不错的QoS总结

一、QoS理论知识（基础）

QoS：Quality of Service

网络质量：带宽、延迟、抖动、丢包率等

IP网络：没有部署QoS时，FIFO，平等对待

随着网络的融合，在IP网络中存在很多种类型的数据（数据、语音、视频）

IP网络中部署QoS的几种方式：

1）Best Effort：尽力服务（IP网络的特点，或者说根本没有部署QoS）

2）Integrated Service：集成服务

RSVP（资源预留协议）

利用某种信令（例如RSVP）来预先申请网络资源，从而满足该应用的服务质量。

该QoS模型能最好地实现端到端（end-to-end）的服务质量

在IP网络中，集成服务是为每个数据流来保证的

缺点：应用程序需要支持RSVP，网络设备需要记录资源申请的信息（是有状态的结构）

在大型网络中不能很方便地部署

3）Diff Serv：差别服务

对不同类型的报文进行差别对待，提供不同的服务质量。

优点：

是逐跳处理的

每一跳设备首先对报文进行分类，接着为不同类别的数据提供不同的质量

部署时可以逐步部署

应用程序无需进行更改

缺点：

无法实现与集成服务相当的端到端服务质量。

QoS的相关技术：

1）分类（Classification）

可以利用L2头信息，L3信息，L4头信息，L7信息来对报文进行分类，以便后续进行差别对待

分类是DiffServ的基础，如果没有正确的分类，就无法很好地实现DiffServ。

2）标记（Marking）

标记的目的是使得后续的设备能够更简单地进行分类。

通常是把标记打在L2头或L3头上。

L2头：以Ethernet为例，没有空闲字段可以做标记之用。

802.1Q中，带802.1Q标签的Ethernet帧。

802.1Q的4字节中包含：

2字节的协议标识

3比特：User Priority（在802.1p中定义，成为CoS-Class of Service）

1比特：CFI（在令牌环网中使用，Ethernet中该比特为0）

12比特：VLAN_ID（表示VLAN ID号）

L3头：IP头，利用ToS字段（8比特）来作为标记

3）拥塞管理机制（Congestion Management）

即队列机制

FIFO（First In First Out，先进先出）

PQ（Priority Queue，优先级队列）

RR（Round Robin，轮询）

WRR（Weighted Round Robin，加权轮询）

WFQ（Weighted Fair Queue，加权公平队列）

CBWFQ（Class-Based WFQ，基于类的加权公平队列）

LLQ（Low Latency Queue，低延迟队列）

4）拥塞避免机制（Congestion Avoidance）

即丢包技术

Tail-Drop（尾丢包）

RED（随机早期检测）

WRED（加权随机早期检测）

5）管制（Policing）

即限速

可以将某种类别的流量进行限速，使之不超过规定的速率。

管制：对于超出部分进行丢包或者重标记（通常是降低优先级），因此管制通常会增加丢包率。

6）整形（Shaping）

可以将某种类别的流量进行整形，使之不超过规定的速率。

整形：对于超出部分进行缓冲，等空闲再发送，因此整形通常会增加延迟。

7）广域网链路效率机制（WAN Link Efficiency）

a）压缩

b）链路分片或交织（LFI）

二、标记

DSCP：

定义的PHB（每一跳行为）

i）为了与IPP的兼容，定义了CS0~CS7,前3个比特与IPP对应，后3个比特固定为000 ii）AF（确保转发）

AF11，AF12，AF13

AF21，AF22，AF23

AF31，AF32，AF33

AF41，AF42，AF43

在AF的PHB定义中，建议在转发报文时，AF4x>AF3x>AF2x>AF1x

对于同一个类别，AF41，AF42，AF43的报文，建议在需要丢包时，AF43的丢包概率最大，二AF41的丢包概率最小

注：DSCP的6个比特，在AF中，其中前3个比特对应AF的类别，接下来的2个比特对应丢包概率，二最后1个比特固定为0

AF21，010 01 0，对应的十进制18

AFxy，实际上对应的十进制值为8x+2y

iii）EF（Expedited Forward，快速转发）

注：设置标记为EF的报文，将来建议的处理方式是保障带宽，保证低延迟。

EF对应的二进制为101110，十进制为46

补充：

精确匹配：

MAC地址表（二层交换机转发数据）、邻接表（下一跳地址《---》接口和二层地址）

最长匹配：

IP路由表

首次匹配：

ACL、IP前缀列表、Route-map、Policy-map

语音的编码：ITU-T

G.711 一路语音，语音载荷占用带宽为64Kbps

Voice载荷

RTP头（12字节）

UDP头（8字节）

IP头（20字节）

L2头（根据不同的2层封装协议而不同）G.723 一路语音，语音载荷占用带宽为8Kbps G.729 一路语音，语音载荷占用带宽为8Kbps

视频编码：

H.263

H.264

三、拥塞管理和拥塞避免机制

1、队列技术

1）路由器的队列体系结构