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02-QoS配置
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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，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。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。
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）
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。
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。
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。
QoS技术包括流分类、流量监管、流量整形、限速、拥塞管理、拥塞避免等。下面对常用的技术进行简单地介绍。
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，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。
图1-2简要描述了各种QoS技术在网络设备中的处理顺序。
(1) 首先通过流分类对各种业务进行识别和区分，它是后续各种动作的基础；
(2) 通过各种动作对特定的业务进行处理。这些动作需要和流分类关联起来才有意义。具体采取何种动作，与所处的阶段以及网络当前的负载状况有关。例如，当报文进入网络时进行流量监管；流出节点之前进行流量整形；拥塞时对队列进行拥塞管理；拥塞加剧时采取拥塞避免措施等。
QoS的配置方式分为MQC方式（模块化QoS配置，Modular QoS Configuration）和非MQC方式。
MQC方式通过QoS策略定义不同类别的流量要采取的动作，并将QoS策略应用到不同的目标位置（例如接口）来实现对业务流量的控制。
非MQC方式则通过直接在目标位置上配置QoS参数来实现对业务流量的控制。例如，在接口上配置限速功能来达到限制接口流量的目的。
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。
QoS策略由如下部分组成：
· 类，定义了对报文进行识别的规则。
· 流行为，定义了一组针对类识别后的报文所做的QoS动作。
通过将类和流行为关联起来，QoS策略可对符合分类规则的报文执行流行为中定义的动作。
用户可以在一个策略中定义多个类与流行为的绑定关系。
QoS策略配置任务如下：
(1) 定义类
(2) 定义流行为
(3) 定义策略
(4) （可选）配置策略嵌套
(5) 应用策略
(6) （可选）配置接口流速统计时间
(1) 进入系统视图。
system-view
(2) 创建类，并进入类视图。
traffic classifier classifier-name [ operator { and | or } ]
(3) 定义匹配数据包的规则。
if-match [ not ] match-criteria
缺省情况下，未定义匹配数据包的规则。
具体规则的介绍，请参见“QoS命令”中的if-match命令。
(1) 进入系统视图。
system-view
(2) 创建流行为，并进入流行为视图。
traffic behavior behavior-name
(3) 配置流行为的动作。
缺省情况下，未配置流行为的动作。
流行为动作就是对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、重标记、流量统计等，具体情况请参见本文相关章节。同一个流行为下可以配置多个转发动作。
QoS策略下可以存在多个CB（Classifier-Behavior）对，应用QoS策略之后，报文按顺序逐个匹配QoS策略中CB对，如果匹配到某个CB对，则报文直接执行该CB对中指定流行为的所有转发动作，报文不再继续匹配其他CB对。流行为下的某些转发动作之间可能存在逻辑冲突，转发动作之间的冲突关系与设备型号有关，请以设备实际情况为准。
(1) 进入系统视图。
system-view
(2) 创建QoS策略，并进入策略视图。
qos policy policy-name
(3) 为类指定流行为，即配置CB（Classifier-Behavior）对。
classifier classifier-name behavior behavior-name [ insert-before before-classifier-name ]
缺省情况下，未指定类对应的流行为。
QoS策略分为两种：父策略和子策略，其中父策略即为普通的QoS策略。通过在父策略流行为视图下创建一个新的策略，即创建子策略，可以实现策略嵌套功能。
配置策略嵌套后，traffic classifier命令定义的某一类流量，除了执行父策略中定义的流行为外，还会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流行为。
配置策略嵌套时，请先定义子策略。关于定义子策略配置，请参见“定义策略”。
(1) 进入系统视图。
system-view
(2) 定义父策略的类。
a. 创建父策略的类，并进入父策略的类视图。
traffic classifier classifier-name [ operator { and | or } ]
b. 定义父策略匹配数据包的规则。
if-match [ not ] match-criteria
缺省情况下，未定义匹配数据包的规则。
具体规则的配置介绍，请参见QoS命令中的if-match命令。
c. 退回系统视图。
quit
(3) 在父策略流行为中嵌套子策略。
a. 创建父策略流行为，并进入父策略的流行为视图。
traffic behavior behavior-name
b. 指定子策略，配置策略嵌套。
traffic-policy policy-name
c. 退出流行为视图。
quit
(4) 创建父策略，并进入父策略视图。
qos policy policy-name
