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S1720, S2700, S5700, S6720 V200R011C10 配置指南-QoS

本文档介绍了如何配置QoS功能,主要包括MQC配置、优先级映射配置、流量监管配置、流量整形配置、接口限速配置、拥塞避免配置、拥塞管理配置、报文过滤配置、重定向配置、流量统计配置、基于ACL的简化流策略配置和HQoS配置。
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优先级映射原理描述

优先级映射原理描述

优先级映射

不同的报文使用不同的QoS优先级,例如VLAN报文使用802.1p,IP报文使用DSCP,MPLS报文使用EXP。当报文经过不同网络时,为了保持报文的优先级,需要在连接不同网络的网关处配置这些优先级字段的映射关系。

为了保证不同报文的服务质量,优先级映射利用DS(Differentiated Service)域来管理和记录QoS优先级与服务等级CoS(Class of Service)、颜色Color之间的映射关系,其过程如下:

  1. 在报文进入设备时,报文携带的QoS优先级被映射到设备内部服务等级(也叫内部优先级或本地优先级)和颜色。

  2. 设备根据报文的服务等级及颜色实现拥塞避免。

  3. 在报文离开设备时,内部服务等级和颜色被映射为QoS优先级。设备根据内部服务等级与QoS优先级之间的映射关系确定报文进入的队列,从而针对队列进行流量整形、拥塞避免、队列调度等处理。设备可以修改报文发送出去时所携带的QoS优先级,以便其他设备根据报文携带的优先级提供相应的QoS服务。

将QoS优先级映射到服务等级、颜色是对入方向的报文进行,而将服务等级、颜色映射为QoS优先级则是对出方向的报文进行,如图5-1所示。

图5-1  QoS优先级映射

服务等级是指报文在设备内部的服务质量,它决定了报文在设备内部所属的队列类型。服务等级有8种取值,即8种PHB(Per-Hop Behavior),优先级从高到低依次为CS7、CS6、EF、AF4、AF3、AF2、AF1、BE。PHB行为的详细描述,参见PHB行为

颜色是指报文在设备内部的丢弃优先级,用于决定同一个队列内部当队列发生拥塞时报文的丢弃顺序。颜色有3种取值,IEEE定义的优先级从低到高依次为Green、Yellow、Red。丢弃优先级的高低实际取决于对应参数的配置。

QoS优先级字段

为了在Internet上针对不同的业务提供有差别的QoS服务质量,人们根据报文头中的某些字段记录QoS信息,从而让网络中的各设备根据此信息提供有差别的服务质量。这些和QoS相关的报文字段包括:

  • Precedence字段

    根据RFC791定义,IP报文头ToS(Type of Service)域由8个比特组成,其中3个比特的Precedence字段标识了IP报文的优先级,Precedence在报文中的位置如图5-2所示。

    图5-2  IP Precedence/DSCP字段

    比特0~2表示Precedence字段,代表报文传输的8个优先级,按照优先级从高到低顺序取值为7、6、5、4、3、2、1和0。高优先级是7和6,经常是为路由选择或更新网络控制通信保留的,用户级应用仅能使用0~5。

    除了Predecence字段外,ToS域中还包括D、T、R三个比特:

    • D比特表示延迟要求(Delay,0代表正常延迟,1代表低延迟)。

    • T比特表示吞吐量(Throughput,0代表正常吞吐量,1代表高吞吐量)。

    • R比特表示可靠性(Reliability,0代表正常可靠性,1代表高可靠性)。

  • DSCP字段

    RFC1349重新定义了IP报文中的ToS域,增加了C比特,表示传输开销(Monetary Cost)。之后,IETF DiffServ工作组在RFC2474中将IPv4报文头ToS域中的比特0~5重新定义为DSCP,并将ToS域改名为DS字节。DSCP在报文中的位置如图5-2所示。

    DS字段的前6位(0位~5位)用作区分服务代码点DSCP(DS Code Point),后2位(6位、7位)是保留位。DS字段的前3位(0位~2位)是类选择代码点CSCP(Class Selector Code Point),相同的CSCP值代表一类DSCP。DS节点根据DSCP的值选择相应的PHB。

  • VLAN帧头中的802.1p优先级

    通常二层设备之间交互VLAN帧。根据IEEE 802.1Q定义,VLAN帧头中的PRI字段(即802.1p优先级),或称CoS字段,标识了服务质量需求。VLAN帧中的PRI字段位置如图5-3所示。

    图5-3  VLAN帧中的802.1p优先级

    在802.1Q头部中包含3比特长的PRI字段。PRI字段定义了8种业务优先级CoS,按照优先级从高到低顺序取值为7、6、5、4、3、2、1和0。

  • MPLS EXP字段

    MPLS报文与普通的IP报文相比增加了标签信息。标签的长度为4个字节,封装结构如图5-4所示。

    说明:

