目  录

1 QoS简介

1.1 概述

1.2 QoS服务模型简介

1.2.1 Best-Effort服务模型

1.2.2 IntServ服务模型

1.2.3 DiffServ服务模型

2 QoS配置方式

2.1 配置方式介绍

2.1.1 非QoS策略配置方式

2.1.2 QoS策略配置方式

2.2 QoS策略配置方式的步骤

2.2.1 定义类

2.2.2 定义流行为

2.2.3 定义策略

2.2.4 应用策略

2.2.5 配置接口流速统计时间

2.2.6 QoS策略显示和维护

3 拥塞管理

3.1 拥塞管理简介

3.1.1 拥塞的产生、影响和对策

3.1.2 拥塞管理策略

3.1.3 拥塞管理技术的对比

3.2 配置先进先出队列的长度

3.3 配置优先队列

3.3.1 优先队列配置过程

3.3.2 优先队列配置举例

3.4 配置加权公平队列

3.5 配置基于类的队列

3.5.1 配置概述

3.5.2 定义类

3.5.3 定义流行为

3.5.4 定义策略

3.5.5 应用策略

3.5.6 配置接口最大可用带宽

3.5.7 配置最大预留带宽占可用带宽的百分比

3.5.8 基于类的队列典型配置举例

3.6 配置RTP优先队列

3.7 拥塞管理的显示和维护

4 拥塞避免

4.1 拥塞避免简介

4.1.1 传统的丢包策略

4.1.2 RED与WRED

4.1.3 WRED和队列机制的关系

4.2 WRED配置说明

4.2.1 WRED的参数说明

4.3 配置WRED

4.3.1 配置过程

4.3.2 配置举例

4.4 WRED显示和维护

5 流量过滤

5.1 流量过滤简介

5.2 配置流量过滤

5.3 流量过滤配置举例

5.3.1 流量过滤配置举例

6 重标记

6.1 重标记简介

6.2 配置重标记

6.3 重标记配置举例

6.3.1 重标记配置举例

7 附录

7.1 附录 A 缩略语表

7.2 附录 B 各种优先级介绍

7.2.1 IP优先级和DSCP优先级

7.2.2 802.1p优先级

1 QoS简介

1.1  概述

QoS即服务质量。对于网络业务，影响服务质量的因素包括传输的带宽、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，可能就是在损害其它业务的服务质量。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。

1.2  QoS服务模型简介

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IntServ）

·     Differentiated service（区分服务模型，简称DiffServ）

1.2.1  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。

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。

1.2.2  IntServ服务模型

IntServ是一个综合服务模型，它可以满足多种QoS需求。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。

但是，IntServ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。IntServ模型可扩展性很差，难以在Internet核心网络实施。

1.2.3  DiffServ服务模型

DiffServ是一个多服务模型，它可以满足不同的QoS需求。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。

本文提到的技术都是基于DiffServ服务模型。

2 QoS配置方式

2.1  配置方式介绍

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。

2.1.1  非QoS策略配置方式

非QoS策略配置方式是指不通过QoS策略来进行配置。

2.1.2  QoS策略配置方式

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。

1. 类

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。

2. 流行为

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。

3. 策略

策略用来将指定的类和流行为绑定起来，对符合分类条件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。

2.2  QoS策略配置方式的步骤

如图2-1所示：

图2-1 QoS策略配置方式的步骤

2.2.1  定义类

定义类首先要创建一个类，然后在该类的视图下配置匹配规则。

表2-1 定义类

2.2.2  定义流行为

定义流行为首先需要创建一个流行为，然后可以在该流行为视图下根据需要配置相应的QoS动作。每个流行为由一组QoS动作组成。

表2-2 定义流行为

2.2.3  定义策略

1. 配置父策略

在策略视图下为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2-3 定义策略

2. 配置子策略

通过在流行为视图下应用子策略，可以实现策略嵌套功能。即由traffic classifier命令定义的某一类流量，除了执行父策略中定义的行为外，还由子策略再次对该类流量进行分类，并执行子策略中定义的行为。