(5) 在父策略中为类指定采用的流行为。
classifier classifier-name behavior behavior-name
缺省情况下，没有为类指定流行为。
QoS策略支持应用在如下位置：
· 基于接口应用QoS策略，支持在入方向和出方向应用。
· 基于控制平面应用QoS策略，仅支持在入方向应用。
· 基于管理口控制平面应用QoS策略，仅支持在入方向应用。
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。当流分类规则中使用ACL匹配报文时，允许删除或修改该ACL（包括向该ACL中添加、删除和修改匹配规则）。
· 如果一个流行为中配置了多个动作，而其中某个动作未生效，则该CB对（即通过classifier behavior命令关联的一个流分类和一个流行为）都不会生效。
基于接口应用QoS策略时需要注意的是：
· 一个QoS策略可以应用于多个接口，但在接口的每个方向（出和入两个方向）只能应用一个策略。
· QoS策略应用在出方向时，对设备发出的协议报文不起作用，以确保这些报文在策略误配置时仍然能够正常发出，维持设备的正常运行。常见的本地协议报文如下：链路维护报文、RIP、SSH等。
(1) 进入系统视图。
system-view
(2) 进入接口视图。
interface interface-type interface-number
(3) 在接口上应用已创建的QoS策略。
qos apply policy policy-name { inbound | outbound }
缺省情况下，未在接口上应用QoS策略。
设备上存在用户平面和控制平面：
· 用户平面（User Plane）：是指对报文进行收发、交换的处理单元，它的主要工作是转发报文。在设备上，与之相对应的核心物理实体就是各种专用转发芯片，它们有极高的处理速度和很强的数据吞吐能力。
· 控制平面（Control Plane）：是指运行大部分路由交换协议进程的处理单元，它的主要工作是进行协议报文的解析和协议的计算。在设备上，与之相对应的核心物理实体就是CPU，它具备灵活的报文处理能力，但数据吞吐能力有限。
用户平面接收到无法识别或处理的报文会送到控制平面进行进一步处理。如果上送控制平面的报文速率超过了控制平面的处理能力，那么上送控制平面的报文会得不到正确转发或及时处理，从而影响协议的正常运行。
为了解决此问题，用户可以把QoS策略应用在控制平面上，通过对上送控制平面的报文进行过滤、限速等QoS处理，达到保护控制平面正常报文的收发、维护控制平面正常处理状态的目的。
预定义的QoS策略中通过协议类型或者协议组类型来标识各种上送控制平面的报文类型，用户也可以在流分类视图下通过if-match control-plane命令引用这些协议类型或者协议组类型来进行报文分类，然后根据需要为这些报文重新配置流行为。系统预定义的QoS策略信息可以通过display qos policy control-plane pre-defined命令查看。
(1) 进入系统视图。
system-view
(2) 进入控制平面视图。
control-plane
(3) 在控制平面上应用已创建的QoS策略。
qos apply policy policy-name inbound
缺省情况下，未在控制平面上应用QoS策略。
管理口控制平面仅针对管理口上送给控制平面的报文。
如果管理口上送给控制平面的报文速率超过其处理能力，报文会得不到正确转发或及时处理，从而影响协议的正常运行。
为了解决此问题，用户可以把QoS策略应用在管理口控制平面上，通过对管理口上送给控制平面的报文进行QoS限速处理，达到保护管理口正常报文的收发、维护管理口正常处理状态的目的。
预定义的QoS策略中通过协议类型或者协议组类型来标识各种上送管理口控制平面的报文类型，用户也可以在流分类视图下通过if-match命令引用这些协议类型或者协议组类型来进行报文分类，然后根据需要为这些报文重新配置流行为。系统预定义的QoS策略信息可以通过display qos policy control-plane management pre-defined命令查看。
(1) 进入系统视图。
system-view
(2) 进入管理口控制平面视图。
control-plane management
(3) 在管理口控制平面上应用已创建的QoS策略。
qos apply policy policy-name inbound
缺省情况下，未在管理口控制平面上应用QoS策略。
通过配置接口流速统计时间，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。
配置接口流速统计时间时需要注意的是：子接口的流速统计时间采用主接口上设置的统计时间。
(1) 进入系统视图。
system-view
(2) 进入接口视图。
interface interface-type interface-number
(3) 配置接口流速统计时间。
qos flow-interval interval
缺省情况下，接口流速统计时间为5分钟。
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2-1 QoS策略显示和维护
|
操作 |
命令 |
|
显示QoS策略的配置信息 |
display qos policy { system-defined | user-defined } [ policy-name [ classifier classifier-name ] ] |
|
显示基于控制平面应用QoS策略的信息 |
display qos policy control-plane |
|
显示管理口控制平面应用的QoS策略信息 |
display qos policy control-plane management |
|
显示系统预定义的管理口控制平面应用QoS策略的信息 |
display qos policy control-plane management pre-defined |
|
显示系统预定义的控制平面应用QoS策略的信息 |
display qos policy control-plane pre-defined |
|
显示接口上QoS策略的配置信息和运行情况 |
display qos policy interface [ interface-type interface-number ] [ inbound | outbound ] |
