1、15QoS配置 MyPower S4330 V10 系列交换机配置手册QoS配置本手册著作权属迈普通信技术有限公司所有，未经著作权人书面许可，任何单位或个人不得以任何方式摘录、复制或翻译。XX。策 划： 研究院 资料服务处 * * *迈普通信技术有限公司地址：成都市高新区九兴大道16号迈普大厦技术支持热线：400-886-8669传真：（+8628）85148948E-mail：support网址：邮编：610041版本：2011年 8月v1.0版第1章 QoS配置1.1 QoS简介在传统的分组网络中，所有报文都无区别的等同对待，每个交换机/路由器对所有的报文采用先入先出的策略（FIFO）处理
2、，它尽最大的努力（Best-Effort）将报文送到目的地，但对报文传送的延时、延时抖动等传输性能不提供任何承诺和保证。随着计算机网络的高速发展，人们对网络的要求也越来越高。由于对带宽、延迟、抖动敏感的语音、图象、重要数据越来越多地在网上传输，一方面使得网上的业务资源极大地丰富，另一方面则由于经常遭遇网络拥塞，人们对网络传输的服务质量（Quality of Service，简称QoS）提出了更高的要求。以太网技术是当今所使用的最为广泛的网络技术。目前，以太网不仅成为各种独立的局域网中的主导技术，许多以太网形式的局域网也成为了Internet网的组成部分。而且随着以太网技术的不断发展，以太接入方
3、式也将成为广大普通Internet用户的主要接入方式之一。因此要实现端到端的全网QoS解决方案，不可避免地要考虑以太网上的QoS业务保证的问题。这就需要以太网交换设备应用以太网QoS技术，对不同类型的业务流提供不同等级的QoS保证，尤其是能够支持那些对延时和抖动要求较高的业务流。1.1.1 流流即业务流（traffic），指所有通过交换机的报文。1.1.2 流分类流分类（traffic classification）是指采用一定的规则识别出符合某类特征的报文。而分类规则（classification rule）指配置管理员根据管理需求配置的过滤规则，可以很简单，比如可根据IP报文头的ToS字段
4、，识别出有不同优先级特征的流量；也可以很复杂，如综合链路层（Layer 2）、网络层（layer 3）、传输层（layer 4）信息诸如MAC地址、IP协议、源IP地址、目的IP地址、或应用程序的端口号等相关信息来对报文进行分类，即复杂流分类规则。一般的分类依据都局限在封装报文的头部信息，使用报文的内容作为分类的标准是比较少见的。1.1.3 优先级(1) 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文，而需要在二层环境下保证QoS的场合。在VLAN配置章节描述过，每一个支持802.1Q协议的主机，在发送数据包时，都在原来的以太网帧头中的源地址后增加一个4字节的8
5、02.1Q标签头。如图1-1所示。图1-1. 802.1Q标签在上图中PRI字段就是802.1p优先级，它由3个bits组成，取值范围为07。这3位指明帧的优先级。一共有8种优先级，主要用于当交换机阻塞时，优先发送哪个数据包。表 1-1 802.1Q值说明cos（十进制）cos（二进制）含义0000spare1001background2010best-effort3011excellent-effort4100controlled-load5101video6110voice7111network-management(2) IP优先级、ToS和DSCP在IPv4报文的IP包头里，服务类型（
6、TOS）字段有8个bits。服务类型（TOS）字段包括一个3bit的IP优先级子字段（IP Precedence），4bit的TOS子字段和1bit未用位但必须置0。4bit的TOS分别代表：最小时延、最大吞吐量、最高可靠性和最小费用。4bit中只能置其中1bit。如果所有4bit均为0，那么就意味着是一般服务。图1-2. IP优先级和TOS优先级IP优先级一共有8种优先级。表 1-2 IP Precedence值说明IP Precedence（十进制）IP Precedence（二进制）含义0000routine1001priority2010immediate3011flash4100fl
7、ash-override5101critical6110internet7111networkTOS优先级一共有5种优先级。表 1-3 TOS值说明TOS（十进制）TOS（二进制）含义00000normal10001min-monetary-cost20010max-reliability40100max-throughput81000min-delay不久之后，RFC2474重新定义了IP报文头部的TOS域，称之为DS域，其中DSCP优先级用该域的前6bit（0-5bit）表示，取值范围为063。DSCP的前3bit用作类选择符，45bit表示丢弃优先级，第6bit设置为0，以表示该设备是以
