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一文入门以太网卡收/发数据流程 - 知乎

一文入门以太网卡收/发数据流程 - 知乎首发于embedded guy切换模式写文章登录/注册一文入门以太网卡收/发数据流程Haonan操作系统工程师，热爱底层系统与原理。1 以太网卡控制器架构以太网卡（以下简称MAC）控制器system-level示意图如下：（图片来自DWC_ether_qos_databook Figure1-1）自左向右可以分成6个部分：AHB/AXI接口(interface)：分为master和slave两类，都是站在MAC控制器角度命名的；master interface是MAC控制器用来控制网络数据在网卡与系统内存之间传输的总线接口，此时MAC控制器作为AHB/AXI的master；slave interface是CPU用来控制MAC控制器行为的总线接口，此时MAC控制器处于AHB/AXI的slave，用于控制MAC行为的寄存器统称为CSR(Control and Status Register)，有三类CSR，分别是DMA Channel CSR、MTL CSR与MAC CSR；DMA仲裁器(Arbiter)：DMA仲裁器负责仲裁当前所有路径（path，分为tx和rx两个路径）上的所有通道（每条路径会多个channels）对AHB/AXI的占有权；DMA(Direct Memory Access)：以太网传输的数据量大，不适合CPU干预，因此现代MAC控制器都自带专用DMA模块；如图中所示，Tx路径的DMA还包含了TSO（TCP Segment Offload，可参考文章）功能，可以在TCP数据包大于MTU时将分包的操作转移到网卡中，降低CPU loading；MTL(MAC Transaction Layer)：MTL层主要管理tx/rx的fifo，这些fifo作为MAC层与系统内存之间的缓冲；fifo的传输规则，一般是设置一个阈值，当fifo的数据超过该阈值，则触发下一步的操作；tx fifo会将数据发送给MAC层，传输到网络中；rx fifo会将数据交给DMA，传输到系统内存中，等待CPU处理；MAC(Media Access Control)：tx时，MAC层负责将数据包加上头尾，使其符合以太网标椎协议；rx时，MAC层负责CRC校验，过滤报头等，主要检查来包是否符合以太网协议标准，且没有传输错误。以上每个部分展开讲都可以是一篇文章，本文以下主要关注MTL层的行为。2 MTL层发送数据流程在一次Tx中，MTL模块是DMA控制器的从设备(slave)，一般的传输流程如下：如果系统有数据需要通过以太网传输，DMA控制器通过AHB/AXI/Native DMA master interface 从应用(application)中拿数据，然后传递给MTL模块；DMA描述符(descriptor)中包含了包控制(packet control)信息，DMA data buffer中包含了packet data。MTL模块将数据push到相应的queue中，这个过程直到EOP(End of Packet)包传输完后结束；以threshold模式为例，当queue中字节数达到阈值 or 一个完整的数据包放到queue中（即EOP写入了），MTL模块读取packet data，并将其传送给MAC层；queue controller持续传送数据到MAC层，直到complete packet传送到MAC；当传输结束后，MTL等待从MAC传递过来的transmission status，并将其反馈给DMA。暂不清楚 complete packet与 end of packet的区别是什么？3 MTL层接收数据流程在一次Rx中，MTL模块是MAC层的从设备(slave) ，一般的接收流程如下：当MAC接收到一个packet，这意味着接收流程开始了，MAC能识别出SOP(Start of Packet)和EOP(End of Packet)标识符;MTL接收数据并将其放到相应Rx queue中，在EOP写入Rx后，MAC会将状态信息（status word）也放到相应的Rx queue中；如果IEEE 1588 timestamp功能使能，一个64bit的时间戳信息也会放到status word中；MTL将数据从Rx queue中取出，并将其传送给DMA模块，该动作的时机取决于当前MAC所处的模式（Threshold模式 or Store and Forward模式）Threshold模式：接收字节大于rx fifo的threshold 或者收到了一个full packet；Store and Forward模式：当且仅当收到full packet时；该模式会将所有的错包直接丢掉，只有有效包会传递给DMA；原创文章，转载请注明出处。发布于 2022-05-03 12:43以太网（Ethernet）Ethernet赞同 223 条评论分享喜欢收藏申请转载文章被以下专栏收录embedded guyread the code, write s