|
显示流行为的配置信息 |
display traffic behavior { system-defined | user-defined } [ behavior-name ] |
|
显示类的配置信息 |
display traffic classifier { system-defined | user-defined } [ classifier-name ] |
|
清除控制平面应用QoS策略的统计信息 |
reset qos policy control-plane |
|
清除管理口控制平面应用QoS策略的统计信息 |
reset qos policy control-plane management |
为了使有限的网络资源能够更好地发挥效用，更好地为更多用户提供服务，就必须对流量加以限制。流量监管、流量整形和限速可以实现流量的速率限制功能，而要实现此功能就必须对通过设备的流量进行度量。一般采用令牌桶（Token Bucket）对流量进行度量。
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，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。
为了评估更复杂的情况，实施更灵活的调控策略，可以使用两个令牌桶（分别称为C桶和E桶）对流量进行评估。主要有如下三种算法。
(1) 单速率单桶双色算法
¡ CIR：表示向C桶中投放令牌的速率，即C桶允许传输或转发报文的平均速率；
¡ CBS：表示C桶的容量，即C桶瞬间能够通过的承诺突发流量。
每次评估时，依据下面的情况，可以分别实施不同的流控策略：
¡ 如果C桶有足够的令牌，报文被标记为green，即绿色报文；
¡ 如果C桶令牌不足，报文被标记为red，即红色报文。
(2) 单速率双桶三色算法
¡ CIR：表示向C桶中投放令牌的速率，即C桶允许传输或转发报文的平均速率；
¡ CBS：表示C桶的容量，即C桶瞬间能够通过的承诺突发流量；
¡ EBS：表示E桶的容量的增量，即E桶瞬间能够通过的超出突发流量，取值不为0。E桶的容量等于CBS与EBS的和。
每次评估时，依据下面的情况，可以分别实施不同的流控策略：
¡ 如果C桶有足够的令牌，报文被标记为green，即绿色报文；
¡ 如果C桶令牌不足，但E桶有足够的令牌，报文被标记为yellow，即黄色报文；
¡ 如果C桶和E桶都没有足够的令牌，报文被标记为red，即红色报文。
(3) 双速率双桶三色算法
¡ CIR：表示向C桶中投放令牌的速率，即C桶允许传输或转发报文的平均速率；
¡ CBS：表示C桶的容量，即C桶瞬间能够通过的承诺突发流量；
¡ PIR：表示向E桶中投放令牌的速率，即E桶允许传输或转发报文的最大速率；
¡ EBS：表示E桶的容量，即E桶瞬间能够通过的超出突发流量。
每次评估时，依据下面的情况，可以分别实施不同的流控策略：
¡ 如果C桶有足够的令牌，报文被标记为green，即绿色报文；
¡ 如果C桶令牌不足，但E桶有足够的令牌，报文被标记为yellow，即黄色报文；
¡ 如果C桶和E桶都没有足够的令牌，报文被标记为red，即红色报文。
流量监管就是对流量进行控制，通过监督本节点中的流量速率，对超出规格部分的流量进行“惩罚”，使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50%以上的网络带宽。如果发现流量超出规格，则丢弃超规格部分的流量。
图3-1 流量监管示意图
流量监管还可以对所监管流量进行差异化处理，依据不同的评估结果，实施不同的监管动作。这些动作包括转发、丢弃、重新标记优先级再转发、重新标记优先级再进入下一级的监管等。
可以通过MQC方式和非MQC方式配置流量监管，其中非MQC方式配置流量监管时分为以下几种：
· 基于CAR列表的流量监管配置。
· 基于ACL的流量监管配置。
· 适配所有流的流量监管配置。
如果接口上同时配置了MQC方式和非MQC方式的流量监管，则MQC方式的流量监管生效。
设备支持基于接口、控制平面和管理口控制平面应用QoS策略配置流量监管。
(1) 进入系统视图。
system-view
(2) 定义类。
a. 创建类，并进入类视图。
traffic classifier classifier-name [ operator { and | or } ]
b. 定义匹配数据包的规则。
if-match [ not ] match-criteria
缺省情况下，未定义匹配数据包的规则。
具体规则的介绍，请参见“QoS命令”中的if-match命令。
c. 退回系统视图。
quit
(3) 定义流行为。
a. 创建一个流行为并进入流行为视图。
traffic behavior behavior-name
b. 配置流量监管动作。
（绝对值配置方式）
car cir committed-information-rate [ cbs committed-burst-size [ ebs excess-burst-size ] ] [ green action | red action | yellow action ] *
car cir committed-information-rate [ cbs committed-burst-size ] pir peak-information-rate [ ebs excess-burst-size ] [ green action | red action | yellow action ] *
（百分比配置方式）
car cir percent cir-percent [ cbs cbs-time [ ebs ebs-time ] ] [ green action | red action | yellow action ] *
car cir percent cir-percent [ cbs cbs-time ] pir percent pir-percent [ ebs ebs-time ] [ green action | red action | yellow action ] *
缺省情况下，未配置流量监管动作。
c. 退回系统视图。
quit
(4) 定义策略。
a. 创建策略并进入策略视图。
qos policy policy-name
b. 在策略中为类指定采用的流行为。