8、DS模型设置的服务类别；后两位则为保留位。图1-3. DSCP优先级Diff-Serv网络定义了四类流量： 加速转发（Expedited Forwarding，EF）类，这种方式不用考虑其他流量是否分享其链路，适用于低时延、低丢失、低抖动、确保带宽的优先业务（如虚租用线路）。 确保转发（Assured Forwarding ，AF）类，又分为四个小类（AF1/2/3/4），每个AF小类又分为三个丢弃优先级，可以细分AF业务的等级，AF类的QoS等级低于EF类。 兼容IP优先级的类（Class selector，CS），是从IP TOS字段演变而来的，共8类。 尽力转发（Best Effort，
9、BE）类，是CS中特殊一类，没有任何保证，AF类超限后可以降级为BE类，现有IP网络流量也都默认为此类。表 1-4 DSCP值说明DSCP（十进制）DSCP（二进制）关键字0000000be46101110ef10001010af118010010af226011010af334100010af48001000cs116010000cs224011000cs332100000cs440101000cs548110000cs656111000cs71.1.4 访问控制列表进行流分类的目的是为了有区别地提供服务，它必须与某种流控和资源分配动作关联起来，这样才有意义。利用访问控制列表ACL（Acce
10、ss Control List）即可实现将流规则与流操作关联起来的功能，如包过滤、带宽管理、镜像和流统计等。具体采取何种流控动作，与所处的阶段以及网络当前的负载状况有关。例如，当报文进入网络时依据承诺的平均速率对报文进行监管，流出结点之前进行队列调度管理等。1.1.5 包过滤包过滤就是将业务流进行过滤操作，如丢弃操作（deny），即将匹配流分类规则的业务流丢弃，而允许其他所有流量通过。由于系统采用了复杂的流分类规则，这样可以针对业务流的二层报文的各种信息进行过滤，丢弃那些无用的、不可靠、值得怀疑的业务流，从而增强了网络的安全性。实现包过滤，有两个关键的环节：第一步：是对进入端口的流量按既定的规
11、则进行流分类；第二步：对区分出来的流进行过滤丢弃操作（deny）。deny为缺省的访问控制操作。1.1.6 流量监管为了使有限的网络资源可以更好地为用户服务，QoS在输入端口上可以对特定用户的业务流进行监管，使之适应分配给它的那部分网络资源。1.1.7 端口限速端口限速就是基于端口的速率限制，它对端口输出报文的总速率进行限制。1.1.8 重定向用户可以基于自身QoS策略的需要，重新指定报文的转发端口。1.1.9 优先级重标记以太网交换机可为特定报文提供优先级标记的服务，标记内容包括TOS、DSCP、802.1p等，这些优先级标记分别适用于不同的QoS 模型，在不同的模型中被定义。1.1.10
12、为报文选择端口输出队列以太网交换机可为特定报文选择相应的输出队列。1.1.11 队列调度当网络拥塞时，必须解决多个报文同时竞争使用资源的问题，通常采用队列调度加以解决。这里介绍四种各具特色的队列调度算法，严格优先级（Strict-Priority Queue，简称SP）调度、加权轮循（Weighted Round Robin，简称WRR）调度和带最大迟延的WRR 算法和严格优先级+加权轮循调度。(1)SPSP（Strict-Priority Queueing）队列调度，是针对关键业务型应用设计的。关键业务有一重要的特点，即在拥塞发生时要求优先获得服务以减小响应的延迟。优先队列将所有报文分成最多
13、至4 类，分别为高优先队列、中优先队列、正常优先队列和低优先队列（依次为3、2、1、0 队列），它们的优先级依次降低。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（如E-Mail）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。SP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就会由于得不到服务而“饿死”。(2)WRRWRR队列调度将每个端口分为8个
14、输出队列（依次为7、6、5、4、3、2、1、0队列，它们的优先级依次降低），队列之间轮流调度，保证每个队列都得到一定的服务时间，WRR可为每个队列配置一个加权值（依次为w7、w6、w5、w4、w3、w2、w1、w0），加权值表示获取资源的比重。如一个100M的端口，配置它的WRR队列调度算法的加权值为80、70、60、50、50、40、30、20（依次对应w7、w6、w5、w4、w3、w2、w1、w0），这样可以保证最低优先级队列至少获得5Mbit/s带宽，避免了采用PQ调度时低优先级队列中的报文可能长时间得不到服务的缺点。WRR 队列还有一个优点是，虽然多个队列的调度是轮循进行的，但对每个队