2万字带你学习Qos原理，还有6个实验案例，建议一定要收藏！ - 知乎

2万字带你学习Qos原理，还有6个实验案例，建议一定要收藏！ - 知乎首发于网络技术联盟站-网络技术切换模式写文章登录/注册2万字带你学习Qos原理，还有6个实验案例，建议一定要收藏！网络技术联盟站一、QoS的原理1 前言2 QoS模型2.1 Best Effort模型2.2 DiffServ模型2.3 IntServ模型3 QoS基本原理3.1 流量分类与标记3.2 拥塞管理技术原理3.2.1 拥塞管理基本概念3.2.2 FIFO队列原理简述3.2.3 PQ原理简述3.2.4 CQ原理简述3.2.5 WFQ原理简述3.2.6 CBQ原理简述3.2.7 RTP原理简述3.3 拥塞避免原理3.4 流量监管原理3.5 流量整型原理3.6 物理接口总速率限制原理4 其他提高QoS的技术4.1 链路效率机制4.1.1 链路分片与交叉（Link Fragment & Interleave，LFI）4.1.2 RTP报文头压缩（RTP Header Compression，CRTP）4.2 链路层QoS技术4.2.1 ATM QoS4.2.2 FR QoS二、实验案例1、QOS字节数统计组网配置案例组网说明：配置步骤配置关键点2、QOS数据包统计组网配置案例组网说明：配置步骤配置关键点3、基于全局应用QOS policy典型组网配置案例组网说明：配置步骤配置关键点4、基于VLAN应用QOS policy典型组网配置案例组网说明：配置步骤配置关键点5、QOS之LR接口限速配置案例组网说明：配置步骤配置关键点6、QOS之WRED典型组网配置案例组网说明：配置步骤配置关键点参看文档：一、QoS的原理1 前言QoS（Quality of Service）是服务质量的简称。对于网络业务来说，服务质量包括哪些方面呢？从传统意义上来讲，无非就是传输的带宽、传送的时延、数据的丢包率等，而提高服务质量无非也就是保证传输的带宽，降低传送的时延，降低数据的丢包率以及时延抖动等。广义上讲，服务质量涉及网络应用的方方面面，只要是对网络应用有利的措施，其实都是在提高服务质量。因此，从这个意义上来说，防火墙、策略路由、快速转发等也都是提高网络业务服务质量的措施之一。服务质量相对网络业务而言，在保证某类业务服务质量的同时，可能就是在损害其它业务的服务质量。因为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。比如，网络总带宽为100Mbps，而BT下载占用了90Mbps，其他业务就只能占用剩下的10Mbps。而如果限制BT下载占用的最大带宽为50Mbps，也就提高了其他业务的服务质量，使其他业务能够占用最少50Mbps的带宽，但这是在损害BT业务的服务质量为前提的。2 QoS模型网络中的通信都是由各种应用流组成的，这些应用对网络服务和性能的要求各不相同，比如FTP下载业务希望能获取尽量多的带宽，而VoIP语音业务则希望能保证尽量少的延迟和抖动等。但是所有这些应用的特殊要求又取决于网络所能提供的QoS能力，根据网络对应用的控制能力的不同，可以把网络的QoS能力分为三种模型：2.1 Best Effort模型Best Effort（尽力而为）模型是最简单的服务模型，应用程序可以在任何时候，发出任意数量的报文，网络尽最大的可能性来发送报文，对带宽、时延、抖动和可靠性等不提供任何保证。Best Effort是Internet的缺省服务模型，通过FIFO（First In First Out，先进先出）队列来实现。尽力而为的服务实质上并不属于QoS的范畴，因为在转发尽力而为的通信时，并没有提供任何服务或转发保证。2.2 DiffServ模型DiffServ（Differentiated Service，区分服务）模型由RFC2475定义，在区分服务中，根据服务要求对不同业务的数据进行分类，对报文按类进行优先级标记，然后有差别地提供服务。区分服务一般用来为一些重要的应用提供端到端的QoS，它通过下列技术来实现：1）流量标记与控制技术：它根据报文的CoS（Class of Service，服务等级）域、ToS域（对于IP报文是指IP优先级或者DSCP）、IP报文的五元组（协议、源地址、目的地址、源端口号、目的端口号）等信息进行报文分类，完成报文的标记和流量监管。目前实现流量监管技术多采用令牌桶机制。2）拥塞管理与拥塞避免技术：WRED、PQ、CQ、WFQ、CBQ等队列技术对拥塞的报文进行缓存和调度，实现拥塞管理与拥塞避免。上述这些技术的主要实现原理将在下文的QoS基本原理中进行重点介绍。2.3 IntServ模型IntServ（Integrated Service，综合服务）模型由RFC1633定义，在这种模型中，节点在发送报文前，需要向网络申请资源预留，确保网络能够满足数据流的特定服务要求。IntServ可以提供保证服务和负载控制服务两种服务，保证服务提供保证的延迟和带宽来满足应用程序的要求；负载控制服务保证即使在网络过载的情况下，也能对报文提供与网络未过载时类似的服务。在IntServ模型中，网络资源的申请是通过信令来完成的，应用程序首先通知网络它自己的流量参数和需要的特定服务质量请求，包括带宽、时延等，应用程序一般在收到网络的确认信息，即确认网络已经为这个应用程序的报文预留了资源后，才开始发送报文。同时应用程序发出的报文应该控制在流量参数描述的范围以内。负责完成保证服务的信令为RSVP（Resource Reservation Protocol，资源预留协议），它通知网络设备应用程序的QoS需求。RSVP是在应用程序开始发送报文之前来为该应用申请网络资源的，所以是带外信令。保证服务要求为单个流预先保留所有连接路径上的网络资源，而当前在Internet主干网络上有着成千上万条应用流，保证服务如果要为每一条流提供QoS服务就变得不可想象了。因此，IntServ模型很难独立应用于大规模的网络，目前主要与MPLS TE（Traffic Engineering，流量工程）结合使用。3 QoS基本原理3.1 流量分类与标记流量分类，就是将流量划分为多个优先级或多个服务类，如使用以太网帧中802.1Q头保留的User Priority(用户优先级)字段标记服务级别，可以将以太网帧最多分成23 = 8类；使用IP报文头的ToS（Type of service，服务类型）字段的前三位（即IP优先级）来标记报文，可以将报文最多分成23 = 8类；使用DSCP（Differentiated Services Codepoint，区分服务编码点，ToS域的前6位），则最多可分成26 = 64类。在报文分类后，就可以将其它的QoS特性应用到不同的分类，实现基于类的拥塞管理、流量整形等。对于MPLS网络报文，则一般是根据MPLS报文中的EXP域进行处理。EXP域包括3位，虽然RFC 3032把它叫做实验域，但它通常作为MPLS报文的CoS域，与IP网络的ToS或DSCP域等效。对于流量的分类，上面提到的关于以太网帧的Cos域、IP报文的ToS域等与MPLS报文的EXP域等仅是分类的一种情况，其实几乎可以对报文的任何信息段进行分类，比如也可以根据源IP地址、目的IP地址、源端口号、目的端口号、协议ID等进行流量的分类。虽然流量分类几乎可以根据报文的任何字段进行，但是流量分类标记则一般只对802.1Q 以太网帧的CoS域、IP报文的ToS域、MPLS报文的EXP域进行标记。流量的标记主要的目的就是让其他处理此报文的应用系统或设备知道该报文的类别，并根据这种类别对报文进行一些事先约定了的处理。例如，在网络的边界做如下分类和标记：1）所有VoIP数据报文聚合为EF业务类，将报文的IP优先级标记为5，或者将DSCP值标记为EF；2）所有VoIP控制报文聚合AF业务类，将报文的IP优先级标记为4，或者将DSCP值标记为AF31。当报文在网络边界被标记分类之后，在网络的中间节点，就可以根据标记，对不同类别的流量给予差别服务了。例如：对上述例子中的EF类业务保证时延和减少抖动，同时进行流量监管；对AF业务类在网络拥塞时仍然保证一定的带宽，等等。3.2 拥塞管理技术原理3.2.1 拥塞管理基本概念在计算机数据通信中，通信信道是被多个计算机共享的，并且，广域网的带宽通常要比局域网的带宽小，这样，当一个局域网的计算机向另一个局域网的计算机发送数据时，由于广域网的带宽小于局域网的带宽，数据将不可能按局域网发送的速度在广域网上传输。此时，处在局域网和广域网之间的路由器将不能发送一些报文，即网络发生了拥塞。如下图所示，当公司分支1向公司总部以100M的速度发送数据时，将会使Router2的串口S0/1发生拥塞。拥塞管理是指网络在发生拥塞时，如何进行管理和控制。处理的方法是使用队列技术。将所有要从一个接口发出的报文进入多个队列，按照各个队列的优先级进行处理。不同的队列算法用来解决不同的问题，并产生不同的效果。常用的队列技术有FIFO、PQ、CQ、WFQ、CBWFQ等，下文逐一介绍这些常用队列技术的基本原理。3.2.2 FIFO队列原理简述FIFO（First In First Out，先进先出）队列示意图如下所示：FIFO队列不对报文进行分类，当报文进入接口的速度大于接口能发送的速度时，FIFO按报文到达接口的先后顺序让报文进入队列，同时，FIFO在队列的出口让报文按进队的顺序出队，先进的报文将先出队，后进的报文将后出队。FIFO队列具有处理简单，开销小的优点。但FIFO不区分报文类型，采用尽力而为的转发模式，使对时间敏感的实时应用（如VOIP）的延迟得不到保证，关键业务的带宽也不能得到保证。3.2.3 PQ原理简述PQ（Priority Queuing，优先队列）示意图如下所示：PQ队列是针对关键业务应用设计的。关键业务有一个重要特点，需要在拥塞发生时要求优先获得服务以减少响应的延迟。PQ可以根据网络协议（如IP、IPX）、数据流入接口、报文长短、IP报文的ToS、五元组（协议ID、源IP地址、目的IP地址、源端口号、目的端口号）等条件进行分类，对于MPLS网络，则根据MPLS报文EXP域值进行分类。最终将所有报文分成最多4类，分别属于PQ的4个队列中的一个，然后，按报文所属类别将报文送入相应的队列。PQ的4个队列分别为高优先队列、中优先队列、正常优先队列和低优先队列，它们的优先级依次降低。在报文出队的时候，PQ首先让高优先队列中的报文出队并发送，直到高优先队列中的报文发送完，然后发送中优先队列中的报文，同样，直到发送完，然后是正常优先队列和低优先队列。这样，分类时属于较高优先级队列的报文将会得到优先发送，而较低优先级的报文将会在发生拥塞时被较高优先级的报文抢占。这样会使得实时业务（如VoIP）的报文能够得到优先处理，非实时业务（如E-Mail）的报文在网络处理完关键业务后的空闲间隙得到处理，既保证了实时业务的优先，又充分利用了网络资源。PQ的缺点是，当较高优先级队列中总有报文存在时，则低优先级队列中的报文将一直得不到服务，出现队列“饿死”现象。3.2.4 CQ原理简述CQ（Custom Queuing，定制队列）示意图如下所示：CQ的分类方法和PQ基本相同，不同的是它最终将所有报文分成最多至17类，每类报文对应CQ中的一个队列，接口拥塞时，报文按匹配规则被送入对应的队列；如果报文不匹配任何规则，则被送入缺省队列（缺省队列默认为1，可配置修改缺省队列）。CQ的17个队列中，0号队列是优先队列，路由器总是先把0号队列中的报文发送完，然后才处理1到16号队列中的报文，所以0号队列一般作为系统队列，把实时性要求高的交互式协议报文放到0号队列。1到16号队列调度采用轮询方式，按照用户预先配置的额度依次从1到16号用户队列中取出一定数量的报文发送。如果轮询到某队列时该队列恰好为空，则立即转而轮询下一个队列。CQ把报文分类，然后按类别将报文分配到CQ的一个队列中去，而对每个队列，又可以规定队列中的报文所占接口带宽的比例，这样，就可以让不同业务的报文获得合理的带宽，从而既保证关键业务能获得较多的带宽，又不至于使非关键业务得不到带宽。但由于采用轮询调度各个队列，CQ无法保证任何数据流的延迟。3.2.5 WFQ原理简述WFQ（Weighted Fair Queuing，加权公平队列）示意图如下所示：WFQ对报文按流特征进行分类，对于IP网络，相同源IP地址、目的IP地址、源端口号、目的端口号、协议号、ToS的报文属于同一个流，而对于MPLS网络，具有相同的标签和EXP域值的报文属于同一个流。每一个流被分配到一个队列，该过程称为散列，采用HASH算法来自动完成，这种方式会尽量将不同特征的流分入不同的队列中。每个队列类别可以看作是一类流，其报文进入WFQ中的同一个队列。WFQ允许的队列数目是有限的，用户可以根据需要配置该值。在出队的时候，WFQ按流的优先级（precedence）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。这样就保证了相同优先级业务之间的公平，体现了不同优先级业务之间的权值。WFQ优点在于配置简单，有利于小包的转发，每条流都可以获得公平调度，同时照顾高优先级报文的利益。但由于流是自动分类，无法手工干预，故缺乏一定的灵活性，且受资源限制，当多个流进入同一个队列时无法提供精确服务，无法保证每个流获得的实际资源量。WFQ均衡各个流的延迟与抖动，同样也不适合延迟敏感的业务应用。3.2.6 CBQ原理简述CBQ（Class Based Queuing，基于类的队列）示意图如下所示：CBQ首先根据IP优先级或者DSCP、输入接口、IP报文的五元组等规则来对报文进行分类；对于MPLS网络的LSR，主要是根据EXP域值进行分类。然后让不同类别的报文进入不同的队列。对于不匹配任何类别的报文，报文被送入系统定义的缺省类。CBQ包括一个低时延队列LLQ（Low Latency Queuing，低时延队列），用来支撑EF（Expedited Forwarding，快速转发）类业务，被绝对优先发送，保证时延。进入EF的报文在接口没有发生拥塞的时候（此时所有队列中都没有报文），所有属于EF的报文都可以被发送。在接口发生拥塞的时候（队列中有报文时），进入EF的报文被限速，超出规定流量的报文将被丢弃。