classifier classifier-name behavior behavior-name
缺省情况下，未指定类对应的流行为。
c. 退回系统视图。
quit
(5) 应用QoS策略。
具体配置请参见“应用策略”。
缺省情况下，未应用QoS策略。
(1) 进入系统视图。
system-view
(2) 创建CAR列表并配置匹配规则。
qos carl carl-index { dscp dscp-list | mac mac-address | mpls-exp mpls-exp-value | precedence precedence-value | { destination-ip-address | source-ip-address } { range start-ip-address to end-ip-address | subnet ip-address mask-length } [ per-address [ shared-bandwidth ] ] }
(3) 进入接口视图。
interface interface-type interface-number
(4) 在接口上配置基于CAR列表的CAR策略。
qos car { inbound | outbound } carl carl-index cir committed-information-rate [ cbs committed-burst-size [ ebs excess-burst-size ] ] [ green action | red action | yellow action ] *
qos car { inbound | outbound } carl carl-index cir committed-information-rate [ cbs committed-burst-size ] pir peak-information-rate [ ebs excess-burst-size ] [ green action | red action | yellow action ] *
缺省情况下，接口上未应用CAR策略。
(1) 进入系统视图。
system-view
(2) 进入接口视图。
interface interface-type interface-number
(3) 在接口上配置基于ACL规则的CAR策略。
qos car { inbound | outbound } acl [ ipv6 ] acl-number cir committed-information-rate [ cbs committed-burst-size [ ebs excess-burst-size ] ] [ green action | red action | yellow action ] *
qos car { inbound | outbound } acl [ ipv6 ] acl-number cir committed-information-rate [ cbs committed-burst-size ] pir peak-information-rate [ ebs excess-burst-size ] [ green action | red action | yellow action ] *
缺省情况下，接口上未应用CAR策略。
(1) 进入系统视图。
system-view
(2) 进入接口视图。
interface interface-type interface-number
(3) 在接口应用CAR策略。
qos car { inbound | outbound } any cir committed-information-rate [ cbs committed-burst-size [ ebs excess-burst-size ] ] [ green action | red action | yellow action ] *
qos car { inbound | outbound } any cir committed-information-rate [ cbs committed-burst-size ] pir peak-information-rate [ ebs excess-burst-size ] [ green action | red action | yellow action ] *
缺省情况下，接口上没有应用CAR策略。
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运行情况，通过查看显示信息验证配置的效果。
表3-1 流量监管显示和维护
|
操作 |
命令 |
|
显示接口的流量监管配置情况和统计信息 |
display qos car interface [ interface-type interface-number ] |
|
显示CAR列表 |
display qos carl [ carl-index ] |
|
显示流量监管的相关配置信息 |
display traffic behavior user-defined [ behavior-name ] |
· 设备Device A通过接口GigabitEthernet3/0和设备Device B的接口GigabitEthernet1/0互连
· Server、Host A、Host B可经由Device A和Device B访问Internet
· Server、Host A与Device A的GigabitEthernet1/0接口在同一网段
· Host B与Device A的GigabitEthernet2/0接口在同一网段
要求在设备Device A上对接口GigabitEthernet1/0接收到的源自Server和Host A的报文流分别实施流量控制如下：
· 来自Server的报文流量约束为10240kbps，流量小于10240kbps时可以正常发送，流量超过10240kbps时则将违规报文的优先级设置为0后进行发送；
· 来自Host A的报文流量约束为2560kbps，流量小于2560kbps时可以正常发送，流量超过2560kbps时则丢弃违规报文；
对设备Device B的GigabitEthernet1/0和GigabitEthernet2/0接口收发报文有如下要求：