表2-4 配置子策略

2.2.4  应用策略

QoS策略仅支持基于接口应用QoS策略：QoS策略对通过接口接收或发送的流量生效。

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，允许删除或修改该ACL（包括向该ACL中添加、删除和修改规则）。

一个策略可以应用于多个接口。接口的每个方向（出和入两个方向）只能应用一个策略。

如果QoS策略应用在接口的出方向，则QoS策略对本地协议报文不起作用。本地协议报文是设备内部发起的某些报文，它是维持设备正常运行的重要协议报文。为了确保这些报文能够被不受影响的发送出去，即便在接口的出方向应用了QoS策略，本地协议报文也不会受到QoS策略的限制，从而降低了因配置QoS而误将这些报文丢弃或进行其他处理的风险。一些常见的本地协议报文如下：链路维护报文、OSPF、RIP、SSH等。

表2-5 在接口上应用策略

2.2.5  配置接口流速统计时间

我们可以统计经过QoS策略流分类后每类报文的发送和丢弃速率。假设流速统计时间为t（t默认为5分钟），则系统将统计最近t时间内每类报文发送和丢弃的平均速率，且每t/5分钟刷新一次统计速率。流速统计的结果可以通过命令display qos policy interface查看。

表2-6 配置接口流速统计时间

2.2.6  QoS策略显示和维护

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。

在用户视图下执行reset命令可以清除QoS策略的统计信息。

表2-7 QoS策略显示和维护

3 拥塞管理

3.1  拥塞管理简介

3.1.1  拥塞的产生、影响和对策

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。以图3-1中的两种情况为例：

图3-1 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。

3.1.2  拥塞管理策略

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。

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。

下面介绍几种常用的队列。

1. FIFO队列

图3-2 先入先出队列示意图

如图3-2所示，FIFO按照时间到达的先后决定分组的转发次序，先进的先出，后进的后出，不需要进行流分类和队列调度，FIFO关心的只是队列的长度，队列的长度对延迟和丢包率的影响。用户的业务流在某个设备能够获得的资源取决于分组的到达时机及当时的负载情况。Best-Effort报文转发方式采用的就是FIFO的排队策略。

如果设备的每个端口只有一个基于FIFO的输入或输出队列，那么恶性的应用可能会占用所有的网络资源，严重影响关键业务数据的传送。所以还需要配置一些其他的队列调度机制与FIFO配合对流量进行调度和拥塞控制。

每个队列内部报文的发送次序缺省是FIFO。

2. PQ队列

图3-3 PQ队列示意图

PQ队列是针对关键业务应用设计的。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。PQ可以根据网络协议（比如IP、IPX）、数据流入接口、报文长度、源地址/目的地址等灵活地为数据流指定优先次序。如图3-3所示，PQ的4个队列分别为高优先队列（top）、中优先队列（middle）、正常优先队列（normal）和低优先队列（bottom）。所有报文将被分成4类，并按所属类别进入4个队列中的一个。缺省情况下，数据流进入normal队列。每个队列内部又遵循FIFO原则。

在队列调度时，PQ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。

PQ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。

3. WFQ队列

图3-4 WFQ队列示意图

在介绍加权公平队列前，先要理解FQ队列。FQ队列是为了公平地分享网络资源，尽可能使所有流的延迟和抖动达到最优而推出的。它照顾了各方面的利益，主要表现在：

·     不同的队列获得公平的调度机会，从总体上均衡各个流的延迟。

·     短报文和长报文获得公平的调度：如果不同队列间同时存在多个长报文和短报文等待发送，应当顾及短报文的利益，让短报文优先获得调度，从而在总体上减少各个流的报文间的抖动。

与FQ相比，WFQ在计算报文调度次序时增加了优先权方面的考虑。从统计上，WFQ使高优先权的报文获得优先调度的机会多于低优先权的报文。WFQ能够按流的“会话”信息（协议类型、源和目的TCP或UDP端口号、源和目的IP地址、ToS域中的优先级位等）自动进行流分类，并且尽可能多地提供队列，以将每个流均匀地放入不同队列中，从而在总体上均衡各个流的延迟。在出队的时候，WFQ按流的优先级来分配每个流应占有出口的带宽。优先级的数值越小，所得的带宽越少。优先级的数值越大，所得的带宽越多。