另外有64个BQ队列（Bandwidth Queuing，带宽保证队列），用来支撑AF（Assured Forwarding，确保转发）类业务，可以保证每一个队列的带宽及可控的时延。系统调度报文出队列的时候，按用户为各类报文设定的带宽将报文出队发送。这种队列技术应用了先进的队列调度算法，可以实现各个类的队列的公平调度。当接口中某些类别的队列没有报文时，BQ队列的报文还可以公平地得到空闲的带宽，和时分复用系统相比，大大提高了线路的利用率。同时，在接口拥塞的时候，仍然能保证各类报文得到用户设定的最小带宽。最后还有一个WFQ队列，对应BE（Best Effort，尽力传送）业务，使用接口剩余带宽进行发送。CBQ可根据报文的输入接口、满足ACL情况、IP Precedence、DSCP、EXP、Label等规则对报文进行分类、进入相应队列。对于进入EF和AF的报文，要进行测量；考虑到链路层控制报文的发送、链路层封装开销及物理层开销（如ATM信元头），建议EF与AF占用接口的总带宽不要超过接口带宽的75%。CBQ可为不同的业务定义不同的调度策略（如带宽、时延等），由于涉及到复杂的流分类，对于高速接口（GE以上）启用CBQ特性系统资源存在一定的开销。3.2.7 RTP原理简述RTP优先队列(Real Time Protocol Priority Queuing) 示意图如下所示：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。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，一般为16384~32767。RTP优先队列可以同前面所述的任何一种队列（包括FIFO、PQ、CQ、WFQ与CBQ）结合使用，它的优先级是最高的。由于CBQ中的EF完全可以解决实时业务，所以不推荐将RTP优先队列与CBQ结合应用。由于对进入RTP优先队列的报文进行了限速，超出规定流量的报文将被丢弃，这样在接口拥塞的情况下，可以保证属于RTP优先队列的报文不会占用超出规定的带宽，保护了其他报文的应得带宽，解决了PQ的高优先级队列的流量可能“饿死”低优先级流量的问题。3.3 拥塞避免原理受限于设备的内存资源，按照传统的处理方法，当队列的长度达到规定的最大长度时，所有到来的报文都被丢弃。对于TCP报文，如果大量的报文被丢弃，将造成TCP超时，从而引发TCP的慢启动和拥塞避免机制，使TCP减少报文的发送。当队列同时丢弃多个TCP连接的报文时，将造成多个TCP连接同时进入慢启动和拥塞避免，称之为：TCP全局同步。这样多个TCP连接发向队列的报文将同时减少，使得发向队列的报文的量不及线路发送的速度，减少了线路带宽的利用。并且，发向队列的报文的流量总是忽大忽小，使线路的上的流量总在极少和饱满之间波动。为了避免这种情况的发生，队列可以采用加权随机早期检测WRED（Weighted Random Early Detection）的报文丢弃策略（WRED与RED的区别在于前者引入IP优先权，DSCP值，和MPLS EXP来区别丢弃策略）。采用WRED时，用户可以设定队列的阈值（threshold）。当队列的长度小于低阈值时，不丢弃报文；当队列的长度在低阈值和高阈值之间时，WRED开始随机丢弃报文（队列的长度越长，丢弃的概率越高）；当队列的长度大于高阈值时，丢弃所有的报文。WRED和队列机制的关系如下图所示：3.4 流量监管原理流量监管（Commit Access Rate，简称CAR）的典型作用是限制进入某一网络的某一连接的流量与突发。在报文满足一定的条件时，如某个连接的报文流量过大，流量监管就可以对该报文采取不同的处理动作，例如丢弃报文，或重新设置报文的优先级等。通常的用法是使用CAR来限制某类报文的流量，例如限制HTTP报文不能占用超过50%的网络带宽。CAR利用令牌桶（Token Bucket，简称TB）进行流量控制。下图所示为利用CAR进行流量控制的基本处理过程：首先，根据预先设置的匹配规则来对报文进行分类，如果是没有规定流量特性的报文，就直接继续发送，并不需要经过令牌桶的处理；如果是需要进行流量控制的报文，则会进入令牌桶中进行处理。如果令牌桶中有足够的令牌可以用来发送报文，则允许报文通过，报文可以被继续发送下去。如果令牌桶中的令牌不满足报文的发送条件，则报文被丢弃。这样，就可以对某类报文的流量进行控制。在实际应用中，CAR不仅可以用来进行流量控制，还可以进行报文的标记（mark）或重新标记（re-mark）。具体来讲就是CAR可以设置IP报文的优先级或修改IP报文的优先级，达到标记报文的目的。3.5 流量整型原理通用流量整形（Generic Traffic Shaping，简称GTS）可以对不规则或不符合预定流量特性的流量进行整形，以利于网络上下游之间的带宽匹配。GTS与CAR一样，均采用了令牌桶技术来控制流量。GTS与CAR的主要区别在于：利用CAR在接口的出、入方向进行报文的流量控制，对不符合流量特性的报文进行丢弃；而GTS只在接口的出方向对于不符合流量特性的报文进行缓冲，减少了报文的丢弃，同时满足报文的流量特性，但增加了报文的延迟。GTS的基本处理过程如下图所示，其中用于缓存报文的队列称为GTS队列。3.6 物理接口总速率限制原理利用物理接口总速率限制（Line Rate，简称LR）可以在一个物理接口上，限制接口发送报文（包括紧急报文）的总速率。LR的处理过程仍然采用令牌桶进行流量控制。如果用户在路由器的某个接口上配置了LR，规定了流量特性，则所有经由该接口发送的报文首先要经过LR的令牌桶进行处理。如果令牌桶中有足够的令牌可以用来发送报文，则报文可以发送。如果令牌桶中的令牌不满足报文的发送条件，则报文入QoS队列进行拥塞管理。这样，就可以对通过该物理接口的报文流量进行控制。LR的基本处理过程如下图所示：4 其他提高QoS的技术4.1 链路效率机制链路效率机制，用于改善链路的性能，间接提高网络的QoS，如降低链路发包的时延（针对特定业务）、调整有效带宽。链路效率机制有很多种，下面介绍两种比较典型的链路效率机制及其基本原理。4.1.1 链路分片与交叉（Link Fragment & Interleave，LFI）对于低速链路，即使为语音等实时业务报文配置了高优先级队列（如RTP优先队列或LLQ），也不能够保证其时延与抖动，原因在于接口在发送其他数据报文的瞬间，语音业务报文只能等待，而对于低速接口发送较大的数据报文要花费相当长的时间。采用LFI以后，数据报文（非RTP实时队列和LLQ中的报文）在发送前被分片、逐一发送，而此时如果有语音报文到达则被优先发送，从而保证了语音等实时业务的时延与抖动。LFI主要用于低速链路。链路效率机制的工作原理图如下所示：如上图所示，应用LFI技术，在大报文出队的时候，可以将其分为定制长度的小片报文，这就使RTP优先队列或LLQ中的报文不必等到大片报文发完后再得到调度，它等候的时间只是其中小片报文的发送时间，这样就很大程度的降低了低速链路因为发送大片报文造成的时延。4.1.2 RTP报文头压缩（RTP Header Compression，CRTP）CRTP用于RTP（Real-time Transport Protocol）协议，对IP头、UDP头和RTP头进行压缩，通常在低速链路上使用。可将40字节的IP/UDP/RTP头压缩到2~4个字节（不使用UDP校验和可到2字节），提高链路带宽的利用率。CRTP主要得益于同一会话的语音分组头和语音分组头之间的差别往往是不变的，因此只需传递增量。RTP协议用于在IP网络上承载语音、视频等实时多媒体业务。RTP报文包括头部分和数据部分，RTP的头部分包括：12字节的RTP头，加上20字节的IP头和8字节的UDP头，就是40字节的IP/UDP/RTP头；RTP数据部分典型载荷是20字节到160字节。为了避免不必要的带宽消耗，可以使用CRTP特性对报文头进行压缩。CRTP可以将IP/UDP/RTP头从40字节压缩到2～4字节，对于40字节的载荷，头压缩到4字节，压缩比为（40+40）/（40+4），约为1.82，可见效果是相当可观的，可以有效的减少链路带宽的消耗，尤其是低速链路。RTP报文头压缩的处理过程如下图所示：4.2 链路层QoS技术链路层QoS技术主要针对ATM（Asynchronous Transfer Mode，异步传输模式）、帧中继等链路层协议支持QoS。ATM作为一种面向连接的技术，提供对QoS最强有力的支持，而且可以基于每个连接提供特定的QoS保证；帧中继网络确保连接的CIR（Committed Information Rate，承诺信息速率）最小，即在网络拥塞时，传输速度不能小于这个值。4.2.1 ATM QoSATM是异步传输模式（Asynchronous Transfer Mode）的简称，以信元为基本单位进行信息传输、复接和交换。ATM信元具有53字节的固定长度，其中5个字节构成信元头部，主要用来标识虚连接，另外也完成了一些功能有限的流量控制，拥塞控制，差错控制等功能，其余48个字节是有效载荷。ATM是面向连接的交换，其连接是逻辑连接，即虚电路。每条虚电路（Virtual Circuit，VC）用虚路径标识符（Virtual Path Identifier，VPI）和虚通道标识符（Virtual Channel Identifier，VCI）来标识。一个VPI/VCI值对只具有本地意义，不具有全局有效性。它在ATM节点上被翻译。当一个连接被释放时，与此相关的VPI/VCI值对也被释放，它被放回资源表，供其它连接使用。ATM中每一条VC都有一定的QoS保障，这是由ATM的连接管理来实现的。当用户与网络或网络与网络建立一个连接的时候，双方就确定了一份通信契约，契约中包括流量参数和QoS参数两部分。此通信契约为双方所共识，双方必须遵守。流量参数包括峰值信元速率（PCR，Peak Cell Rate）、持续信元速率（SCR，Sustained Cell Rate）、最小信元速率（MCR，Minimum Cell Rate）以及最大突发量（MBS，Maximum Burst Size），它们描述业务本身的流量特性，又称为源流量参数。QoS参数主要包括最大信元传递时延（MCTD，MeanCell Transfer Delay）、信元抖动容限（CDVT，CellDelayVariationTolerance）和信元丢失率（CLR，Cell Loss Ratio）， MCTD是信元从一个端点到另一个端点所需要的时间， CDVT是信元间隔的上限， CLR是可以接受的因网络拥塞而导致信元丢失比例。ATM端系统负责确保传输的流量符合QoS合同。ATM端系统通过缓冲数据来对流量进行整形，并按约定的QoS参数传输通信。ATM交换机控制每个用户的通信指标，并将其与QoS合同进行比较。对于超过了QoS合同的通信，ATM节点可以设置信元的CLP（Cell Loss Priority，信元丢弃优先级）位。在网络拥塞时，CLP置位的信元被丢弃的可能性更大。ATM网络拥塞管理的基本思想在于：引入预防性控制措施，不再是出现拥塞之后再采取措施来消除拥塞，而是通过精心管理网络资源来避免拥塞的出现。4.2.2 FR QoSFR（Frame Relay，帧中继）是一种统计复用的协议，它能够在单一物理传输线路上提供多条虚电路。每条虚电路用DLCI（Data Link Connection Identifier，数据链路连接标识）来标识。每条虚电路通过LMI（Local Management Interface，本地管理接口）协议检测和维护虚电路的状态。帧中继采用VC（Virtual Circuit）虚电路技术，即帧中继传送数据使用的传输链路是逻辑连接，而不是物理连接。虚电路是面向连接的，可以保证用户帧按顺序传送至目的地。根据虚电路建立方式的不同，将帧中继虚电路分为两种类型：永久虚电路（PVC，Permanent Virtual Circuit）和交换虚电路（SVC，Switched Virtual Circuit）。PVC是手工设置产生的虚电路，而SVC是通过协议协商自动创建和删除的虚电路。帧中继报头中的3个位提供了帧中继网络中的拥塞控制机制，这3个位分别叫做向前显式拥塞通知（FECN，Forward Explicit Congestion Notification）位、向后显式拥塞通知（BECN，Backward Explicit Congestion Notification）位和丢弃合格（DE，Discard Eligible）位。可以通过帧中继交换机将FECN位置1来告知诸如路由器等目标数据终端设备（DTE，Data Terminal Equipment），在帧从源传送到目的地的方向发生了拥塞。帧中继交换机将BECN位置1则告知目标路由器，在帧从源传送到目的地的反方向上发生了拥塞。DE位由路由器或其他DTE设备设置，指出被标记的帧没有传输的其他帧那么重要，它在帧中继网络中提供了一种基本的优先级机制，如果发生拥塞时，DE位置位的帧会被优先丢弃。帧中继流量整形（FRTS，Frame Relay Traffic Shaping）对从帧中继VC输出的通信进行整形，使之与配置速率一致，它将超出平均速率的分组放到缓冲区来使突发通信变得平滑。根据配置的排队机制，当有足够的可用资源时，这些缓冲的分组出队并等候被传输。排队算法是基于单个VC配置的，它只能针对接口的出站通信进行设置。FRTS可对每个VC的流量进行整形，将其峰值速率整形为承诺信息速率（CIR，Committed Information Rate）或其他定义的值，如超额信息速率（EIR，Excess Information Rate）。自适应模式的FRTS还能够根据收到的网络BECN拥塞指示符降低帧中继VC的输出量，将PVC的输出流量整形为与网络的可用带宽一致。二、实验案例1、QOS字节数统计组网配置案例组网说明：本案例采用H3C HCL模拟器的S5820交换机来模拟QOS流量统计的典型组网配置。要求在S5820上开启QOS流量统计，对GI1/0/1端口的进出流量进行统计。配置步骤配置基础网络。创建ACL，用于策略的匹配配置QOS类，绑定ACL配置QOS行为，开启流量统计创建QOS策略，绑定行为和类应用QOS到GI1/0/1端口配置关键点sys