15、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。(3) 严格优先级+加权轮循调度在此队列调度中，在此队列调度中，如果队列的加权值配置为0则表示此队列执行严格优先级算法，否则为WRR队列的加权值。注意：在此队列调度中，最多可以存在2个WRR队列，加权值不为0的连续队列加入同一个WRR队列中，比如配置为1 2 3 0 0 6 7 8，那么队列02在一个WRR0中，而队列57在另外一个WRR1中。队列调度算法规则：从2个WRR中分别选择一个需要调度的队列，然后在跟配置为严格优先级的其它队列进行严格优先级算法选出优先级最高的队列作为调度队列，比如
16、上面的配置例子，假定WRR0选择队列2，而WRR1选择了队列7，由于队列3和4配置为严格优先级算法，那么队列2/3/4/7再进行严格优先级竞争，最后选择队列7进行调度。1.1.12 硬件优先级队列与802.1p优先级之间的映射关系系统会在报文的802.1p优先级和硬件队列优先级之间进行映射。对每个进入交换机的报文，系统都会根据报文中的802.1p协议优先级映射到特定的硬件队列优先级。1.1.13 流镜像流镜像，即能将指定的数据包复制到监控端口，以进行网络检测和故障排除。1.1.14 基于流的流量统计基于流的流量统计，针对用户感兴趣的报文作统计分析。1.1.15 报文拷贝到CPU用户可以基于自身
17、QoS策略的需要，将指定报文拷贝到CPU。系统通过对访问控制列表的引用来完成QoS功能，它实现的QoS功能包括流量监管、端口限速、报文重定向、优先级标记、队列调度、流镜像、流量统计、报文拷贝到CPU等。1.2 配置QoS1.2.1 配置流量监管1. 配置流限速基于流的速率限制可以监督进入交换机的某一流量的速率，如果流量超出配置的阈值，就采用相应的措施，如丢弃那些超出阈值的报文或重新设置它们的优先级。表 1-5 配置流限速操作命令备注进入全局配置模式configure terminal-进入端口配置模式interface ethernet device/slot/port可选，流限速可全局或端口
18、模式下配置配置流限速rate-limit input | output ip-group num | name subitem subitem link-group num | name subitem subitem target-rate可选2. 配置双速三色标记（Two Rate Three Color Marker）双速三色标记功能在RFC 2698中定义，主要是根据4种流量参数来评估：CIR、CBS、峰值信息速率(PIR)，峰值突发尺寸(PBS)。表 1-6 配置双速三色操作命令备注进入全局配置模式configure terminal-配置双速三色属性two-rate-policer
19、 policer-id cir cir cbs cbs pir pir pbs pbs color-aware drop-red 可选进入端口配置模式interface ethernet device/slot/port可选，双速三色策略可全局或端口模式下应用配置双速三色应用策略rate-limit input | output ip-group num | name subitem subitem link-group num | name subitem subitem two-rate-policer policer-id 可选1.2.2 配置端口限速端口限速功能用于限制流入端口、出端口
20、的总带宽。表 1-7 配置端口限速操作命令备注进入全局配置模式configure terminal-进入端口配置模式下interface ethernet device/slot/port-配置出端口限速bandwidth egress target-rate可选配置入端口限速bandwidth ingress target-rate可选1.2.3 配置报文重定向报文重定向就是用户将要转发的报文重定向到某一个出端口。表 1-8 配置报文重定向操作命令备注进入全局配置模式configure terminal-配置报文重定向traffic-redirect ip-group num | name
21、subitem subitem link-group num | name subitem subitem interface interface-num | cpu 可选1.2.4 配置报文拷贝到CPU配置报文拷贝到CPU功能后，交换机自动将指定的报文拷贝一份到CPU。表 1-9 配置报文拷贝到CPU操作命令备注进入全局配置模式configure terminal-配置报文拷贝到CPUtraffic-copy-to-cpu ip-group num | name subitem subitem link-group num | name subitem subitem 可选1.2.5 配置优
