【HCIE-R&S 天梯路】QoS

QoS

QoS：Quality of Service服务质量

QoS技术是在带宽恒定的情况下，对流量的优化转发。

网络质量评价标准（影响QoS因素）

1.        带宽       传输路径上最小带宽

2.        时延       处理时延       CPU、FPGA对报文处理的时间

                         队列时延       报文在队列中排队的时延、流量整形

                         传输时延       报文在网线、光纤、自由空间介质中传输的时延

                         串行化时延    数字信号-模拟信号转换的时延

3.        抖动

4.        丢包率    处理过程丢包       CPU使用率100%

                          队列过程丢包       尾丢弃、WRED

                          传输过程丢包       网线质量不好、光衰过大、wifi信号弱

QoS模型

1. Best-Effort尽力而为：Internet的默认服务类型，对时延、抖动、丢包均不保证。
2. IntServ综合服务：用户发送流量前，需要通过信令（RSVP）向网络描述自己的流量参数。网络中的每一跳设备都要预留资源给该用户。该模型难以大规模部属。
3. DiffServ差分服务： 用户流量网络边界设备上根据条件（报文S/D IP、S/D port、协议类型、IPv4报文的ToS字段、二层vlan帧的PRI字段）打上不同的标记（颜色），对流量进行分类。在转发流量设备上制定针对不同标记（颜色）流量的转发策略，不同类型流量使用不同策略转发。

DiffServ模型的4个QoS组件

1.        流分类：网络边缘设备对流量进行分类

           标记：对不同的流分类设置不同的优先级

2.        当业务流量超过额定速率时，   

                流量监管：将超过的流量丢弃或重新标记

                流量整形：将突发的流量通过限速、延迟转发等手段，使其均匀转发

3.        拥塞管理：网络拥塞时，将报文放入特定队列、按照特定调度算法转发报文

4.        拥塞避免：当发现网络流量将要激增时，主动丢弃报文

报文在设备内的处理流程

分类/打标

       [R]   traffic classifier 1

                     if-match acl（匹配感兴趣流）/ 8021p x（重标记）

              traffic behavior 1

                     remark 8021p/DSCP x

              traffic policy 1

                     classifier 1 behavior 1

       [R-G]      traffic-policy 1 inbound

优先级映射

       [R-G]      trust 8021p override                          //信任别人报文优先级

       [R]   qos map-table dot1q-dscp

                     input x output y

拥塞管理+拥塞避免

使用队列模版queue-profile

       [R]   qos drop-profile DROP

                     wred dscp                                         //根据DSCP WRED丢弃

                     dscp AF low-limit 30 high-limit 80 discard-percentage 50

       [R]   queue-profile QUEUE

                     schedule wfq 0 to 4 pq 5 to 7            //调度（拥塞管理）

                     queue x drop-profile DROP

                     queue x weight x

       [R-G]      qos queue-profile QUEUE                 //接口应用队列模版

报文优先级

二层、三层、MPLS报文 中的QoS字段

• CoS：802.1p、EXP（3bit优先级）

        ToS：IP报文优先级（IP Precedence、DSCP）

• 协议报文，QoS优先级=6

1.        VLAN数据帧中的PRI字段（也称802.1p优先级）

2.        MPLS标签中的EXP（3bits）字段

3.        IP报文的ToS字段（DSCP、IP P）

IP Precedence：ToS前3位，规定了23=8个优先级

DSCP：ToS前6位，有2种表达形式：

                     数字形式：26=64个优先级

                     关键字形式：尽力而为BE、保证转发AF、加速转发EF、类选择器CS

• 路由器子接口，dot1q termination vid终结了子接口的vlan tag。如果vlan tag中有802.1p优先级，路由器不会根据802.1p将报文入队列。

因此路由器收到vlan tag帧时，

        需要做优先级映射（802.1p → DSCP）

        报文优先级 → 本地优先级（WFQ2）

IPv4报文头中TOS字段DSCP↑

DSCP 6bit = IP Precedence 3bit + 3bit

简单流分类

根据报文优先级（802.1p、EXP、DSCP），流分类

• 一般用在网络中间节点（信任上游报文优先级）

复杂流分类

根据报文的五元组【源/目IP、源/目端口号、协议】及报文优先级，流分类

用Hash（五元组、报文优先级）标识一个流

• 一般用在网络边界（DS域边界，不信任其他DS域优先级）

配置报文优先级

                                [R]   traffic-behavior xxx

       数字形式：                  remark 8021p / mpls-exp 0~7

                                           remark dscp 0~63

       关键字形式：              remark dscp default / AFxx / EF / CS0~7

优先级映射

为什么要映射？

1.        PRI、ToS、EXP映射成为内部优先级（本地优先级）后，进入不同队列，提供差分服务

2.        路由器从子接口收到vlan tag帧（带802.1p优先级）、MPLS收到EXP，需要映射到DSCP后，传给下游路由器

3.        通过override参数，控制报文出设备时的报文优先级

[R-G0/0/1]     trust 8021p override                  //接收报文的8021p优先级

[R]   qos map-table dot1p-dscp                      //本设备上8021优先级映射为DSCP

       input 5 output 46                                     //映射规则

       input 4 output 32

       input 3 output 24

       input 2 output 16

       input 0 output 0

override表示报文离开设备时，使用（映射后的）内部优先级，覆盖

DS域（差分服务域/信任域）

trust表示信任（采用）别人DS域的报文优先级

Eg.   公司A对自己内部报文做了各种报文优先级标记，传递给公司B后，公司B使用trust命令采用A公司的报文优先级（而不是重新流分类）

接口队列

接口队列默认8个（高端设备更多）

默认队列

• 默认队列采用FIFO、PQ、WRR、DRR、WFQ、PQ+WFQ调度方式

1.        CS经典队列

                BE=CS0

                DSCP后三位=0