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[H3C]sysname SW1

[SW1]vlan 10

[SW1-vlan10]quit

[SW1]int vlan 10

[SW1-Vlan-interface10]ip address 192.168.1.1 24

[SW1-Vlan-interface10]quit

[SW1]int gi 1/0/1

[SW1-GigabitEthernet1/0/1]port link-type access

[SW1-GigabitEthernet1/0/1]port access vlan 10

[SW1-GigabitEthernet1/0/1]quitQOS流量统计关键配置点：[SW1]acl basic 2000

[SW1-acl-ipv4-basic-2000]rule 0 permit source any

[SW1-acl-ipv4-basic-2000]quit

[SW1]traffic classifier 1

[SW1-classifier-1]if-match acl 2000

[SW1-classifier-1]quit

[SW1]traffic behavior 1

[SW1-behavior-1]accounting byte

[SW1-behavior-1]quit

[SW1]qos policy 1

[SW1-qospolicy-1]classifier 1 behavior 1

[SW1-qospolicy-1]quit

[SW1]int gi 1/0/1

[SW1-GigabitEthernet1/0/1]qos apply policy 1 inbound

[SW1-GigabitEthernet1/0/1]qos apply policy 1 outbound

[SW1-GigabitEthernet1/0/1]quit查看QOS统计情况：查看QOS显示信息：如果要清空QOS统计信息，需要使用如下命令：reset counters interface GigabitEthernet 1/0/12、QOS数据包统计组网配置案例组网说明：本案例采用H3C HCL模拟器的S5820交换机来模拟QOS流量统计的典型组网配置。要求在S5820上开启QOS流量统计，对GI1/0/1端口的进出流量进行统计。配置步骤配置基础网络。创建ACL，用于策略的匹配配置QOS类，绑定ACL配置QOS行为，开启流量统计创建QOS策略，绑定行为和类应用QOS到GI1/0/1端口配置关键点sys

