QoS 是一個很大的領(lǐng)域，涉及到網(wǎng)絡(luò)中的多個層次和環(huán)節(jié)。本文僅簡要的談?wù)?Endpoint 側(cè)的 QoS 概念，將這些紛繁的概念名詞串起來，便于理解。

QoS 技術(shù)背景

下圖說明了 QoS workflow 中，各項技術(shù)的位置和關(guān)系

摘自 < 端到端QoS網(wǎng)絡(luò)設(shè)計 >

當(dāng)流量進(jìn)入設(shè)備后，它依次經(jīng)過 mark(標(biāo)記)→ meter(計量) → police(管制) → class/dscp(重分類) → queue(隊列) → sharper(整形) → queue priority (優(yōu)先級調(diào)度). meter + police 完成 rate-limit 功能。 而 queue + sharping + priority 完成 congestion manager 功能。sharping 功能屬于可選項。

細(xì)解釋其中的專業(yè)術(shù)語和實現(xiàn)特點

• Classification and marking
• Metering
• Policing
• Shaping
• Scheduling
• Congestion management

• 分類：將數(shù)據(jù)分為不同的類別，稱為分類(classification)，分類并不修改原來的數(shù)據(jù)包。
• 標(biāo)記：將數(shù)據(jù)設(shè)置為不同的優(yōu)先級稱為標(biāo)記(marking)，而標(biāo)記會修改原來的數(shù)據(jù)包。
• 流量計量：流量計量可以通過漏桶算法（常用于ATM網(wǎng)絡(luò)）或令牌桶算法（常用于IP網(wǎng)絡(luò)）實現(xiàn)。計量后的數(shù)據(jù)包會根據(jù)不同的整形類別分別保存在緩沖區(qū)中，待滿足對應(yīng)的流量資料后再進(jìn)行發(fā)送。
• 流量管制：丟棄超出帶寬，稱為管制(Policing)。
• 流量整形：將超出的帶寬緩存在內(nèi)存中，等到下一秒再傳遞，這種行為稱為Shaping。典型作用是限制流出某一網(wǎng)絡(luò)的某一連接的流量與突發(fā)，使這類報文以比較均勻的速度向外發(fā)送，以符合種給定的“流量資料”（traffic profile）。
• 隊列調(diào)度機(jī)制：在QoS技術(shù)體系中屬于擁塞管理的范疇。
• 擁塞管理：當(dāng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)生擁塞后，數(shù)據(jù)還是要被傳遞的，正因為接收到的數(shù)據(jù)遠(yuǎn)多于自身的傳輸能力，所以數(shù)據(jù)被傳輸時就出現(xiàn)了先后順序，而依照什么樣的方式來傳數(shù)據(jù)，就需要隊列的指導(dǎo)，QOS中的隊列定義了數(shù)據(jù)包被傳輸?shù)南群箜樞颉Ｈ绻幚矸绞綖楣苤?#xff0c;那么數(shù)據(jù)包就會被丟棄，通常情況下，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備默認(rèn)丟棄后到的數(shù)據(jù)包而傳輸先到的數(shù)據(jù)包，這樣的丟棄方式稱為尾丟棄。

流量整形（traffic shaping）常與流量監(jiān)管（traffic policing）混淆。它們的主要區(qū)別在于，流量整形是一種主動調(diào)整流量輸出速率的措施。流量整形對流量監(jiān)管中需要丟棄的報文進(jìn)行緩存——通常是將它們放入緩沖區(qū)或隊列內(nèi)，再根據(jù)特定算法均勻的向外發(fā)送這些被緩存的報文。但這不代表流量整形不會丟棄報文。shaping可能會增加延遲，而policing幾乎不引入額外的延遲。

通常的實現(xiàn)方式

• Marking: fwmark, ToS/IPP/DSCP
• Metering: token bucket, trTCM, mark ToS/IPP/DSCP
• Policing per interface (egress)
• Shaping per interface (egress)
• Scheduling: Priority Queuing
• Congestion management: Taildrop

標(biāo)記方式

實現(xiàn) QoS 的一個最基本的方法就是分類和標(biāo)記。

ToS/IPP/DSCP 是 IP頭部的一個名為 ToS 字段。用于標(biāo)記服務(wù)類型。這個字段隨著發(fā)展，被不斷的賦予了新的定義。見下表：

ToS/IPP：根據(jù)RFC791定義，IP報文頭ToS（Type of Service）域由8個比特組成，其中3個比特的 Precedence 字段標(biāo)識了 IP 報文的優(yōu)先級