    只有S5720EI、S5720HI、S6720EI和S6720S-EI支持MPLS EXP字段。

    图5-4  MPLS标签的封装格式

    标签共有4个域:
    • Label:20比特,标签值字段,用于转发的指针。

    • Exp:3比特,保留字段,用于扩展,现在通常用做CoS。

    • S:1比特,栈底标识。MPLS支持标签的分层结构,即多重标签,S值为1时表明为最底层标签。

    • TTL:8比特,和IP分组中的TTL(Time To Live)意义相同。

    对于MPLS报文,通常将标签信息中的EXP域作为MPLS报文的CoS域,与IP网络的ToS域等效,用来区分数据流量的服务等级,以支持MPLS网络的DiffServ。EXP字段表示8个传输优先级,按照优先级从高到低顺序取值为7、6、……、1和0。

    • 在IP网络,由IP报文的IP优先级或DSCP标识服务等级。但是对于MPLS网络,由于报文的IP头对LSR(Label Switching Router)设备是不可见的,所以需要在MPLS网络的边缘对MPLS报文的EXP域进行标记。

    • 缺省的情况下,在MPLS网络的边缘,将IP报文的IP优先级直接拷贝到MPLS报文的EXP域;但是在某些情况下,如ISP不信任用户网络、或者ISP定义的差别服务类别不同于用户网络,则可以根据一定的分类策略,依据内部的服务等级重新设置MPLS报文的EXP域,而在MPLS网络转发的过程中保持IP报文的ToS域不变。

    • 在MPLS网络的中间节点,根据MPLS报文的EXP域对报文进行分类,并实现拥塞管理,流量监管或者流量整形。

PHB行为

在每一个DS节点上对报文的处理称为PHB。PHB描述了DS节点对报文采用的外部可见的转发行为。PHB可以用优先级来定义,也可以用一些可见的服务特征如报文延迟、抖动或丢包率来定义。PHB只定义了一些外部可见的转发行为,没有指定特定的实现方式。

RFC定义了四种标准的PHB:CS(Class Selector),EF(Expedited Forwarding),AF(Assured Forwarding)和BE(Best-Effort)。其中,BE是缺省的PHB。

在RFC 2474中,CS又被划分为两个等级,即CS6和CS7;在RFC 2597中,AF又被划分为四个等级,即为AF1~AF4。至此,PHB共有8个细分级别,每个PHB在设备内部都有对应的服务等级,不同的服务等级将决定不同流的拥塞管理策略。同时每个PHB又再被划分为三个颜色(Color,也可以叫丢弃优先级),分别用Green、Yellow和Red表示,不同的颜色将决定不同流的拥塞避免策略。

  • CS

    CS代表的服务等级与网络中使用的IP Precedence相同。在所有标准PHB中,CS的优先级最高。

    CS可以细分为CS7和CS6,默认用于协议报文,如企业内部各个交换机之间的STP报文、LLDP报文、LACP报文等。如果这些报文无法接收会引起协议中断。

  • EF

    EF被定义为这样的一种转发处理:从任何DS节点发出的信息流速率在任何情况下必须获得等于或大于设定的速率。EF PHB在DS域内不能被重新标记,仅允许在边界节点重新标记。

    EF流要求低时延、低抖动、低丢包率,对应于实际应用中的视频、语音、会议电视等实时业务。

    EF用于承载VoIP语音的流量,或者企业内部视频会议的数据流,因为语音业务的报文要求低延迟、低抖动、低丢包率,其重要程度仅次于协议报文。

    说明:

    EF PHB提供的是低时延服务,应该具有最低的抖动和丢包率,因而必须限制EF的专用带宽,以免其他服务得不到可用带宽。

  • AF

    AF的推出是为了满足这样的需求:用户在与ISP订购带宽服务时,允许业务量超出所订购的规格。对不超出所订购规格的流量要求确保转发的质量;对超出规格的流量将降低服务待遇继续转发,而不只是简单地被丢弃。

    AF流要求较低的延迟、低丢包率、高可靠性,对应于数据可靠性要求高的业务如电子商务、企业VPN等。

    AF又可以细分为AF4、AF3、AF2、AF1。

    • AF4用来承载语音的信令流量,即VoIP业务的协议报文。

      说明:

      语音信令是语音的呼叫控制。对用户而言,在接通的时候等待几秒钟是可以忍受的,但是在通话过程的中断是绝对不能允许的,因此语音流量必须优先于语音的信令流量。

    • AF3可以用作远端设备的Telnet、FTP等服务。这些业务对带宽要求适当,但是对网络时延、抖动都非常敏感,同时要求完全可靠的传输,不能出现丢包。

    • AF2可以用来承载企业内部IPTV的直播流量,可以保证在线视频业务的流畅性。直播业务的实时性强,需要有连续性和大吞吐量的保证,但是允许小规模的丢包。

    • AF1用作企业内部普通数据流业务,例如E-Mail。普通数据对实时性和抖动等因素要求都不高,只要保证不丢包的传达即可。

  • BE

    BE对应于传统的IP报文投递服务,只关注可达性,其他方面不做任何要求。任何交换机必须支持BE PHB。

    BE用于尽力而为的服务,用作不紧急、不重要、不需要负责的业务,如员工HTTP网页浏览业务。

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更新时间:2019-03-28

文档编号:EDOC1000178152

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