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[H3C]sysname SW1

[SW1]vlan 10

[SW1-vlan10]quit

[SW1]int vlan 10

[SW1-Vlan-interface10]ip address 192.168.1.1 24

[SW1-Vlan-interface10]quit

[SW1]int gi 1/0/1

[SW1-GigabitEthernet1/0/1]port link-type access

[SW1-GigabitEthernet1/0/1]port access vlan 10

[SW1-GigabitEthernet1/0/1]quitQOS流量统计关键配置点：[SW1]acl basic 2000

[SW1-acl-ipv4-basic-2000]rule 0 permit source any

[SW1-acl-ipv4-basic-2000]quit

[SW1]traffic classifier 1

[SW1-classifier-1]if-match acl 2000

[SW1-classifier-1]quit

[SW1]traffic behavior 1

[SW1-behavior-1]accounting packet

[SW1-behavior-1]quit

[SW1]qos policy 1

[SW1-qospolicy-1]classifier 1 behavior 1

[SW1-qospolicy-1]quit

[SW1]int gi 1/0/1

[SW1-GigabitEthernet1/0/1]qos apply policy 1 inbound

[SW1-GigabitEthernet1/0/1]qos apply policy 1 outbound

[SW1-GigabitEthernet1/0/1]quit查看QOS统计情况：查看QOS显示信息：如果要清空QOS统计信息，需要使用如下命令：reset counters interface GigabitEthernet 1/0/13、基于全局应用QOS policy典型组网配置案例组网说明：本案例采用H3C HCL模拟器的S5820交换机来模拟QOS policy典型组网。SW1交换机的GI 1/0/1端口连接服务器。GI 1/0/2、GI 1/0/3、GI 1/0/4连接客户机。在网络拥塞时，要求VLAN 10的业务可以优先访问服务器，因此需要将VLAN 10接入的端口的本地优先级进行流量重标记。配置步骤按照网络拓扑图正确配置IP地址和VLAN配置QOS policy，对VLAN 10的业务进行流量重标记在全局直接发布QOS配置关键点第一阶段调试（基础网络配置）：SW1：sys

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[H3C]sysname SW1

[SW1]vlan 10

[SW1-vlan10]quit

[SW1]vlan 20

[SW1-vlan20]quit

[SW1]vlan 30

[SW1-vlan30]quit

[SW1]int vlan 10

[SW1-Vlan-interface10]ip address 172.16.10.1 24

[SW1-Vlan-interface10]quit

[SW1]int vlan 20

[SW1-Vlan-interface20]ip address 172.16.20.1 24

[SW1-Vlan-interface20]quit

[SW1]int vlan 30

[SW1-Vlan-interface30]ip address 172.16.30.1 24

[SW1-Vlan-interface30]quit

[SW1]int gi 1/0/2

[SW1-GigabitEthernet1/0/2]port link-type access

[SW1-GigabitEthernet1/0/2]port access vlan 10

[SW1-GigabitEthernet1/0/2]quit

[SW1]int gi 1/0/3

[SW1-GigabitEthernet1/0/3]port link-type access

[SW1-GigabitEthernet1/0/3]port access vlan 20

[SW1-GigabitEthernet1/0/3]quit

[SW1]int gi 1/0/4

[SW1-GigabitEthernet1/0/4]port link-type access

[SW1-GigabitEthernet1/0/4]port access vlan 30

[SW1-GigabitEthernet1/0/4]quit

[SW1]int gi 1/0/1

[SW1-GigabitEthernet1/0/1]port link-mode route

[SW1-GigabitEthernet1/0/1]ip address 192.168.1.1 24

[SW1-GigabitEthernet1/0/1]quit

[SW1]第二阶段调试（QOS关键配置点）SW1：[SW1]acl basic 2000

[SW1-acl-ipv4-basic-2000]rule 0 permit source 172.16.10.0 0.0.0.255

[SW1-acl-ipv4-basic-2000]quit

[SW1]traffic classifier 1

[SW1-classifier-1]if-match acl 2000

[SW1-classifier-1]quit

[SW1]traffic behavior 1

[SW1-behavior-1]remark local-precedence 7

[SW1-behavior-1]quit

[SW1]qos policy 1

[SW1-qospolicy-1]classifier 1 behavior 1

[SW1-qospolicy-1]quit

[SW1]qos apply policy 1 global inbound查看QOS的显示信息：4、基于VLAN应用QOS policy典型组网配置案例组网说明：本案例采用H3C HCL模拟器来模拟QOS policy典型组网。SW1交换机的GI 1/0/1端口连接服务器。GI 1/0/2、GI 1/0/3、GI 1/0/4连接客户机。在网络拥塞时，要求VLAN 10的业务可以优先访问服务器，因此需要将VLAN 10接入的端口的本地优先级进行流量重标记。配置步骤按照网络拓扑图正确配置IP地址和VLAN配置QOS policy，对VLAN 10的业务进行流量重标记将QOS基于VLAN应用进行发布配置关键点第一阶段调试（基础网络配置）：SW1：sys

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[H3C]sysname SW1

[SW1]vlan 10

[SW1-vlan10]quit

[SW1]vlan 20

[SW1-vlan20]quit

[SW1]vlan 30

[SW1-vlan30]quit

[SW1]int vlan 10

[SW1-Vlan-interface10]ip address 172.16.10.1 24

[SW1-Vlan-interface10]quit

[SW1]int vlan 20

[SW1-Vlan-interface20]ip address 172.16.20.1 24

[SW1-Vlan-interface20]quit

[SW1]int vlan 30

[SW1-Vlan-interface30]ip address 172.16.30.1 24

[SW1-Vlan-interface30]quit

[SW1]int gi 1/0/2

[SW1-GigabitEthernet1/0/2]port link-type access

[SW1-GigabitEthernet1/0/2]port access vlan 10

[SW1-GigabitEthernet1/0/2]quit

[SW1]int gi 1/0/3

[SW1-GigabitEthernet1/0/3]port link-type access

[SW1-GigabitEthernet1/0/3]port access vlan 20

[SW1-GigabitEthernet1/0/3]quit

[SW1]int gi 1/0/4

[SW1-GigabitEthernet1/0/4]port link-type access

[SW1-GigabitEthernet1/0/4]port access vlan 30

[SW1-GigabitEthernet1/0/4]quit

[SW1]int gi 1/0/1

[SW1-GigabitEthernet1/0/1]port link-mode route

[SW1-GigabitEthernet1/0/1]ip address 192.168.1.1 24

[SW1-GigabitEthernet1/0/1]quit

[SW1]第二阶段调试（QOS关键配置点）SW1：[SW1]acl basic 2000

[SW1-acl-ipv4-basic-2000]rule 0 permit source 172.16.10.0 0.0.0.255

[SW1-acl-ipv4-basic-2000]quit

[SW1]traffic classifier 1

[SW1-classifier-1]if-match acl 2000

[SW1-classifier-1]quit

[SW1]traffic behavior 1

[SW1-behavior-1]remark local-precedence 7

[SW1-behavior-1]quit

[SW1]qos policy 1

[SW1-qospolicy-1]classifier 1 behavior 1

[SW1-qospolicy-1]quit

[SW1]qos vlan-policy 1 vlan 10 inbound查看QOS的显示信息：5、QOS之LR接口限速配置案例组网说明：本案例采用H3C HCL模拟器来模拟使用QOS对接口进行限速。限制GI1/0/1端口的进出速率为54Kbps配置步骤在接口启用QOS LR配置关键点sys

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[H3C]sysname SW1

[SW1]int gi 1/0/1

[SW1-GigabitEthernet1/0/1]qos lr inbound cir 54

[SW1-GigabitEthernet1/0/1]qos lr outbound cir 54

[SW1-GigabitEthernet1/0/1]quit

[SW1]6、QOS之WRED典型组网配置案例组网说明：本案例采用H3C HCL模拟器来模拟WRED典型组网。R1的GI 0/1端口连接服务器。其中172.16.10.2是IP电话。要求在拥塞发生时，172.16.10.3和172.16.10.2要有不同的丢弃行为，从而保证语音流能有更好的服务。配置步骤要将语音报文标记为IP Prencedence 5，数据流为IP Prencedence 0.采用CAR的重标记方式对报文进行分类，将来自IP电话和数据报文的优先级分别设置为5和0，在做CAR时，CIR的值全部保持一致，确保所匹配的报文都能全部被重标记启用WFQ功能，与WRED同时使用配置关键点第一阶段调试（基础网络配置）：SW1：sys

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[H3C]sysname SW1

[SW1]vlan 10

[SW1-vlan10]quit

[SW1]int gi 1/0/1

[SW1-GigabitEthernet1/0/1]port link-type trunk

[SW1-GigabitEthernet1/0/1]undo port trunk permit vlan 1

[SW1-GigabitEthernet1/0/1]port trunk permit vlan 10

[SW1-GigabitEthernet1/0/1]quit

[SW1]int range gi 1/0/2 to gi 1/0/3

[SW1-if-range]port link-type access

[SW1-if-range]port access vlan 10

[SW1-if-range]quit

[SW1]R1：sys

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[H3C]sysname R1

[R1]vlan 10

[R1-vlan10]quit

[R1]int vlan 10

[R1-Vlan-interface10]ip address 172.16.10.1 24

[R1-Vlan-interface10]quit

[R1]int gi 0/0

[R1-GigabitEthernet0/0]port link-mode bridge

[R1-GigabitEthernet0/0]port link-type trunk

[R1-GigabitEthernet0/0]undo port trunk permit vlan 1

[R1-GigabitEthernet0/0]port trunk permit vlan 10

[R1-GigabitEthernet0/0]quit

[R1]int gi 0/1

[R1-GigabitEthernet0/1]ip address 192.168.1.1 24

[R1-GigabitEthernet0/1]quit第二阶段调试（WRED+WFQ关键配置）：R1：[R1]acl basic 2000

[R1-acl-ipv4-basic-2000]rule 0 permit source 172.16.10.2 0

[R1-acl-ipv4-basic-2000]quit

[R1]acl basic 2001

[R1-acl-ipv4-basic-2001]rule 0 permit source 172.16.10.3 0

[R1-acl-ipv4-basic-2001]quit

[R1]int gi 0/0

[R1-GigabitEthernet0/0]qos car inbound acl 2000 cir 100000 green remark-prec-pass 5 red pass

[R1-GigabitEthernet0/0]qos car inbound acl 2001 cir 100000 green remark-prec-pass 0 red pass

[R1-GigabitEthernet0/0]quit

[R1]int gi 0/1

[R1-GigabitEthernet0/1]qos wfq

[R1-GigabitEthernet0/1]qos wred enable

[R1-GigabitEthernet0/1]qos wred ip-precedence 5 low-limit 10 high-limit 250 discard-probability 10