例如：接口中当前共有5个流，它们的优先级分别为0、1、2、3、4，则带宽总配额为所有（流的优先级＋1）的和，即1＋2＋3＋4＋5＝15。

每个流所占带宽比例为：（自己的优先级数＋1）/（所有（流的优先级＋1）的和）。即每个流可得的带宽分别为：1/15，2/15，3/15，4/15，5/15。

由于WFQ在拥塞发生时能均衡各个流的延迟和抖动，所以WFQ在一些特殊场合得到了有效的应用。比如在使用RSVP协议的保证型业务中，通常就是采用WFQ作为调度策略；在流量整形中，也采用WFQ调度缓存的报文。

4. CBQ队列

图3-5 基于类的队列示意图

CBQ是对WFQ功能的扩展，为用户提供了定义类的支持。在网络拥塞时，CBQ根据用户定义的类规则对报文进行匹配，并使其进入相应的队列，在入队列之前必须进行拥塞避免机制和带宽限制的检查。在报文出队列时，加权公平调度每个类对应的队列中的报文。

CBQ包括以下队列：

·     紧急队列：CBQ提供一个紧急队列，紧急报文入该队列，该队列采用FIFO调度，没有带宽限制。

·     SP：即严格优先级队列。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。通过引入SP队列，CBQ可以提供不受带宽检查限制的严格优先服务。最多支持64个SP队列。

·     LLQ：即EF队列。如果CBQ加权公平对待所有类的队列，实时业务报文（包括语音与视频业务，对延迟比较敏感）就可能得不到及时发送。为此引入一个EF队列，为实时业务报文提供严格优先发送服务。LLQ将严格优先队列机制与CBQ结合起来使用，用户在定义类时可以指定其享受严格优先服务，这样的类称作优先类。所有优先类的报文将进入同一个优先队列，在入队列之前需对各类报文进行带宽限制的检查。报文出队列时，将首先发送优先队列中的报文，直到发送完后才发送其他类对应的队列的报文。为了不让其他队列中的报文延迟时间过长，在使用LLQ时将会为每个优先类指定可用最大带宽，该带宽值用于拥塞发生时监管流量。如果拥塞未发生，优先类允许使用超过分配的带宽。如果拥塞发生，优先类超过分配带宽的数据包将被丢弃。最多支持64个EF队列。

·     BQ：即AF队列。为AF业务提供严格、精确的带宽保证，并且保证各类AF业务之间按一定的比例关系进行队列调度。最多支持64个AF队列。

·     缺省队列：一个WFQ队列，用来支撑BE业务，使用接口剩余带宽进行发送。

系统在为报文匹配规则时，规则如下：

·     先匹配优先类，然后再匹配其他类；

·     对多个优先类，按照配置顺序逐一匹配；

·     对其他类，也是按照配置顺序逐一匹配；

·     对类中多个规则，按照配置顺序逐一匹配。

5. RTP优先队列

RTP优先队列是一种保证实时业务（包括语音与视频业务）服务质量的简单的队列技术。其原理就是将承载语音或视频的RTP报文送入高优先级队列，使其得到优先发送，保证时延和抖动降低为最低限度，从而保证了语音或视频这种对时延敏感业务的服务质量。

图3-6 RTP优先队列示意图

如图3-6所示，RTP优先队列将RTP报文送入一个具有较高优先级的队列。RTP报文是端口号在一定范围内为偶数的UDP报文，端口号的范围可以配置。RTP优先队列可以同其他队列（包括FIFO、PQ、CQ和WFQ）结合使用，而它的优先级是最高的。

3.1.3  拥塞管理技术的对比

设备上提供了以上拥塞管理技术，突破了传统IP设备的单一FIFO拥塞管理策略，提供了强大的QoS能力，使得IP设备可以满足不同业务所要求的不同服务质量的要求。为了用户更好地利用拥塞管理技术，现对各种队列技术做一比较。