· Device B的GigabitEthernet1/0接口接收报文的总流量限制为20480kbps，如果超过流量限制则将违规报文丢弃；
· 经由Device B的GigabitEthernet2/0接口进入Internet的报文流量限制为10240kbps，如果超过流量限制则将违规报文丢弃。
图3-2 流量监管配置组网图
(1) 配置设备Device A
# 配置ACL规则列表，分别匹配来源于Server和Host A的报文流。
<DeviceA> system-view
[DeviceA] acl basic 2001
[DeviceA-acl-ipv4-basic-2001] rule permit source 1.1.1.1 0
[DeviceA-acl-ipv4-basic-2001] quit
[DeviceA] acl basic 2002
[DeviceA-acl-ipv4-basic-2002] rule permit source 1.1.1.2 0
[DeviceA-acl-ipv4-basic-2002] quit
# 创建流分类server，匹配Server发出的报文流。
[DeviceA] traffic classifier server
[DeviceA-classifier-server] if-match acl 2001
[DeviceA-classifier-server] quit
# 创建流分类host，匹配Host发出的报文流。
[DeviceA] traffic classifier host
[DeviceA-classifier-host] if-match acl 2002
[DeviceA-classifier-host] quit
# 创建流行为server，动作为流量监管，cir为10240kbps，对超出限制的报文（红色报文）将其DSCP优先级设置为0后发送。
[DeviceA] traffic behavior server
[DeviceA-behavior-server] car cir 10240 red remark-dscp-pass 0
[DeviceA-behavior-server] quit
# 创建流行为host，动作为流量监管，cir为2560kbps，由于默认对红色报文的处理方式就是丢弃，因此无需配置。
[DeviceA] traffic behavior host
[DeviceA-behavior-host] car cir 2560
[DeviceA-behavior-host] quit
# 创建QoS策略，命名为car，将流分类server和流行为server进行关联；将流分类host和流行为host进行关联。
[DeviceA] qos policy car
[DeviceA-qospolicy-car] classifier server behavior server
[DeviceA-qospolicy-car] classifier host behavior host
[DeviceA-qospolicy-car] quit
# 将QoS策略car应用到接口GigabitEthernet1/0的入方向上。
[DeviceA] interface gigabitethernet 1/0
[DeviceA-GigabitEthernet1/0] qos apply policy car inbound
(2) 配置设备Device B
# 配置高级ACL3001，匹配HTTP报文。
<DeviceB> system-view
[DeviceB] acl advanced 3001
[DeviceB-acl-adv-3001] rule permit tcp destination-port eq 80
[DeviceB-acl-adv-3001] quit
# 创建流分类http，匹配ACL 3001。
[DeviceB] traffic classifier http
[DeviceB-classifier-http] if-match acl 3001
[DeviceB-classifier-http] quit
# 创建流分类class，匹配所有报文。
[DeviceB] traffic classifier class
[DeviceB-classifier-class] if-match any
[DeviceB-classifier-class] quit
# 创建流行为car_inbound，动作为流量监管，cir为20480kbps，由于默认对红色报文的处理方式就是丢弃，因此无需配置。
[DeviceB] traffic behavior car_inbound
[DeviceB-behavior-car_inbound] car cir 20480
[DeviceB-behavior-car_inbound] quit
# 创建流行为car_outbound，动作为流量监管，cir为10240kbps。
[DeviceB] traffic behavior car_outbound
[DeviceB-behavior-car_outbound] car cir 10240
[DeviceB-behavior-car_outbound] quit
# 创建QoS策略，命名为car_inbound，将流分类class和流行为car_inbound进行关联。
[DeviceB] qos policy car_inbound
[DeviceB-qospolicy-car_inbound] classifier class behavior car_inbound
[DeviceB-qospolicy-car_inbound] quit
# 创建QoS策略，命名为car_outbound，将流分类http和流行为car_outbound进行关联。
[DeviceB] qos policy car_outbound
[DeviceB-qospolicy-car_outbound] classifier http behavior car_outbound
[DeviceB-qospolicy-car_outbound] quit
# 将QoS策略car_inbound应用到接口GigabitEthernet1/0的入方向上。
[DeviceB] interface gigabitethernet 1/0