[R1-GigabitEthernet0/1]qos wred ip-precedence 0 low-limit 10 high-limit 180 discard-probability 11

[R1-GigabitEthernet0/1]quit查看QOS的显示信息：参看文档：1.http://www.h3c.com.cn/MiniSite/Technology_Circle/Net_Reptile/The_Four/Home/Catalog/201104/713021_97665_0.htm2.https://zhiliao.h3c.com/Theme/details/1053343.https://zhiliao.h3c.com/Theme/details/1053354.https://zhiliao.h3c.com/Theme/details/1023575.https://zhiliao.h3c.com/Theme/details/102353发布于 2020-09-26 23:22qosQoS 在 IOS 中的实现与应用（书籍）服务质量赞同 271 条评论分享喜欢收藏申请转载文章被以下专栏收录网络技术联盟站-网络技术分享网络工程师必备基础，数通相关的技

什么是QoS？QoS是如何工作的？ - 华为

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QoS

什么是QoS

QoS（Quality of Service）即服务质量。在有限的带宽资源下，QoS为各种业务分配带宽，为业务提供端到端的服务质量保证。例如，语音、视频和重要的数据应用在网络设备中可以通过配置QoS优先得到服务。

QoS的重要性

QoS的度量指标

QoS的应用场景

QoS的服务模型

对比QoS和HQoS

收起

QoS的重要性

在IP网络的业务可以分为实时业务和非实时业务。实时业务往往占据固定带宽，对网络质量变化感知明显，对网络质量的稳定性要求高，例如语音业务。非实时业务所占带宽难以预测，经常会出现突发流量。突发流量会导致网络质量下降，会引起网络拥塞，增加转发时延，严重时还会产生丢包，导致业务质量下降甚至不可用。

解决网络拥塞的最好的办法是增加网络的带宽，但从运营、维护的成本考虑，这是不现实的，最有效的解决方案就是应用一个“有保证”的策略对网络流量进行管理。

QoS一般针对网络中有突发流量时需要保障重要业务质量的场景。如果业务长时间达不到服务质量要求（例如业务流量长时间超过带宽限制），需要考虑对网络扩容或使用专用设备基于上层应用去控制业务。

近几年，视频的应用出现了爆炸式的增长，现在几乎每个人都拥有一部能够随时随地拍摄高分辨率视频的智能手机。同时随着社交网站的涌现，分享和发布视频成了每个人的日常行为，人们不论身在何处都可以将自己制作的视频发布出去与他人分享。对于企业来说，高清视频会议，高清视频监控等应用，也在网络中产生了大量的高清视频流量。与语音流量相比，视频流量占用的带宽更多，也更不稳定，特别是一些交互类视频，对实时性要求非常高。另外，随着无线网络的发展，越来越多的用户和企业都开始使用无线终端，而无线终端会随着用户的移动而不断变化位置，导致网络中的流量更加的不可预测。因此QoS方案设计也面临更多的挑战。

QoS的度量指标

影响网络质量的因素包括传输链路的带宽、报文传送时延和抖动、以及丢包率等，它们也就成为了QoS的度量指标。

带宽

带宽也称为吞吐量，是指在一个固定的时间内（1秒），从网络一端传输到另一端的最大数据位数，也可以理解为网络的两个节点之间特定数据流的平均速率。带宽的单位是比特/秒（bit/s）。在网络中，有两个常见的与带宽有关的概念：上行速率和下行速率。上行速率是指用户向网络发送信息时的数据传输速率，下行速率是指网络向用户发送信息时的传输速率。例如，用户通过FTP上传文件到网络，影响上传文件速度的就是上行速率；而从网络下载文件，影响下载文件速度的就是下行速率。

时延

时延是指一个报文或分组从网络的发送端到接收端所需要的延迟时间，一般由传输延迟及处理延迟组成。以语音传输为例，时延是指从说话者开始说话到对方听到所说内容的时间。一般人们察觉不到小于100毫秒的延迟。当延迟在100毫秒和300毫秒之间时，说话者可以察觉到对方回复的轻微停顿，这种停顿可能会使通话双方都感觉到不舒服。超过300毫秒，延迟就会很明显，用户开始互相等待对方的回复。当通话的一方不能及时接收到期望的回复时，说话者可能会重复所说的话，这样会与远端延迟的回复碰撞，导致重复。

抖动

如果网络发生拥塞，导致通过同一连接传输的分组延迟各不相同。抖动用来描述延迟变化的程度，也就是最大延迟与最小延迟的时间差。抖动对于实时性的传输是一个重要参数，特别是语音和视频等实时业务是极不容忍抖动的，抖动会造成话音或视频的断续。抖动也会影响一些网络协议的处理。有些协议是按固定的时间间隔发送交互性报文，抖动过大会导致协议震荡。所有传输系统都有抖动，只要抖动在规定容差之内就不会影响服务质量。利用缓存可以克服过量的抖动，但这将增加时延。

丢包率

丢包率是指在网络传输过程中丢失报文的数量占传输报文总数的百分比。少量的丢包对业务的影响并不大，例如，在语音传输中，丢失一个比特或一个分组的信息，通话双方往往注意不到。在视频的传输中，丢失一个比特或一个分组可能造成在屏幕上瞬间的波形干扰，但能很快恢复正常。使用TCP传送数据可以处理少量的丢包，因为TCP允许丢失的信息重发。但大量的丢包会影响传输效率。在QoS中，我们关注的是丢包的统计数据，也就是丢包率。所以正常传输时，网络丢包率应该控制在一定范围内即可。

QoS的应用场景

以企业办公为例，除了基本的网页浏览、工作邮件外，在较集中的工作时间段内还需要保证Telnet登录设备、异地的视频会议、实时语音通话、FTP文件的上传和下载，以及视频播放等业务的网络质量。对于不同网络质量要求的业务，可以配置不同的QoS子功能，或者不部署QoS。

网络协议和管理协议（如OSPF、Telnet）这类业务要求低时延和低丢包率，但对带宽的要求不高。因此可以通过QoS的优先级映射功能，为此类报文标记较高的服务等级，使网络设备优先转发此类报文。

实时业务（如视频会议、VoIP）视频会议要求高带宽、低时延和低抖动。因此可以通过QoS的流量监管功能，为视频报文提供高带宽；通过QoS的优先级映射功能，适当调高视频报文的优先级。 VoIP是指通过IP网络进行实时语音通话，它要求网络做到低丢包、低时延和低抖动，否则通话双方可以明显感知质量受损。因此一方面可以调整语音报文的优先级，使其高于视频报文；另一方面通过流量监管功能，为语音报文提供最大带宽，在网络产生拥塞时，可以保证语音报文优先通过。

大数据量业务（如FTP、数据库备份、文件转储）大数据量业务是指存在长时间大量数据传输行为的网络业务，这类业务需要尽可能低的网络丢包率。因此可以为这类报文配置流量整形功能，通过数据缓冲区缓存从接口发送的报文，减少由于突发流量导致拥塞而产生的丢包现象。

流媒体（如在线音频播放、视频点播）由于这些音视频节目都是提前制作好的，观看者的终端通常可以先进行缓存再进行播放，因此降低了对网络时延、丢包和抖动的要求。如果需要降低这类业务的丢包和时延，可以通过QoS的优先级映射功能，适当提高对应报文的优先级。

普通业务（如HTML网页浏览、邮件）这类业务对网络无特殊要求、重要性也不高。管理员可以对其保持默认设置，不需要额外部署QoS功能。

QoS的服务模型

如何在网络中通过部署来保证QoS的度量指标在一定的合理范围内，从而提高网络的服务质量呢？这就涉及到QoS模型。需要说明的是，QoS模型不是一个具体功能，而是端到端QoS设计的一个方案。例如，网络中的两个主机通信时，中间可能会跨越各种各样的设备。只有当网络中所有设备都遵循统一的QoS服务模型时，才能实现端到端的质量保证。

下面介绍主流的三大QoS模型。其中，华为公司的交换机、路由器、防火墙、WLAN等产品均支持配置基于DiffServ服务模型的QoS业务。

Best-Effort服务模型：尽力而为

Best-Effort是最简单的QoS服务模型，用户可以在任何时候，发出任意数量的报文，而且不需要通知网络。提供Best-Effort服务时，网络尽最大的可能来发送报文，但对时延、丢包率等性能不提供任何保证。Best-Effort服务模型适用于对时延、丢包率等性能要求不高的业务，是现在Internet的缺省服务模型，它适用于绝大多数网络应用，如FTP、E-Mail等。

IntServ服务模型：预留资源

IntServ模型是指用户在发送报文前，需要通过信令（Signaling）向网络描述自己的流量参数，申请特定的QoS服务。网络根据流量参数，预留资源以承诺满足该请求。在收到确认信息，确定网络已经为这个应用程序的报文预留了资源后，用户才开始发送报文。用户发送的报文应该控制在流量参数描述的范围内。网络节点需要为每个流维护一个状态，并基于这个状态执行相应的QoS动作，来满足对用户的承诺。

IntServ模型使用了RSVP（Resource Reservation Protocol）协议作为信令，在一条已知路径的网络拓扑上预留带宽、优先级等资源，路径沿途的各网元必须为每个要求服务质量保证的数据流预留想要的资源，通过RSVP信息的预留，各网元可以判断是否有足够的资源可以使用。只有所有的网元都给RSVP提供了足够的资源，“路径”方可建立。

DiffServ服务模型：差分服务

DiffServ模型的基本原理是将网络中的流量分成多个类，每个类享受不同的处理，尤其是网络出现拥塞时不同的类会享受不同级别的处理，从而得到不同的丢包率、时延以及时延抖动。同一类的业务在网络中会被聚合起来统一发送，保证相同的时延、抖动、丢包率等QoS指标。

Diffserv模型中，业务流的分类和汇聚工作在网络边缘由边界节点完成。边界节点可以通过多种条件（比如报文的源地址和目的地址、ToS域中的优先级、协议类型等）灵活地对报文进行分类，对不同的报文设置不同的标记字段，而其他节点只需要简单地识别报文中的这些标记，即可进行资源分配和流量控制。

与Intserv模型相比，DiffServ模型不需要信令。在DiffServ模型中，应用程序发出报文前，不需要预先向网络提出资源申请，而是通过设置报文的QoS参数信息，来告知网络节点它的QoS需求。网络不需要为每个流维护状态，而是根据每个报文流指定的QoS参数信息来提供差分服务，即对报文的服务等级划分，有差别地进行流量控制和转发，提供端到端的QoS保证。DiffServ模型充分考虑了IP网络本身灵活性、可扩展性强的特点，将复杂的服务质量保证通过报文自身携带的信息转换为单跳行为，从而大大减少了信令的工作，是当前网络中的主流服务模型。

基于DiffServ模型的QoS组成

基于Diffserv模型的QoS业务主要分为以下几大类：

报文分类和标记要实现差分服务，需要首先将数据包分为不同的类别或者设置为不同的优先级。报文分类即把数据包分为不同的类别，可以通过MQC配置中的流分类实现。报文标记即为数据包设置不同的优先级，可以通过优先级映射和重标记优先级实现。不同的报文使用不同的QoS优先级，例如VLAN报文使用802.1p，IP报文使用DSCP，MPLS报文使用EXP。