22、先级标记优先级标记功能就是为匹配ACL的报文重新标记优先级的策略。优先级标记功能可以为报文重新标记IP Precedence、ToS、DSCP和802.1p优先级。同时，也可以为这些匹配ACL的报文指定本地优先级。表 1-10 配置优先级标记操作命令备注进入全局配置模式configure terminal-配置优先级标记traffic-priority ip-group num | name subitem subitem link-group num | name subitem subitem dscp dscp-value cos pre-value | from-ipprec loca
23、l-precedence pre-value 可选1.2.6 配置队列调度当网络出现拥塞时，多个报文会争抢设备使用资源。这样的情况下，队列调度策略可以保证高优先级的报文能够优先使用资源。系统支持3种队列调度策略：严格优先调度（SP）、加权轮循调度（WRR）以及严格优先+加权轮循调度（SP+WRR）。默认配置下，系统的队列调度策略为严格优先级调度（SP）。表 1-11 配置队列调度操作命令备注进入全局配置模式configure terminal-配置SP队列调度queue-scheduler strict-priority可选配置WRR队列调度queue-scheduler wrr queue1
24、-weight queue2-weight queue3-weight queue4-weight queue5-weight queue6-weight queue7-weight queue8-weight可选配置SP+WRR队列调度queue-scheduler sp-wrr queue1-weight queue2-weight queue3-weight queue4-weight queue5-weight queue6-weight queue7-weight queue8-weight可选1.2.7 配置802.1p与硬件优先级映射的映射关系本地优先级和输出队列之间的映射关系是
25、一一对应的。管理员可以通过改变802.1p优先级和本地优先级的映射关系，从而改变802.1p优先级和输出队列之间的映射关系。默认情况下，802.1p与硬件优先级的映射关系如下表示：表 1-12 802.1p与硬件优先级的映射关系802.1p硬件优先级队列0011223344556677管理员也可以根据实际的网络需求，用下面的命令来修改802.1p与硬件优先级的映射关系。表 1-13 修改802.1p与硬件优先级队列的映射关系操作命令备注进入全局配置模式configure terminal-修改802.1p与硬件优先级的映射关系queue-scheduler cos-map queue-numb
26、er packed-priority可选1.2.8 配置DSCP与硬件优先级的映射关系本地优先级和输出队列之间的映射关系是一一对应的。管理员可以通过改变DSCP优先级和本地优先级的映射关系，从而改变DSCP优先级和输出队列之间的映射关系。默认情况下，802.1p与硬件优先级的映射关系如下表示：表 1-14 DSCP与硬件优先级的映射关系DSCP硬件优先级队列DSCP硬件优先级队列DSCP硬件优先级队列DSCP硬件优先级队列001623244861017233449620182344506301923545164020236452650212374536602223845467023239455
27、68124340556791253415577101263425587111273435597121283445607131293455617141303465627151313475637管理员也可以根据实际的网络需求，用下面的命令来修改802.1p与硬件优先级的映射关系。表 1-15 配置DSCP与硬件优先级之间的映射功能操作命令备注进入全局配置模式configure terminal-开启DSCP与硬件优先级之间的映射queue-scheduler dscp-map必选默认配置下，该功能处于关闭状态修改DSCP与硬件优先级之间的映射关系queue-scheduler dscp-map d
28、scp-value 802.1p-priority可选1.2.9 配置流量统计流量统计功能可用来统计匹配ACL规则数据包。统计信息是一个累计值，可以用命令来清零。若重新配置流量统计，流量统计信息也会被清零。表 1-16 配置流量统计操作命令备注进入全局配置模式configure terminal-配置流量统计traffic-statistic ip-group num | name subitem subitem link-group num | name subitem subitem 可选统计信息清零clear traffic-statistic all | ip-group num | name subitem subitem link-group num | name subitem subitem 可选1.2.10 配置流镜像流镜像就是将匹配ACL规则的业务流复制到指定的监控端口，用于报文的分析和监视。相关配置说明请参考“端口镜像”章节。1.2.11 QoS的显示和维护在完成上面