[DeviceB-GigabitEthernet1/0] qos apply policy car_inbound inbound
# 将QoS策略car_outbound应用到接口GigabitEthernet2/0的出方向上。
[DeviceB] interface gigabitethernet 2/0
[DeviceB-GigabitEthernet2/0] qos apply policy car_outbound outbound
要求在设备Device上对接口GigabitEthernet2/0接收到的报文流进行限速：对HostA～HostZ（源地址属于IP地址段2.1.1.1～2.1.1.100）进行IP限速，逐IP地址流量限速5kbps，网段内各IP地址的流量共享剩余带宽。
图3-3 IP限速配置组网图
# 在接口GigabitEthernet2/0上对源地址属于IP地址段2.1.1.1～2.1.1.100内所有PC进行限速，网段内各IP地址的流量共享剩余带宽。
<Device> system-view
[Device] qos carl 1 source-ip-address range 2.1.1.1 to 2.1.1.100 per-address shared-bandwidth
[Device] interface gigabitethernet 2/0
[Device-GigabitEthernet2/0] qos car inbound carl 1 cir 500 cbs 1875 ebs 0 green pass red discard
[Device-GigabitEthernet2/0] quit
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4-1中的两种情况为例：
图4-1 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。
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。
目前，设备支持如下几种队列：
· FIFO队列
· RTP优先队列
如图4-2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。
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4-3 RTP优先队列示意图
如图4-3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。
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。
|
类型 |
队列数 |
优点 |
缺点 |
|
FIFO |
1 |
· 不需要配置，易于使用 · 处理简单，延迟小 |
· 所有的报文均进入一个“先进先出”的队列，发送报文所占用的带宽、延迟时间、丢失的概率均由报文到达队列的先后顺序决定 · 对不匹配的数据源（即没有流控机制的流，如UDP报文发送）无约束力，不匹配的数据源会造成匹配的数据源（如TCP报文发送）带宽受损失 · 对时间敏感的实时应用（如VoIP）的延迟得不到保证 |
|
WFQ |
可配置 |
· 配置容易 · 可以保护配合（交互）的数据源（如TCP报文发送）的带宽 · 可以减小抖动 · 可以减小数据量小的交互式应用的延迟 · 可以为不同优先级的流分配不同的带宽 · 当流的数目减少时，能自动增加现存流可占的带宽 |
处理速度比FIFO要慢 |
|
CBQ |
可配置 |
· 可以对数据根据灵活、多样的分类规则进行划分，分别为EF（加速转发）、AF（确保转发）、BE（尽力转发）业务提供不同的队列调度机制 · 可以为AF业务提供严格、精确的带宽保证，并且保证各类AF业务之间根据权值按一定的比例关系进行队列调度 · 可以为EF业务提供绝对优先的队列调度，确保实时数据的时延满足要求；同时通过对高优先级数据流量的限制，克服了PQ的低优先级队列可能得不到服务的弊病 · 对于尽力转发的缺省类数据，提供WFQ队列调度 |
系统开销比较大 |
|
RTP |
1 |
· 保证了实时业务优先处理 · 在入队前进行流量监管的处理，避免出现其他队列得不到处理的情况 |
适用范围较窄，一般仅适用于对时延敏感的业务（如语音和视频业务） |
如果流量突发较大，可以通过增加队列长度的方法来改善队列调度的准确率。
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。
在子接口上配置FIFO队列时，接口上需要开启接口限速功能以保证队列功能生效。
(1) 进入系统视图。
system-view
(2) 进入接口视图。
interface interface-type interface-number
(3) 配置先进先出队列的长度。
qos fifo queue-length queue-length
缺省情况下，FIFO队列的长度为75。
如果流量突发较大，可以通过增加队列长度的方法来改善队列调度的准确率。
(1) 进入系统视图。
system-view
(2) 进入接口视图。
interface interface-type interface-number
(3) 配置RTP队列。
qos rtpq start-port first-rtp-port-number end-port last-rtp-port-number bandwidth bandwidth [ cbs cbs ]
缺省情况下，接口上未开启RTP队列特性。
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4-2 拥塞管理的显示和维护
|
操作 |
命令 |
|
显示指定策略中指定类及与类关联的流行为的配置信息 |
display qos policy { system-defined | user-defined } [ policy-name [ classifier classifier-name ] ] |
|
显示上策略的配置信息和运行情况 |
display qos policy interface [ interface-type interface-number ] [ inbound | outbound ] |
|
显示接口上先进先出队列配置信息和运行情况 |
