QoS学习
一、简介
QoS即服务质量。
二、QoS模型
1、Best-Effort服务模型
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。
2、IntServ服务模型
IntServ 是一个综合服务模型。该模型使用 RSVP 协议，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。
IntServ 模型可扩展性很差，难以在 Internet 核心网络实施。
3、DiffServ服务模型
与 IntServ 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。H3C采用该服务模型。
三、QoS技术实现位置
- 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，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：当拥塞发生时制定一个资源的调度策略，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。
四、优先级映射
优先级映射可以将报文携带的优先级字段映射成指定优先级字段，设备根据映射后的优先级字段，为报文提供有差别的QoS服务，从而为全面有效的控制报文调度等级提供依据。
1、优先级介绍
优先级用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、EXP优先级等。这些优先级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。
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。设备调度优先级包括以下几种：
- 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。
- 丢弃优先级（DP）：在进行报文丢弃时参考的参数，丢弃优先级越大的报文越被优先丢弃。
设备仅支持义本地优先级（LP）和丢弃优先级（DP）作为设备调度优先级。
五、流量监管、流量整形和限速
流量监控、流量整形和限速可以实现流量速率限制功能，一般采用令牌桶对流量进行度量。
1、令牌桶
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。
评估流量是令牌桶参数：
- 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，此时要从桶中取走满足报文的转发的令牌；否则说明已经耗费太多令牌，流量超标了。
2、流量监管
流量监管就是对流量进行控制，通过监督本节点的流量速率，对超出规格部分的流量进行”惩罚“。使得流量被限制在一个合理的范围之内，以保护重要资源。但是流量监管可能会对超出规格的流量进行丢弃进而导致数据重传，但不会增加整体网络延迟。
3、流量整形
流量整形是一种主动调整流量输出速率的措施，它可以对超规格部分的流量进行缓存（通常将它们放入缓冲区或队列中），当令牌桶有足够的令牌时，在均匀的向外发送这些被缓存的报文。
流量整形与流量监管相比，有如下两点差异：
- 流量整形会将超规格部分的流量进行缓存，可以解决流量监管中的丢包问题。
- 由于流量整形会将超规格部分的流量进行缓存，所以会增加这部分流量的延迟。
4、限速
限速可以限制报文（除紧急报文）的总速率。限速也是采用里挂牌进行流量评估。当令牌桶中有足够的令牌时，则允许报文通过；否则，超规格部分的报文进行QoS队列进行拥塞管理。
与流量监管和流量整形相比，限速能够限制所有报文。所以当用户只需要对所有报文进行限速时， 使用限速比较简单。
六、拥塞管理
拥塞是指当前供给资源相对于正常转发处理需要的资源不足，从而导致服务质量下降的一种现象。
1、设备支持的拥塞管理方法
1.SP队列
SP队列是针对关键业务类型应用设计。关键业务有一个重要特点，即在拥塞发生时要求优先获得服务以减小响应的延迟。优先队列将端口的8个输出队列分为8类（7到0），数值越小优先级越小。
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。
3.WRR队列
WRP队列在队列之间进行轮流调度，保证每个队列都能得到一定的服务时间。WRR可位每个队列配置一个加权值（加权值表示获取资源的比重，如100M的端口，可以按照比例分配为40、25、10、5、5、5、5、5）。这样解决了在采用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问题。
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。
七、拥塞避免
拥塞避免是一种流量控制机制，它通过监视网络资源的使用情况，在拥塞产生或有加剧的趋势时主动丢弃报文，通过调整网络的流量来避免网络过载。
八、协议报文限速
网络中的协议报文会上送CPU进行处理，但是CPU处理协议报文的速度有限，如果大量的协议报文同时上送CPU，会使CPU一直忙于处理协议报文，而无法顾及其它任务，最终导致设备瘫痪。协议报文限速功能可以对上送CPU的协议报文速率进行限制，保证 CPU 的正常运转。
九、重标记
重标记是将报文的优先级或标志位进行设置，重新定义报文的优先级等。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。重标记可以和优先级映射功能配合使用。