DSCP：差分服務(wù)代碼點（Differentiated Services Code Point）RFC2474 重新定義了 IP 報文中的 ToS 域，增加了C比特，表示傳輸開銷（Monetary Cost）。

下圖是RFC1349 定義的每個位的意義：

上圖示例了一些協(xié)議應(yīng)該如何設(shè)置（4~1）位：

到了 RFC2474 ， IPP的的意義就發(fā)生了變化。而 DTR位意義不變。IPP 與 DSCP 相應(yīng)存在一個轉(zhuǎn)換關(guān)系。DSCP 可以看成定義了一系列隊列類別，下表列出一部分：

在路由器中，一般都是把 CS6 和CS7 中的數(shù)據(jù)用 PQ 做絕對優(yōu)先處理，無論下面是否有數(shù)據(jù)也是要優(yōu)先來傳遞這兩個隊列中的數(shù)據(jù)。而其他EF到AF1的隊列中是用 WFQ 來做的，保證所有隊列都可以得到帶寬來傳輸。

PQ（Priority Queueing，優(yōu)先隊列）：PQ會先服務(wù)高優(yōu)先級的子隊列，若高優(yōu)先級子隊列里沒有數(shù)據(jù)后，再服務(wù)中等優(yōu)先級子隊列，依次類推。如果PQ正在服務(wù)中等優(yōu)先級子隊列，但是高優(yōu)先級里又來了數(shù)據(jù)包，則PQ會中斷中等優(yōu)先級子隊列的服務(wù)，轉(zhuǎn)而服務(wù)高優(yōu)先級子隊列。

WFQ（Weighted Fair Queueing，加權(quán)公平隊列）：可以保證相同優(yōu)先級業(yè)務(wù)間公平，不同優(yōu)先級業(yè)務(wù)間加權(quán)。

計量算法

令牌桶算法（Token Bucket）
有時人們將漏桶算法與令牌桶算法錯誤地混淆在一起。而實際上，這兩種算法具有截然不同的特性并且為截然不同的目的而使用。它們之間最主要的差別在于：漏桶算法能夠強(qiáng)行限制數(shù)據(jù)的傳輸速率，而令牌桶算法能夠在限制數(shù)據(jù)的平均傳輸速率的同時還允許某種程度的突發(fā)傳輸。

雙速率三色標(biāo)記器（trTCM）

基于令牌桶算法做計量器

管制支持

Ingress policing per interface provided by the Fast Path QoS module.　QoS basic 支持對 入口流量做管制。 QoS advance 僅支持對 出口流量做管制。管制也即丟棄。

隊列調(diào)度算法

Priority Queuing

在報文到達(dá)接口后，首先對報文進(jìn)行分類，然后按照報文所屬類別讓報文進(jìn)入所屬隊列尾部，在報文發(fā)送時，按照優(yōu)先級，總是在所有優(yōu)先級較高隊列中報文發(fā)送完畢后，再發(fā)送低優(yōu)先級隊列中報文，這樣，在每次發(fā)送報文時，總是將優(yōu)先級高的報文先發(fā)出去，保證了屬于較高優(yōu)先級隊列報文有較低時延，所以PQ的優(yōu)缺點是很明顯的：優(yōu)點是可以保證高優(yōu)先級隊列的報文可以得到較大帶寬、較低的時延、較小的抖動；缺點是低優(yōu)先級隊列的報文不能得到及時的調(diào)度，甚至得不到調(diào)度，即會出現(xiàn)“餓死”現(xiàn)象。
PQ具有如下特征：
（1） 報文丟棄策略采用 Tail Drop 機(jī)制；
（2） 每個隊列內(nèi)部使用FIFO邏輯；
（3） 當(dāng)從隊列調(diào)度報文時，先從高優(yōu)先級的隊列調(diào)度報文
從上面可以看出，PQ一般的應(yīng)用場合是保證某類流量盡可能得到最好的服務(wù)，而不管其它流量的“死活”。

擁塞管理算法

與調(diào)度算法相匹配，使用簡單的尾部丟棄算法（tail drop）

上述的這些實現(xiàn)方式，按照文章中的第一個 workflow 圖，被串起來，對流量進(jìn)行控制。各種 Endpoint QoS 實現(xiàn)，都無出本文之右。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的qos的_QoS 概述的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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