display qos queue fifo interface [ interface-type interface-number ] |
|
显示接口上所有队列配置情况和统计信息 |
display qos queue interface [ interface-type interface-number ] |
|
显示接口实时传输协议队列配置信息和运行情况 |
display qos queue rtpq interface [ interface-type interface-number ] |
|
显示设备配置的流行为信息 |
display traffic behavior { system-defined | user-defined } [ behavior-name ] |
|
显示设备配置的类信息 |
display traffic classifier { system-defined | user-defined } [ classifier-name ] |
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。
设备支持基于接口和控制平面应用QoS策略配置流量过滤。
(1) 进入系统视图。
system-view
(2) 定义类。
a. 创建一个类，并进入类视图。
traffic classifier classifier-name [ operator { and | or } ]
b. 定义匹配数据包的规则。
if-match [ not ] match-criteria
缺省情况下，未定义匹配数据包的规则。
具体规则的介绍，请参见“QoS命令”中的if-match命令。
c. 退回系统视图。
quit
(3) 定义流行为。
a. 创建一个流行为，并进入流行为视图。
traffic behavior behavior-name
b. 配置流量过滤动作。
filter { deny | permit }
缺省情况下，未配置流量过滤动作。
如果配置了filter deny命令，则在该流行为视图下配置的其他流行为（除流量统计外）都不会生效。
c. 退回系统视图。
quit
(4) 定义策略。
a. 创建策略并进入策略视图。
qos policy policy-name
b. 在策略中为类指定采用的流行为。
classifier classifier-name behavior behavior-name
缺省情况下，未指定类对应的流行为。
c. 退回系统视图。
quit
(5) 应用QoS策略。
具体配置请参见“应用策略”
缺省情况下，未应用QoS策略。
(6) （可选）显示流量过滤的相关配置信息。
display traffic behavior user-defined [ behavior-name ]
Host通过接口GigabitEthernet1/0接入设备Device。
配置流量过滤功能，对接口GigabitEthernet1/0接收的目的端口号等于21的TCP报文进行丢弃。
图5-1 流量过滤基本组网图
# 定义高级ACL 3000，匹配目的端口号等于21的数据流。
<Device> system-view
[Device] acl advanced 3000
[Device-acl-ipv4-adv-3000] rule 0 permit tcp destination-port eq 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的入方向上。
[Device] interface gigabitethernet 1/0
[Device-GigabitEthernet1/0] qos apply policy policy inbound
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。
设备支持基于接口和控制平面应用QoS策略配置重标记。
(1) 进入系统视图。
system-view
(2) 定义类。
a. 创建一个类，并进入类视图。
traffic classifier classifier-name [ operator { and | or } ]
b. 定义匹配数据包的规则。
if-match [ not ] match-criteria
缺省情况下，未定义匹配数据包的规则。
具体规则的介绍，请参见“QoS命令”中的if-match命令。
c. 退回系统视图。
quit
(3) 定义流行为
a. 创建一个流行为，并进入流行为视图。
traffic behavior behavior-name
b. 重新标记报文的动作。
具体重标记动作的介绍，请查看“QoS命令”中的remark命令。
c. 退回系统视图。
quit
(4) 定义策略。
a. 创建一个策略，并进入策略视图。
qos policy policy-name
b. 在策略中为类指定采用的流行为。
classifier classifier-name behavior behavior-name
缺省情况下，未指定类对应的流行为。
c. 退回系统视图。
quit
(5) 应用QoS策略。
具体配置请参见“应用策略”
缺省情况下，未应用QoS策略。
(6) （可选）显示重标记的相关配置信息。
display traffic behavior user-defined [ behavior-name ]
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接入Device；
· 数据库服务器、邮件服务器和文件服务器通过端口GigabitEthernet2/0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。
图6-1 重标记基本组网图
# 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上。
[Device] interface gigabitethernet 1/0
[Device-GigabitEthernet1/0] qos apply policy policy_server inbound
[Device-GigabitEthernet1/0] quit
表7-1 附录 A 缩略语表
|
缩略语 |
英文全名 |
中文解释 |
|
AF |
Assured Forwarding |