流量监管、流量整形和接口限速流量监管和流量整形可以将业务流量限制在特定的带宽内，当业务流量超过额定带宽时，超过的流量将被丢弃或缓存。其中，将超过的流量丢弃的技术称为流量监管，将超过的流量缓存的技术称为流量整形。接口限速分为基于接口的流量监管和基于接口的流量整形。

拥塞管理和拥塞避免拥塞管理在网络发生拥塞时，将报文放入队列中缓存，并采取某种调度算法安排报文的转发次序。而拥塞避免可以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，通过调整流量来解除网络的过载。

其中，报文分类和标记是实现差分服务的前提和基础；流量监管、流量整形、接口限速、拥塞管理和拥塞避免从不同方面对网络流量及其分配的资源实施控制，是提供差分服务的具体体现。

各种QoS技术在网络设备上的处理顺序如下图所示。

QoS技术处理流程

对比QoS和HQoS

传统QoS技术可以满足语音、视频以及数据等业务的不同服务需求，可以针对不同的业务提供不同的服务。但是随着网络设备的高速发展，接入用户数量和每个用户的业务量不断增多，传统的QoS在应用中遇到了新问题：

传统QoS是基于端口带宽进行调度的，因此流量管理可以基于服务等级进行业务区分，却很难基于用户进行区分，因此比较适合部署在网络核心侧，但不适合部署在业务接入侧。

传统QoS无法做到同时对多个用户的多个业务进行流量管理和调度。

为了解决上述问题，人们需要一种既能区分用户流量又能根据用户业务的优先级进行调度的技术，HQoS（Hierarchical Quality of Service，层次化QoS）应运而生。HQoS通过多级队列进一步细化区分业务流量，对多个用户、多种业务等传输对象进行统一管理和分层调度，在现有的硬件环境下使设备具备内部资源的控制策略，既能够为高级用户提供质量保证，又能够从整体上节约网络建设成本。

传统QoS vs HQoS调度模型

参考资源

1QoS配置指南（S2720, S5700, S6700系列以太网交换机）

2Technotes：S5700系列交换机的QoS队列调度和报文丢弃

3Technotes：QoS配置――MQC和基于ACL的简化流策略

4QoS技术连载——QoS理论篇

5故障处理：QoS（S系列园区交换机维护宝典）

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QoS 概述 - 知乎

QoS 概述 - 知乎首发于板桥随笔切换模式写文章登录/注册QoS 概述板桥客QoS 是一个很大的领域，涉及到网络中的多个层次和环节。本文仅简要的谈谈 Endpoint 侧的 QoS 概念，将这些纷繁的概念名词串起来，便于理解。QoS 技术背景下图说明了 QoS workflow 中，各项技术的位置和关系摘自 < 端到端QoS网络设计 >当流量进入设备后，它依次经过 mark(标记)→ meter(计量) → police(管制) → class/dscp(重分类) → queue(队列) → sharper(整形) → queue priority (优先级调度). meter + police 完成 rate-limit 功能。而 queue + sharping + priority 完成 congestion manager 功能。sharping 功能属于可选项。细解释其中的专业术语和实现特点Classification and markingMeteringPolicingShapingSchedulingCongestion management分类：将数据分为不同的类别，称为分类(classification)，分类并不修改原来的数据包。标记：将数据设置为不同的优先级称为标记(marking)，而标记会修改原来的数据包。流量计量：流量计量可以通过漏桶算法（常用于ATM网络）或令牌桶算法（常用于IP网络）实现。计量后的数据包会根据不同的整形类别分别保存在缓冲区中，待满足对应的流量资料后再进行发送。流量管制：丢弃超出带宽，称为管制(Policing)。流量整形：将超出的带宽缓存在内存中，等到下一秒再传递，这种行为称为Shaping。典型作用是限制流出某一网络的某一连接的流量与突发，使这类报文以比较均匀的速度向外发送，以符合种给定的“流量资料”（traffic profile）。队列调度机制：在QoS技术体系中属于拥塞管理的范畴。拥塞管理：当网络发生拥塞后，数据还是要被传递的，正因为接收到的数据远多于自身的传输能力，所以数据被传输时就出现了先后顺序，而依照什么样的方式来传数据，就需要队列的指导，QOS中的队列定义了数据包被传输的先后顺序。如果处理方式为管制，那么数据包就会被丢弃，通常情况下，网络设备默认丢弃后到的数据包而传输先到的数据包，这样的丢弃方式称为尾丢弃。流量整形（traffic shaping）常与流量监管（traffic policing）混淆。它们的主要区别在于，流量整形是一种主动调整流量输出速率的措施。流量整形对流量监管中需要丢弃的报文进行缓存——通常是将它们放入缓冲区或队列内，再根据特定算法均匀的向外发送这些被缓存的报文。但这不代表流量整形不会丢弃报文。shaping可能会增加延迟，而policing几乎不引入额外的延迟。通常的实现方式Marking: fwmark, ToS/IPP/DSCPMetering: token bucket, trTCM, mark ToS/IPP/DSCPPolicing per interface (egress)Shaping per interface (egress)Scheduling: Priority QueuingCongestion management: Taildrop标记方式实现 QoS 的一个最基本的方法就是分类和标记。ToS/IPP/DSCP 是 IP头部的一个名为 ToS 字段。用于标记服务类型。这个字段随着发展，被不断的赋予了新的定义。见下表：ToS/IPP：根据RFC791定义，IP报文头ToS（Type of Service）域由8个比特组成，其中3个比特的 Precedence 字段标识了 IP 报文的优先级DSCP：差分服务代码点（Differentiated Services Code Point）RFC2474 重新定义了 IP 报文中的 ToS 域，增加了C比特，表示传输开销（Monetary Cost）。下图是RFC1349 定义的每个位的意义：上图示例了一些协议应该如何设置（4~1）位：到了 RFC2474 ， IPP的的意义就发生了变化。而 DTR位意义不变。IPP 与 DSCP 相应存在一个转换关系。DSCP 可以看成定义了一系列队列类别，下表列出一部分：在路由器中，一般都是把 CS6 和CS7 中的数据用 PQ 做绝对优先处理，无论下面是否有数据也是要优先来传递这两个队列中的数据。而其他EF到AF1的队列中是用 WFQ 来做的，保证所有队列都可以得到带宽来传输。PQ（Priority Queueing，优先队列）：PQ会先服务高优先级的子队列，若高优先级子队列里没有数据后，再服务中等优先级子队列，依次类推。如果PQ正在服务中等优先级子队列，但是高优先级里又来了数据包，则PQ会中断中等优先级子队列的服务，转而服务高优先级子队列。WFQ（Weighted Fair Queueing，加权公平队列）：可以保证相同优先级业务间公平，不同优先级业务间加权。计量算法令牌桶算法（Token Bucket）有时人们将漏桶算法与令牌桶算法错误地混淆在一起。而实际上，这两种算法具有截然不同的特性并且为截然不同的目的而使用。它们之间最主要的差别在于：漏桶算法能够强行限制数据的传输速率，而令牌桶算法能够在限制数据的平均传输速率的同时还允许某种程度的突发传输。双速率三色标记器（trTCM）基于令牌桶算法做计量器管制支持Ingress policing per interface provided by the Fast Path QoS module.　QoS basic 支持对入口流量做管制。 QoS advance 仅支持对出口流量做管制。管制也即丢弃。队列调度算法Priority Queuing在报文到达接口后，首先对报文进行分类，然后按照报文所属类别让报文进入所属队列尾部，在报文发送时，按照优先级，总是在所有优先级较高队列中报文发送完毕后，再发送低优先级队列中报文，这样，在每次发送报文时，总是将优先级高的报文先发出去，保证了属于较高优先级队列报文有较低时延，所以PQ的优缺点是很明显的：优点是可以保证高优先级队列的报文可以得到较大带宽、较低的时延、较小的抖动；缺点是低优先级队列的报文不能得到及时的调度，甚至得不到调度，即会出现“饿死”现象。PQ具有如下特征：（1）报文丢弃策略采用 Tail Drop 机制；（2）每个队列内部使用FIFO逻辑；（3）当从队列调度报文时，先从高优先级的队列调度报文从上面可以看出，PQ一般的应用场合是保证某类流量尽可能得到最好的服务，而不管其它流量的“死活”。拥塞管理算法与调度算法相匹配，使用简单的尾部丢弃算法（tail drop）上述的这些实现方式，按照文章中的第一个 workflow 图，被串起来，对流量进行控制。各种 Endpoint QoS 实现，都无出本文之右。编辑于 2019-08-16 10:35networkqos赞同 9添加评论分享喜欢收藏申请转载文章被以下专栏收录板桥随笔分享自己原创

