |
- |
|
定义一个流行为并进入流行为视图 |
traffic behavior behavior-name |
必选 |
|
配置流量重定向动作 |
redirect interface interface-type interface-number |
必选 |
|
退出流行为视图 |
quit |
- |
|
定义策略并进入策略视图 |
qos policy policy-name |
- |
|
在策略中为类指定采用的流行为 |
classifier tcl-name behavior behavior-name |
- |
|
退出策略视图 |
quit |
- |
|
应用QoS策略 |
基于端口 |
- |
|
基于VLAN |
- |
||
基于全局 |
- |
· 在配置重定向动作时,同一个流行为中重定向类型只能为重定向到接口。
· 在配置重定向到聚合组接口动作时,只能重定向到聚合组的参考端口。
· 可以通过命令display traffic behavior user-defined命令查看流量重定向的相关配置信息。
表9-1 dot1p-lp缺省映射关系
映射输入索引 |
dot1p-lp映射 |
802.1p优先级(dot1p) |
本地优先级(lp) |
0 |
2 |
1 |
0 |
2 |
1 |
3 |
3 |
4 |
4 |
5 |
5 |
6 |
6 |
7 |
7 |
表9-2 dscp-lp缺省映射关系
映射输入索引 |
dscp-lp映射 |
dscp |
本地优先级 (lp) |
0~7 |
0 |
8~15 |
1 |
16~23 |
2 |
24~31 |
3 |
32~39 |
4 |
40~47 |
5 |
48~55 |
6 |
56~63 |
7 |
图10-1 ToS和DS域
如图10-1所示,IP报文头的ToS字段有8个bit,RFC 2474中,重新定义了IP报文头部的ToS域,称之为DS(Differentiated Services,差分服务)域,其中DSCP优先级用该域的前6位(0~5位)表示,取值范围为0~63,后2位(6、7位)是保留位。
表10-1 DSCP优先级说明
DSCP优先级(十进制) |
DSCP优先级(二进制) |
关键字 |
46 |
101110 |
ef |
10 |
001010 |
af11 |
12 |
001100 |
af12 |
14 |
001110 |
af13 |
18 |
010010 |
af21 |
20 |
010100 |
af22 |
22 |
010110 |
af23 |
26 |
011010 |
af31 |
28 |
011100 |
af32 |
30 |
011110 |
af33 |
34 |
100010 |
af41 |
36 |
100100 |
af42 |
38 |
100110 |
af43 |
8 |
001000 |
cs1 |
16 |
010000 |
cs2 |
24 |
011000 |
cs3 |
32 |
100000 |
cs4 |
40 |
101000 |
cs5 |
48 |
110000 |
cs6 |
56 |
111000 |
cs7 |
0 |
000000 |
be(default) |
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。
图10-2 带有802.1Q标签头的以太网帧
如图10-2所示,4个字节的802.1Q标签头包含了2个字节的TPID(Tag Protocol Identifier,标签协议标识,取值为0x8100)和2个字节的TCI(Tag Control Information,标签控制信息),图10-3显示了802.1Q标签头的详细内容,Priority字段就是802.1p优先级。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。
图10-3 802.1Q标签头
表10-2 802.1p优先级说明
802.1p优先级(十进制) |
802.1p优先级(二进制) |
关键字 |
0 |
000 |
best-effort |
1 |
001 |
background |
2 |
010 |
spare |
3 |
011 |
excellent-effort |
4 |
100 |
controlled-load |
5 |
101 |
video |
6 |
110 |
voice |
7 |
111 |
network-management |
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