表3-1 拥塞管理技术对比

3.2  配置先进先出队列的长度

FIFO是接口缺省使用的队列调度机制，可以通过配置命令改变其队列长度。

表3-2 配置先进先出队列的长度

3.3  配置优先队列

可以给一个优先列表定义多条规则，然后把该组规则应用在某接口上。在进行流分类时，数据流按照配置顺序进行匹配，如果匹配上某规则，则进入相应的队列，匹配结束；如果分组不与任何规则匹配，则进入缺省队列。

3.3.1  优先队列配置过程

将一组优先列表应用到接口上。对于同一个接口，若优先队列的应用命令的重复使用，则最新的配置生效。

表3-3 优先队列配置过程

3.3.2  优先队列配置举例

1. 配置需求

如图所示，Server和Host A通过Device A向Host B发送数据（其中Server发送关键业务数据，Host A发送非关键业务数据）时，由于Device A入接口GigabitEthernet1/0/1的速率大于出接口GigabitEthernet1/0/2的速率，在GigabitEthernet1/0/2接口处可能发生拥塞，导致丢包。要求在网络拥塞时保证Server发送的关键业务数据得到优先处理。

2. 组网图

图3-7 优先队列配置组网图

3. 配置步骤

# 配置ACL规则列表，分别匹配来源于Server和Host A的报文。

[DeviceA] acl basic 2001

[DeviceA-acl-ipv4-basic-2001] rule permit source 1.1.1.1 0

[DeviceA] acl basic 2002

[DeviceA-acl-ipv4-basic-2002] rule permit source 1.1.1.2 0

# 配置优先队列规则组，使得网络拥塞发生时，源自Server的报文能够进入PQ的top队列缓存，源自Host A的报文能够进入bottom队列缓存，并且设定top队列的最大队列长度为50、bottom队列的最大队列长度为100。

[DeviceA] qos pql 1 protocol ip acl 2001 queue top

[DeviceA] qos pql 1 protocol ip acl 2002 queue bottom

[DeviceA] qos pql 1 queue top queue-length 50

[DeviceA] qos pql 1 queue bottom queue-length 100

# 在接口GigabitEthernet1/0/2上启用优先队列规则组1。

[DeviceA] interface gigabitethernet 1/0/2

[DeviceA-GigabitEthernet1/0/2] qos pq pql 1

3.4  配置加权公平队列

当接口没有使用WFQ策略时，使用qos wfq命令可以使接口使用WFQ策略，同时指定WFQ的参数。如果接口已经使用了WFQ策略，使用qos wfq命令可以修改WFQ的参数。