确保转发 |
|
BE |
Best Effort |
尽力转发 |
|
BQ |
Bandwidth Queuing |
带宽队列 |
|
CAR |
Committed Access Rate |
承诺访问速率 |
|
CBQ |
Class Based Queuing |
基于类的队列 |
|
CBS |
Committed Burst Size |
承诺突发尺寸 |
|
CBWFQ |
Class Based Weighted Fair Queuing |
基于类的加权公平队列 |
|
CE |
Customer Edge |
用户边缘设备 |
|
CIR |
Committed Information Rate |
承诺信息速率 |
|
CQ |
Custom Queuing |
定制队列 |
|
DAR |
Deeper Application Recognition |
深度应用识别 |
|
DCBX |
Data Center Bridging Exchange Protocol |
数据中心桥能力交换协议 |
|
DiffServ |
Differentiated Service |
区分服务 |
|
DoS |
Denial of Service |
拒绝服务 |
|
DSCP |
Differentiated Services Code Point |
区分服务编码点 |
|
EACL |
Enhanced ACL |
增强型ACL |
|
EBS |
Excess Burst Size |
超出突发尺寸 |
|
ECN |
Explicit Congestion Notification |
显式拥塞通知 |
|
EF |
Expedited Forwarding |
加速转发 |
|
FEC |
Forwarding Equivalance Class |
转发等价类 |
|
FIFO |
First in First out |
先入先出 |
|
FQ |
Fair Queuing |
公平队列 |
|
GMB |
Guaranteed Minimum Bandwidth |
最小带宽保证队列 |
|
GTS |
Generic Traffic Shaping |
通用流量整形 |
|
IntServ |
Integrated Service |
综合服务 |
|
ISP |
Internet Service Provider |
互联网服务提供商 |
|
LFI |
Link Fragmentation and Interleaving |
链路分片与交叉 |
|
LLQ |
Low Latency Queuing |
低时延队列 |
|
LR |
Line Rate |
限速 |
|
LSP |
Label Switched Path |
标签交换路径 |
|
MPLS |
Multiprotocol Label Switching |
多协议标签交换 |
|
P2P |
Peer-to-Peer |
对等 |
|
PE |
Provider Edge |
服务提供商网络边缘 |
|
PHB |
Per-hop Behavior |
单中继段行为 |
|
PIR |
Peak Information Rate |
峰值信息速率 |
|
PQ |
Priority Queuing |
优先队列 |
|
PW |
Pseudowire |
伪线 |
|
QoS |
Quality of Service |
服务质量 |
|
RED |
Random Early Detection |
随机早期检测 |
|
RTP |
Real-time Transport Protocol |
实时传输协议 |
|
SLA |
Service Level Agreement |
服务水平协议 |
|
SP |
Strict Priority |
严格优先级队列 |
|
TE |
Traffic Engineering |
流量工程 |
|
ToS |
Type of Service |
服务类型 |
|
TP |
Traffic Policing |
流量监管 |
|
TS |
Traffic Shaping |
流量整形 |
|
VoIP |
Voice over IP |
在IP网络上传送语音 |
|
VPN |
Virtual Private Network |
虚拟专用网络 |
|
VSI |
Virtual Station Interface |
虚拟服务器接口 |
|
WFQ |
Weighted Fair Queuing |
加权公平队列 |
|
WRED |
Weighted Random Early Detection |
加权随机早期检测 |
|
WRR |
Weighted Round Robin |
加权轮询队列 |
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7-1 带有802.1Q标签头的以太网帧
如图7-1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7-2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7-2 802.1Q标签头
表7-2 802.1p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 |
图7-3 ToS和DS域
如图7-3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7-3 IP优先级说明
|
IP优先级（十进制） |
IP优先级（二进制） |
关键字 |
|
0 |
000 |
routine |
|
1 |
001 |
priority |
|
2 |
010 |
immediate |
|
3 |
011 |
flash |
|
4 |
100 |
flash-override |
|
5 |
101 |
critical |
|
6 |
110 |
internet |
|
7 |
111 |
network |
表7-4 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） |
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