表3-4 加权公平队列配置过程

3.5  配置基于类的队列

3.5.1  配置概述

基于类的队列CBQ的配置步骤如下：

(1)     定义类

(2)     定义流行为

(3)     定义策略

(4)     在接口视图下应用QoS策略

为方便用户使用，系统预定义了一些类、流行为以及策略，具体如下。

1. 系统预定的类

系统预定义了一些类，并为这些类定义了通用的规则，用户定义策略时可直接使用这些类，这些类包括：

(1)     缺省类

default-class：匹配的是缺省数据流。

(2)     基于DSCP的预定义类

ef、af1、af2、af3、af4：分别匹配IP DSCP值ef、af1、af2、af3、af4

(3)     基于IP优先级的预定义类

ip-prec0，ip-prec1，…ip-prec7：分别匹配IP优先级0，1，…7

2. 系统预定义的流行为

系统预定义了一些流行为，并为这些流行为定义了QoS特性：

·     ef：定义了一个特性为入EF队列，占用带宽为接口可用带宽的20%

·     af：定义了一个特性为入AF队列，占用带宽为接口可用带宽的20%

·     be：不定义任何特性

·     be-flow-based：定义了一个特性为入WFQ队列，其中WFQ默认有256条队列

3. 系统预定义的策略

系统预定义了一个策略，为该策略指定了使用的预定义类，并为这些类指定预定义的动作。该策略名为default，具有缺省的CBQ动作。

default策略的具体规则如下：

·     预定义类ef，采用预定义流行为ef

·     预定义类af1～af4，采用预定义流行为af

·     default-class类，采用预定义流行为be

3.5.2  定义类

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3-5 定义类

3.5.3  定义流行为

定义流行为首先需要创建一个流行为名称，然后在此流行为视图下配置其特性。

1. 配置AF队列，并配置最小可保证带宽

表3-6 配置AF队列，并配置最小可保证带宽

2. 配置EF队列，并配置最大带宽

表3-7 配置EF队列，并配置最大带宽

3. 配置SP队列

表3-8 配置SP队列

4. 配置采用公平队列

表3-9 配置采用公平队列

5. 配置最大队列长度

配置最大队列长度，丢弃方式为尾丢弃。

表3-10 配置最大队列长度

6. 配置丢弃方式为随机丢弃方式

表3-11 配置丢弃方式为随机丢弃方式

7. 配置WRED计算平均队列长度的指数

表3-12 配置WRED计算平均队列长度的指数

8. 配置WRED各DSCP的下限、上限和丢弃概率分母

表3-13 配置WRED各DSCP的下限、上限和丢弃概率分母

9. 配置WRED各IP优先级的下限、上限和丢弃概率分母

表3-14 配置WRED各IP优先级的下限、上限和丢弃概率分母

3.5.4  定义策略

表3-15 在策略中为类指定流行为

3.5.5  应用策略

qos apply policy命令将一个策略映射到具体的物理接口。一个策略映射可以在多个物理端口上得到应用。

表3-16 将接口与所设置的策略相关联

策略在接口视图下应用的规格如下：

·     普通物理接口，可以应用配置了各种特性（包括remark、queue af、queue ef、queue wfq等）的策略。

·     配置了队列（queue ef、queue af、queue sp、queue wfq）特性的策略，不能作为入方向策略应用在入接口上。

3.5.6  配置接口最大可用带宽

最大可用带宽指CBQ中报文入队列带宽检查时使用的最大接口带宽，并非指物理接口的实际带宽。

表3-17 配置接口最大可用带宽

在未配置各种接口的最大可用带宽的条件下，计算CBQ时实际使用的基准带宽如下：

·     对于物理接口，其取值为物理接口实际的速率；

·     对于其他虚接口（如Tunnel接口），取值为0kbps。

3.5.7  配置最大预留带宽占可用带宽的百分比

为队列分配带宽时，考虑到部分带宽用于控制协议报文、二层帧头等，通常配置的最大预留带宽不大于可用带宽的80％。

建议慎重使用该命令修改最大预留带宽。如果配置的最大预留带宽过大，发送的报文加上链路层的帧头有可能大于接口最大可用带宽，导致接口无法满足需求，建议使用缺省最大预留带宽。

表3-18 配置最大预留带宽占可用带宽的百分比

3.5.8  基于类的队列典型配置举例

1. 组网需求

在下面的组网图中，从Router C发出的数据流经过Device A和Device B到达Router D，需求如下：

·     Router C发出的数据流根据IP报文的DSCP域分为3类，要求配置QoS策略，对于DSCP域为AF11和AF21的流进行确保转发（AF），最小带宽为50000kbps；

·     对于DSCP域为EF的流进行加速转发（EF），最大带宽为300000kbps。

在进行配置之前，应保证：

·     Router C发出的流能够通过Device A和Device B可达Router D。

·     报文的DSCP域在进入Device A之前已经设置完毕。

2. 组网图

图3-8 基于类的队列配置组网图

3. 配置步骤

Device A上的配置如下。

# 定义三个类，分别匹配DSCP域为AF11、AF21和EF的IP报文。

<DeviceA> system-view

[DeviceA] traffic classifier af11_class

[DeviceA-classifier-af11_class] if-match dscp af11

[DeviceA-classifier-af11_class] quit

[DeviceA]traffic classifier af21_class

[DeviceA-classifier-af21_class] if-match dscp af21

[DeviceA-classifier-af21_class] quit

[DeviceA] traffic classifier ef_class

[DeviceA-classifier-ef_class] if-match dscp ef

[DeviceA-classifier-ef_class] quit

# 定义流行为，配置AF，并分配最小可用带宽。

[DeviceA] traffic behavior af11_behav

[DeviceA-behavior-af11_behav] queue af bandwidth 50000

[DeviceA-behavior-af11_behav] quit

[DeviceA] traffic behavior af21_behav

[DeviceA-behavior-af21_behav] queue af bandwidth 50000

[DeviceA-behavior-af21_behav] quit

# 定义流行为，配置EF，并分配最大可用带宽（对于EF流，将同时保证带宽和时延）。

[DeviceA] traffic behavior ef_behav

[DeviceA-behavior-ef_behav] queue ef bandwidth 300000

[DeviceA-behavior-ef_behav] quit

# 定义QoS策略，将已配置的流行为指定给不同的类。

[DeviceA] qos policy dscp

[DeviceA-qospolicy-dscp] classifier af11_class behavior af11_behav

[DeviceA-qospolicy-dscp] classifier af21_class behavior af21_behav

[DeviceA-qospolicy-dscp] classifier ef_class behavior ef_behav

[DeviceA-qospolicy-dscp] quit

# 将已定义的QoS策略应用在Router A的GigabitEthernet1/0/1出方向。

[DeviceA] interface gigabitethernet 1/0/1

[DeviceA-GigabitEthernet1/0/1] ip address 1.1.1.1 255.255.255.0

[DeviceA-GigabitEthernet1/0/1] qos apply policy dscp outbound

配置完成后，当发生拥塞时，可以观察到EF流以较高的优先级转发。

3.6  配置RTP优先队列

表3-19 RTP队列配置过程

3.7  拥塞管理的显示和维护

在完成上述配置后，在任意视图下执行display命令可以显示拥塞管理各种队列的运行情况，通过查看显示信息验证配置的效果。

表3-20 拥塞管理的显示和维护

4 拥塞避免

4.1  拥塞避免简介

过度的拥塞会对网络资源造成极大危害，必须采取某种措施加以解除。拥塞避免是一种流量控制机制，它通过监视网络资源（如队列或内存缓冲区）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。

设备在丢弃报文时，需要与源端的流量控制动作（比如TCP流量控制）相配合，调整网络的流量到一个合理的负载状态。丢包策略和源端的流量控制相结合，可以使网络的吞吐量和利用效率最大化，并且使报文丢弃和延迟最小化。

4.1.1  传统的丢包策略

传统的丢包策略采用尾部丢弃（Tail-Drop）的方法。当队列的长度达到最大值后，所有新到来的报文都将被丢弃。

这种丢弃策略会引发TCP全局同步现象：当队列同时丢弃多个TCP连接的报文时，将造成多个TCP连接同时进入拥塞避免和慢启动状态以降低并调整流量，而后又会在某个时间同时出现流量高峰。如此反复，使网络流量忽大忽小，网络不停震荡。

4.1.2  RED与WRED

为避免TCP全局同步现象，可使用RED或WRED。

RED和WRED通过随机丢弃报文避免了TCP的全局同步现象，使得当某个TCP连接的报文被丢弃、开始减速发送的时候，其他的TCP连接仍然有较高的发送速度。这样，无论什么时候，总有TCP连接在进行较快的发送，提高了线路带宽的利用率。

在RED类算法中，为每个队列都设定上限和下限，对队列中的报文进行如下处理：

·     当队列的长度小于下限时，不丢弃报文；

·     当队列的长度超过上限时，丢弃所有到来的报文；

·     当队列的长度在上限和下限之间时，开始随机丢弃到来的报文。队列越长，丢弃概率越高，但有一个最大丢弃概率。

直接采用队列的长度和上限、下限比较并进行丢弃，将会对突发性的数据流造成不公正的待遇，不利于数据流的传输。WRED采用平均队列和设置的队列上限、下限比较来确定丢弃的概率。

队列平均长度既反映了队列的变化趋势，又对队列长度的突发变化不敏感，避免了对突发性数据流的不公正待遇。

当队列机制采用WFQ时，可以为不同优先级的报文设定计算队列平均长度时的指数、上限、下限、丢弃概率，从而对不同优先级的报文提供不同的丢弃特性。

4.1.3  WRED和队列机制的关系

WRED和队列机制的关系如下图所示。

图4-1 WRED和队列机制关系示意图

当WRED和WFQ配合使用时，可以实现基于流的WRED。在进行分类的时候，不同的流有自己的队列，对于流量小的流，由于其队列长度总是比较小，所以丢弃的概率将比较小。而流量大的流将会有较大的队列长度，从而丢弃较多的报文，保护了流量较小的流的利益。

4.2  WRED配置说明

4.2.1  WRED的参数说明

在进行WRED配置时，需要事先确定如下参数：

·     队列上限和下限：当队列平均长度小于下限时，不丢弃报文。当队列平均长度在上限和下限之间时，设备随机丢弃报文，队列越长，丢弃概率越高。当队列平均长度超过上限时，丢弃所有到来的报文。

·     丢弃优先级：在进行报文丢弃时参考的参数，0对应绿色报文、1对应黄色报文、2对应红色报文，红色报文将被优先丢弃。

·     计算平均队列长度的指数：指数越大，计算平均队列长度时对队列的实时变化越不敏感。计算队列平均长度的公式为：平均队列长度=（以前的平均队列长度×（1-1/2n））＋（当前队列长度×（1/2n））。其中n表示指数。

·     计算丢弃概率的分母：以接口配置方式配置WRED时，在计算丢弃概率的公式中作为分母。取值越大，计算出的丢弃概率越小。

·     丢弃概率：以WRED表配置方式配置WRED时，使用百分数的形式表示丢弃报文的概率，取值越大，报文被丢弃的机率越大。

4.3  配置WRED

4.3.1  配置过程

表4-1 WRED配置过程

4.3.2  配置举例

1. 组网需求

·     在接口GigabitEthernet1/0/1上配置基于IP优先级的WRED。

·     配置IP优先级为3的报文的队列下限为20、上限为40、丢弃概率分母为15。

·     配置计算平均队列长度的指数为6。

2. 配置步骤

# 进入系统视图。

<Sysname> system-view

# 进入接口视图。

[Sysname] interface gigabitethernet 1/0/1

# 开启基于IP优先级的WRED。

[Sysname-GigabitEthernet1/0/1] qos wred ip-precedence enable

# 配置优先级为3的报文的队列下限为20，上限为40，丢弃概率分母为15。

[Sysname-GigabitEthernet1/0/1] qos wred ip-precedence 3 low-limit 20 high-limit 40 discard-probability 15

# 配置计算平均队列长度的指数为6。

[Sysname-GigabitEthernet1/0/1] qos wred weighting-constant 6

4.4  WRED显示和维护

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WRED的运行情况，通过查看显示信息验证配置的效果。

表4-2 WRED显示和维护

5 流量过滤

5.1  流量过滤简介

流量过滤是指对符合流分类的流进行过滤的动作。

例如，可以根据网络的实际情况禁止从某个源IP地址发送的报文通过。

5.2  配置流量过滤

表5-1 配置流量过滤

5.3  流量过滤配置举例

5.3.1  流量过滤配置举例

1. 组网需求

Host通过接口GigabitEthernet1/0/1接入设备Device。

配置流量过滤功能，对接口GigabitEthernet1/0/1接收的源端口号不等于21的TCP报文进行丢弃。

2. 组网图

图5-1 流量过滤配置组网图

3. 配置步骤

# 定义高级ACL 3000，匹配源端口号不等于21的数据流。

<Device> system-view

[Device] acl advanced 3000

[Device-acl-ipv4-adv-3000] rule 0 permit tcp source-port neq 21

[Device-acl-ipv4-adv-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），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

6 重标记

6.1  重标记简介

重标记是将报文的优先级或者标志位进行设置，重新定义报文的优先级等。例如，对于IP报文来说，可以利用重标记对IP报文中的IP优先级或DSCP值进行重新设置，控制IP报文的转发。

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。

6.2  配置重标记

表6-1 配置重标记

6.3  重标记配置举例

6.3.1  重标记配置举例

1. 组网需求

公司企业网通过Device实现互连。网络环境描述如下：

·     Host A和Host B通过端口GigabitEthernet1/0/1接入Device；

·     数据库服务器、邮件服务器和文件服务器通过端口GigabitEthernet1/0/2接入Device。

通过配置重标记功能，Device上实现如下需求：

·     优先处理Host A和Host B访问数据库服务器的报文；

·     其次处理Host A和Host B访问邮件服务器的报文；

·     最后处理Host A和Host B访问文件服务器的报文。

2. 组网图

图6-1 重标记配置组网图

3. 配置步骤

# 定义高级ACL 3000，对目的IP地址为192.168.0.1的报文进行分类。

<Device> system-view

[Device] acl advanced 3000

[Device-acl-ipv4-adv-3000] rule permit ip destination 192.168.0.1 0

[Device-acl-ipv4-adv-3000] quit

# 定义高级ACL 3001，对目的IP地址为192.168.0.2的报文进行分类。

[Device] acl advanced 3001

[Device-acl-ipv4-adv-3001] rule permit ip destination 192.168.0.2 0

[Device-acl-ipv4-adv-3001] quit

# 定义高级ACL 3002，对目的IP地址为192.168.0.3的报文进行分类。

[Device] acl advanced 3002

[Device-acl-ipv4-adv-3002] rule permit ip destination 192.168.0.3 0

[Device-acl-ipv4-adv-3002] quit

# 定义类classifier_dbserver，匹配高级ACL 3000。

[Device] traffic classifier classifier_dbserver

[Device-classifier-classifier_dbserver] if-match acl 3000

[Device-classifier-classifier_dbserver] quit

# 定义类classifier_mserver，匹配高级ACL 3001。

[Device] traffic classifier classifier_mserver

[Device-classifier-classifier_mserver] if-match acl 3001

[Device-classifier-classifier_mserver] quit

# 定义类classifier_fserver，匹配高级ACL 3002。

[Device] traffic classifier classifier_fserver

[Device-classifier-classifier_fserver] if-match acl 3002

[Device-classifier-classifier_fserver] quit

# 定义流行为behavior_dbserver，动作为重标记报文的本地优先级为4。

[Device] traffic behavior behavior_dbserver

[Device-behavior-behavior_dbserver] remark local-precedence 4

[Device-behavior-behavior_dbserver] quit

# 定义流行为behavior_mserver，动作为重标记报文的本地优先级为3。

[Device] traffic behavior behavior_mserver

[Device-behavior-behavior_mserver] remark local-precedence 3

[Device-behavior-behavior_mserver] quit

# 定义流行为behavior_fserver，动作为重标记报文的本地优先级为2。

[Device] traffic behavior behavior_fserver

[Device-behavior-behavior_fserver] remark local-precedence 2

[Device-behavior-behavior_fserver] quit

# 定义策略policy_server，为类指定流行为。

[Device] qos policy policy_server

[Device-qospolicy-policy_server] classifier classifier_dbserver behavior behavior_dbserver

[Device-qospolicy-policy_server] classifier classifier_mserver behavior behavior_mserver

[Device-qospolicy-policy_server] classifier classifier_fserver behavior behavior_fserver

[Device-qospolicy-policy_server] quit

# 将策略policy_server应用到端口GigabitEthernet1/0/1上。

[Device] interface gigabitethernet 1/0/1

[Device-GigabitEthernet1/0/1] qos apply policy policy_server inbound

[Device-GigabitEthernet1/0/1] quit

7 附录

7.1  附录 A 缩略语表

表7-1 附录 A 缩略语表

7.2  附录 B 各种优先级介绍

7.2.1  IP优先级和DSCP优先级

图7-1 ToS和DS域

如图7-1所示，IP报文头的ToS字段有8个bit，其中前3个bit表示的就是IP优先级，取值范围为0～7。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7-2 IP优先级说明

表7-3 DSCP优先级说明

7.2.2  802.1p优先级

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7-2 带有802.1Q标签头的以太网帧

如图7-2所示，4个字节的802.1Q标签头包含了2个字节的TPID（Tag Protocol Identifier，标签协议标识符）和2个字节的TCI（Tag Control Information，标签控制信息），TPID取值为0x8100，图7-3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规范中被详细定义的。

图7-3 802.1Q标签头

表7-4 802.1p优先级说明