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百度百科网页新闻贴吧知道网盘图片视频地图文库资讯采购百科百度首页登录注册进入词条全站搜索帮助首页秒懂百科特色百科知识专题加入百科百科团队权威合作下载百科APP个人中心qos播报讨论上传视频解决网络延迟和阻塞等问题的一种技术收藏查看我的收藏0有用+10本词条由“科普中国”科学百科词条编写与应用工作项目审核。QoS（Quality of Service，服务质量）指一个网络能够利用各种基础技术，为指定的网络通信提供更好的服务能力，是网络的一种安全机制，是用来解决网络延迟和阻塞等问题的一种技术。QoS的保证对于容量有限的网络来说是十分重要的，特别是对于流多媒体应用，例如VoIP和IPTV等，因为这些应用常常需要固定的传输率，对延时也比较敏感。中文名服务质量（网络）外文名Quality of Service简称QoS属性为指定的网络通信提供服务能力学科计算机科学定义评价对一个服务的满意程度目录1定义2相关介绍▪产生背景▪释义3处理流程▪分类▪策略▪标识▪队列▪调度4相关技术5关键指标6主要应用7分类标准8配置信息9显示命令定义播报编辑QoS功能示意图当网络发生拥塞的时候，所有的数据流都有可能被丢弃；为满足用户对不同应用不同服务质量的要求，就需要网络能根据用户的要求分配和调度资源，对不同的数据流提供不同的服务质量：对实时性强且重要的数据报文优先处理；对于实时性不强的普通数据报文，提供较低的处理优先级，网络拥塞时甚至丢弃。QoS应运而生。支持QoS功能的设备，能够提供传输品质服务；针对某种类别的数据流，可以为它赋予某个级别的传输优先级，来标识它的相对重要性，并使用设备所提供的各种优先级转发策略、拥塞避免等机制为这些数据流提供特殊的传输服务。配置了QoS的网络环境，增加了网络性能的可预知性，并能够有效地分配网络带宽，更加合理地利用网络资源。下面从QoS服务模型出发，对使用最多、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。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Int-Serv），Differentiated service（区分服务模型，简称Diff-Serv）。1． Best-Effort服务模型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。但对延时、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（first in first out 先入先出）队列来实现。它适用于绝大多数网络应用，如FTP、E-Mail等。2． Int-Serv服务模型Int-Serv是一个综合服务模型，它可以满足多种QoS需求。该模型使用资源预留协议（RSVP），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，Inter-Serv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。Inter-Serv模型可扩展性很差，难以在Internet核心网络实施。3． Diff-Serv服务模型是一个多服务模型，它可以满足不同的QoS需求。与Int-Serv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。 [1]相关介绍播报编辑产生背景在因特网创建初期，没有意识到QoS应用的需要。因此，整个因特网运作如一个“竭尽全力”的系统。每段信息都有4个“服务类别”位和3个“优先级”位，但是他们完全没有派上用场。依发送和接收者看来，数据包从起点到终点的传输过程中会发生许多事情，并产生如下有问题的结果：·丢失数据包- 当数据包到达一个缓冲器（buffer）已满的路由器时，则代表此次的发送失败，路由器会依网络的状况决定要丢弃、不丢弃一部份或者是所有的数据包，而且这不可能在预先就知道，接收端的应用程序在这时必须请求重新传送，而这同时可能造成总体传输严重的延迟。·延迟- 或许需要很长时间才能将数据包传送到终点，因为它会被漫长的队列迟滞，或需要运用间接路由以避免阻塞；也许能找到快速、直接的路由。总之，延迟非常难以预料。·传输顺序出错- 当一群相关的数据包被路由经过因特网时，不同的数据包可能选择不同的路由器，这会导致每个数据包有不同的延迟时间。最后数据包到达目的地的顺序会和数据包从发送端发送出去的顺序不一致，这个问题必须要有特殊额外的协议负责刷新失序的数据包。·出错- 有些时候，数据包在被运送的途中会发生跑错路径、被合并甚至是毁坏的情况，这时接收端必须要能侦测出这些情况，并将它们统统判别为已遗失的数据包，再请求发送端再送一份同样的数据包。吞吐量：在特定时段内可以实现的请求数量，这个指标同样也受到负载能力和延时性的限制 [2]。释义1.国际电信联盟(ITU)在x．902标准即“信息技术开放式处理参考模型”中定义服务质量(QoS)为：定义在一个或多个对象的集体行为上的一套质量需求的集合。吞吐量、传输延迟和错误率等一些服务质量参数描述了数据传输的速度和可靠性等。2.在ATM中定义服务质量(QoS)为“关于ATM性能参数集合的术语，这些参数描述了在一个给定虚拟连接上数据流量的特征”。服务质量参数大多应用在较低层次的协议层上，这些参数并不直接被应用程序所观察和感觉到。这些参数包括信元丢失率、信元错误率、信元错误插入率、信元延迟变化、信元传输延迟和平均信元传输延迟。根据服务质量参数定义了五种服务级别，级别0指的是“尽最大努力”服务方式，在这种服务级别中没有特定的流量参数和绝对的服务质量保证。3.IETF在研究ATM时就已经开始考虑服务质量的问题。即有陈述：“随着在网络上实时服务的逐步增加，在共享网络上要求提供确定的传输服务。这些确定的传输服务要求应用程序和网络基础设施有能力请求、设置和强化数据的传输。总的来说，这些服务指的是带宽预留和服务质量”。在“基于ATM的IP”中这样描述: “实时应用程序所使用的服务质量参数被假设在数据传输之前的资源预留协议中设置，或者以某种形式携带在数据之中”。“工作正在重点研究服务质量参数怎样被表达出来和怎样做出本地的决定”。处理流程播报编辑分类Classifying即分类，其过程是根据信任策略或者根据分析每个报文的内容来确定将这些报文归类到以CoS值来表示的各个数据流中，因此分类动作的核心任务是确定输入报文的CoS值。分类发生在端口接收输入报文阶段，当某个端口关联了一个表示QoS策略的Policy-map后，分类就在该端口上生效，它对所有从该端口输入的报文起作用。1.协议QoS有些协议非常“健谈”，只要它们存在就会导致业务延迟，因此根据协议对数据包进行识别和优先级处理可以降低延迟。应用可以通过它们的EtherType进行识别。譬如，AppleTalk协议采用0x809B，IPX使用0x8137。根据协议进行优先级处理是控制或阻止少数较老设备所使用的“健谈”协议的一种强有力方法。（2） TCP和UDP端口号码许多应用都采用一些TCP或UDP端口进行通信，如HTTP采用TCP端口80。通过检查IP数据包的端口号码，智能网络可以确定数据包是由哪类应用产生的，这种方法也称为第四层交换，因为TCP和UDP都位于OSI模型的第四层。(3) 源IP地址许多应用都是通过其源IP地址进行识别的。由于服务器有时是专门针对单一应用而配置的，如电子邮件服务器，所以分析数据包的源IP地址可以识别该数据包是由什么应用产生的。当识别交换机与应用服务器不直接相连，而且许多不同服务器的数据流都到达该交换机时，这种方法就非常有用。(4) 物理端口号码与源IP地址类似，物理端口号码可以指示哪个服务器正在发送数据。这种方法取决于交换机物理端口和应用服务器的映射关系。虽然这是最简单的分类形式，但是它依赖于直接与该交换机连接的服务器。策略Policing 即策略，发生在数据流分类完成后，用于约束被分类的数据流所占用的传输带宽。Policing动作检查被归类的数据流中的每一个报文，如果该报文超出了作用于该数据流的Police所允许的限制带宽，那么该报文将会被做特殊处理，它或者要被丢弃，或者要被赋予另外的DSCP 值。在QoS 处理流程中，Policing 动作是可选的。如果没有Policing 动作，那么被分类的数据流中的报文的DSCP 值将不会作任何修改，报文也不会在送往Marking 动作之前被丢弃。标识Marking即标识，经过Classifying 和Policing 动作处理之后，为了确保被分类报文对应DSCP的值能够传递给网络上的下一跳设备，需要通过Marking 动作将为报文写入QoS 信息，可以使用QoS ACLs 改变报文的QoS信息，也可以使用Trust 方式直接保留报文中QoS 信息，例如，选择Trust DSCP 从而保留IP 报文头的DSCP 信息。队列Queueing即队列，负责将数据流中报文送往端口的某个输出队列中，送往端口的不同输出队列的报文将获得不同等级和性质的传输服务策略。每一个端口上都拥有8 个输出队列，通过设备上配置的DSCP-to-CoS Map 和Cos-to-Queue Map 两张映射表来将报文的DSCP 值转化成输出队列号，以便确定报文应该被送往的输出队列。调度Scheduling即调度，为QoS 流程的最后一个环节。当报文被送到端口的不同输出队列上之后，设备将采用WRR 或者其它算法发送8 个队列中的报文。可以通过设置WRR算法的权重值来配置各个输出队列在输出报文的时候所占用的每循环发送报文个数,从而影响传输带宽。或通过设置DRR算法的权重值来配置各个输出队列在输出报文的时候所占用的每循环发送报文字节数,从而影响传输带宽。相关技术播报编辑链路层QoS技术主要针对ATM（Asynchronous Transfer Mode，异步传输模式）、帧中继、令牌环等链路层协议支持QoS。作为一种面向连接的技术，ATM提供对QoS最强有力的支持，而且可以基于每个连接提供特定的QoS保证。帧中继网络确保连接的CIR（Committed Information Rate，承诺信息速率）最小，即在网络拥塞时，传输速度不能小于这个值。令牌环和更新的IEEE802.1p标准具有区分服务的机制。链路效率机制链路效率机制，用于改善链路的性能，间接提高网络的QoS，如降低链路发包的时延（针对特定业务）、调整有效带宽。链路效率机制有很多种，下面介绍两种比较典型的链路效率机制及其基本原理。1. 链路分片与交叉（Link Fragment & Interleave，LFI）对于低速链路，即使为语音等实时业务报文配置了高优先级队列（如RTP优先队列或LLQ），也不能够保证其时延与抖动，原因在于接口在发送其他数据报文的瞬间，语音业务报文只能等待，而对于低速接口发送较大的数据报文要花费相当的时间。采用LFI以后，数据报文（非RTP实时队列和LLQ中的报文）在发送前被分片、逐一发送，而此时如果有语音报文到达则被优先发送，从而保证了语音等实时业务的时延与抖动。LFI主要用于低速链路。链路效率机制的工作原理图如图11 所示：图11 链路效率如上图11所示，应用LFI技术，在大报文出队的时候，可以将其分为定制长度的小片报文，这就使RTP优先队列或LLQ中的报文不必等到大片报文发完后再得到调度，它等候的时间只是其中小片报文的发送时间，这样就很大程度的降低了低速链路因为发送大片报文造成的时延。2. RTP报文头压缩（RTP Header Compression，cRTP）cRTP主要在低速链路上使用，可将40字节的IP/UDP/RTP头压缩到2~4个字节（不使用校验和可到2字节），提高链路的利用率。cRTP主要得益于同一会话的语音分组头和语音分组头之间的差别往往是不变的，因此只需传递增量。RTP协议用于在IP网络上承载语音、视频等实时多媒体业务。RTP报文包括数据部分和头部分，RTP的数据部分相对小，而RTP的报头部分较大。12字节的RTP头，加上20字节的IP头和8字节的UDP头，就是40字节的IP/UDP/RTP头。而RTP典型的负载是20字节到160字节。为了避免不必要的带宽消耗，可以使用cRTP特性对报文头进行压缩。cRTP可以将IP/UDP/RTP头从40字节压缩到2～5字节，对于40字节的负载，头压缩到5字节，压缩比为（40+40）/（40+5），约为1.78，可见效果是相当可观的，可以有效的减少链路，尤其是低速链路带宽的消耗。rtpATM QoSATM是一种大小固定的信元交换和多路复用技术，它是面向连接的，任何用户数据在两个或更多ATM连接设备之间传输之前，都必须建立虚电路（VC，Virtual Circuit）。ATM有两种主要的连接方式（或VC）：永久虚电路（PVC，Permanent Virtual Circuit）和交换虚电路（SVC，Switched Virtual Circuit）。PVC通常是静态的，需要手工或外部配置来建立；而SVC是动态，根据需要创建。它们的创建需要在ATM端点和ATM交换机之间运行信令协议。ATM通过使ATM端系统显示流量合同来提供QoS保证，流量合同描述了希望的通信流指标。流描述符包括QoS参数，例如峰值信元速率（PCR，Peak Cell Rate）、持续信元速率（SCR，Sustained Cell Rate）以及突发量。ATM端系统负责确保传输的流量符合QoS合同。ATM端系统通过缓冲数据来对流量进行整形，并按约定的QoS参数传输通信。ATM交换机控制每个用户的通信指标，并将其与QoS合同进行比较。对于超过了QoS合同的通信，交换机可以设置不顺从通信的CLP位。在网络拥塞时，CLP位被设置的信元被丢弃的可能性更大。FR QoSFR（Frame Relay，帧中继）是一种流行的适用于数据通信的广域网（WAN）分组技术。它是一种较简单的协议，消除了X.25网络中链路层流控和纠错功能，这些功能被留给端点站的应用程序处理。这种协议最适合于数据通信，因为它可以传送偶然的突发。帧中继使用VC（Virtual Circuit）运行，VC提供了帧中继网络上两个端点之间的逻辑连接，网络可以使用帧中继VC代替私有的租用线。PVC是网络操作员在网络管理站创建的，而SVC是基于呼叫动态建立的。帧中继报头中的3个位提供了帧中继网络中的拥塞控制机制，这3个位分别叫做向前显式拥塞通知（FECN，Forward Explicit Congestion Notification）位、向后显式拥塞通知（BECN，Backward Explicit Congestion Notification）位和丢弃合格（DE，Discard Eligible）位。可以通过交换机将FECN位置1来告知诸如路由器等目标数据终端设备（DTE，Data Terminal Equipment），在帧从源传送到目的地的方向发生了拥塞。交换机将BECN位置1则告知目标路由器，在帧从源传送到目的地的反方向上发生了拥塞。DE位由路由器或其他DTE设备设置，指出被标记的帧没有传输的其他帧那么重要，它在帧中继网络中提供了一种基本的优先级机制，如果发生拥塞时，DE位被设置的帧将在DE位没有被设置的帧之前被丢弃。帧中继流量整形（FRTS，Frame Relay Traffic Shaping）对从帧中继VC输出的通信进行整形，使之与配置速率一致，它将超出平均速率的分组放到缓冲区来使突发通信变得平滑。根据配置的排队机制，当有足够的可用资源时，这些缓冲的分组出队并等候被传输。排队算法是基于单个VC配置的，它只能针对接口的出站通信进行设置。FRTS可对每个VC的流量进行整形，将其峰值速率整形为承诺信息速率（CIR，Committed Information Rate）或其他定义的值，如超额信息速率（EIR，Excess Information Rate）。自适应模式的FRTS还能够根据收到的网络BECN拥塞指示符降低帧中继VC的输出量，将PVC的输出流量整形为与网络的可用带宽一致MPLS QoS于MPLS标签交换路由器（LSR）在标签交换的转发过程中并不检查IP头，所以MPLS标签交换路由器利用MPLS标签中的EXP比特来配置QoS策略。因此，在MPLS网络中可以利用MPLS标签中的EXP比特来设置MPLS报文的优先级别，从而实现区分服务。类似对IP报文实施的区分服务一样，我们可以利用class-map命令将MPLS报文分成一个类或者多个类别，可以利用policy-map命令对已经分好的类进行QoS策略设置。最后利用service-policy命令将已经配置好的QoS策略应用于接口上 [3]。MPLS QoS即在MPLS网络上应用QoS。MPLS QoS并没有定义专门的QoS结构。在实际的MPLS网络中，MPLS QoS通常使用区分服务（Differentiated Services）结构（又称分类服务），区分服务结构是为IP QoS而专门定义的。MPLS QoS结构就是在区分服务结构基础上增加了MPLS对区分服务的支持。区分服务的基本原理是：在网络边缘，根据业务的QoS要求将该业务映射到一定的业务类别中，如果是IP报文，可以通过6比特的区分服务代码点字段（DSCP）来设置报文的优先级别，从而唯一地标记该类业务，然后，骨干网络中的各节点根据该字段对各种业务采取预先设定的服务策略，保证相应的服务质量。与传统的IP QoS的不同在于，MPLS QoS是以MPLS标签中的EXP比特来设置MPLS报文的优先级别从而实现区分服务。下面对MPLS QoS的部分专业术语进行介绍：图1 MPLS标签结构EXP比特指的是MPLS标签中第20到第22比特，这3位比特称为实验（EXP）比特，专用于服务质量（QoS）。EXP字段在MPLS标签中的位置，请参见图1-2。与IP传输中可以按照IP报文中的IP优先级或者DSCP比特来分类并标记类似，在MPLS网络中，可以按照MPLS报文的EXP比特来分类并标记。MPLS标签结构每跳行为PHB（Per-hop Behavior）指在转发报文时，路由器对报文是如何处理的。"每跳"是强调这里所说的行为只涉及到本路由器转发的这一跳的行为，而下一个路由器再怎样处理则与本路由器的处理无关。通常我们把基于IP报文中的IP Precedence/DSCP的转发行为称为IP PHB，基于MPLS报文中的EXP的转发行为称为MPLS PHB。由EXP 比特决定PHB 的LSP。在转发过程中，LSP 决定转发路径，但是EXP比特决定在每一跳LSR 上的调度和丢弃优先级，因此同一条LSP 可以承载8 类不同PHB 的流（3比特的EXP字段的取值范围为0-7），通过MPLS头部的EXP 比特来进行区分。LER（Label Switching Edge Router）位于MPLS的网络边缘，负责将进入到MPLS网络的流量压入对应的MPLS标签。负责将离开MPLS网络的流量弹出标签还原为原始的报文。LER通常又称作Provider Edge（PE）Router。LSR（Label Switching Router）是MPLS网络的核心设备，它提供标签交换和标签分发功能。LSR通常又称作Provider（P）Router。IP QoS对于Ip QoS，QoS是由流量标记、拥塞管理、拥塞避免和流量整形构成，可以对IP报文实施WRR（带权重的队列轮转），DRR，SP等调度方式，实施加权随机早期检测（WRED），流量监管，以及流量整形。在为MPLS报文实施QoS的时候可以根据EXP比特来使用相同的特性。关键指标播报编辑QoS in InternetQoS的关键指标主要包括：可用性、吞吐量、时延、时延变化(包括抖动和漂移)和丢失。下面详细叙述。可用性可用性是当用户需要时网络即能工作的时间百分比。可用性主要是设备可靠性和网络存活性相结合的结果。对它起作用的还有一些其他因素，包括软件稳定性以及网络演进或升级时不中断服务的能力。吞吐量吞吐量是在一定时间段内对网上流量(或带宽)的度量。对IP网而言可以从帧中继网借用一些概念。根据应用和服务类型，服务水平协议(SLA)可以规定承诺信息速率(CIR)、突发信息速率(BIR)和最大突发信号长度。承诺信息速率是应该予以严格保证的，对突发信息速率可以有所限定，以在容纳预定长度突发信号的同时容纳从话音到视像以及一般数据的各种服务。一般讲，吞吐量越大越好。时延时延指一项服务从网络入口到出口的平均经过时间。许多服务，特别是话音和视像等实时服务都是高度不能容忍时延的。当时延超过200-250毫秒时，交互式会话是非常麻烦的。为了提供高质量话音和会议电视，网络设备必须能保证低的时延。产生时延的因素很多，包括分组时延、排队时延、交换时延和传播时延。传播时延是信息通过铜线、光纤或无线链路所需的时间，它是光速的函数。在任何系统中，包括同步数字系列(SDH)、异步传输模式（ATM）和弹性分组环路(RPR)，传播时延总是存在的。时延变化QoS流程时延变化是指同一业务流中不同分组所呈现的时延不同。高频率的时延变化称作抖动，而低频率的时延变化称作漂移。抖动主要是由于业务流中相继分组的排队等候时间不同引起的，是对服务质量影响最大的一个问题。某些业务类型，特别是话音和视像等实时业务是极不容忍抖动的。分组到达时间的差异将在话音或视像中造成断续。所有传送系统都有抖动，只要抖动落在规定容差之内就不会影响服务质量。利用缓存可以克服过量的抖动，但这将增加时延，造成其他问题。漂移是任何同步传输系统都有的一个问题。在SDH系统中是通过严格的全网分级定时来克服漂移的。在异步系统中，漂移一般不是问题。漂移会造成基群失帧，使服务质量的要求不能满足。丢包不管是比特丢失还是分组丢失，对分组数据业务的影响比对实时业务的影响都大。在通话期间，丢失一个比特或一个分组的信息往往用户注意不到。在视像广播期间，这在屏幕上可能造成瞬间的波形干扰，然后视像很快恢复如初。即便是用传输控制协议(TCP)传送数据也能处理丢失，因为传输控制协议允许丢失的信息重发。事实上，一种叫做随机早丢(RED)的拥塞控制机制在故意丢失分组，其目的是在流量达到设定门限时抑制TCP传输速率，减少拥塞，同时还使TCP流失去同步，以防止因速率窗口的闭合引起吞吐量摆动。但分组丢失多了，会影响传输质量。所以，要保持统计数字，当超过预定门限时就向网络管理人员告警。主要应用播报编辑QoS应用示意图QoS是网络与用户之间以及网络上互相通信的用户之间关于信息传输与共享的质的约定，例如，传输延迟允许时间、最小传输画面失真度以及声像同步等,是用来解决网络延迟和阻塞等问题的一种技术。路由器一般均支持QoS。QoS 是网络的一种安全机制，是用来解决网络延迟和阻塞等问题的一种技术。在正常情况下，如果网络只用于特定的无时间限制的应用系统，并不需要QoS，比如 Web应用，或E-mail设置等。但是对关键应用和多媒体应用就十分必要。当网络过载或拥塞时，QoS 能确保重要业务量不受延迟或丢弃，同时保证网络的高效运行。在Internet等计算机网络上为用户提供高质量的QoS必须解决以下问题：1． QoS的分类与定义。对QoS进行分类和定义的目的是使网络可以根据不同类型的QoS进行管理和分配资源。例如，给实时服务分配较大的带宽和较多的CPU处理时间等，另一方面，对QoS进行分类定义也方便用户根据不同的应用提出QoS需求。2．准入控制和协商。即根据网络中资源的使用情况，允许用户进入网络进行多媒体信息传输并协商其QoS。3．资源预约。为了给用户提供满意的QoS，必须对端系统、路由器以及传输带宽等相应的资源进行预约，以确保这些资源不被其他应用所强用。4．资源调度与管理。对资源进行预约之后，是否能得到这些资源，还依赖于相应的资源调度与管理系统。Internet仅提供尽力而为(best-effort service)的传送服务，业务量尽快传送，没有明确的时间和可靠性保障。随着网络多媒体技术的飞速发展，Internet上的多媒体应用层出不穷，如IP电话、视频会议、视频点播(VOD)、远程教育等多媒体实时业务、电子商务在Internet上传送等。Internet已逐步从单一的数据传送网向数据、语音、图像等多媒体信息的综合传输网演化。这些不同的应用需要有不同的Qos(quality of service)要求，Qos通常用带宽、时延、时延抖动和分组丢失率来衡量。各种应用对服务质量的需求在迅速增长。显然，现有的尽力传送服务已无法满足各种应用对网络传输质量的不同要求，需要Internet提供多种服务质量类型的业务。而尽力而为的服务仍将提供给那些只需要连通性的应用。服务质量Qos系指用来表示服务性能之属性的任何组合。为了使其具有价值，这些属性必须是可提供的、可管理的、可验证和计费的，而且在使用时它们必须是始终如一的、可预测的、有的属性甚至是起决定性作用的。为了满足各种用户应用的需要，构建对IP最优并具备各种服务质量机制的网络是完全必要的。专线服务、语音、文件传递、存储转发、交互式视频和广播视频是现有应用的一些例子。分类标准播报编辑优先级分类根据各种网络所关注的业务类型已经出现多种不同的标准，相关标准可以参考：RFC 791根据各IP应用的特点，将业务分为Network Control、Internetwork Control、CRITIC/ECP、Flash Override、Flash、Immediate、Priority、Routine共8类优先级。其中，Routine优先级最低，Network Control优先级最高。RFC 1349将业务按照TOS的定义分为16类优先级，TOS使用4个bit位分别表示：minimize delay、maximize throughput、minimize monetary cost、maximize reliability，并建议了各IP应用应该如何取TOS值，例如，FTP CONTROL报文建议其TOS取值为minimize delay。RFC 1490将业务按照Frame Relay Discard Eligibility bit的定义分为2类丢弃优先级。RFC 1483Multiprotocol Encapsulation over ATM Adaptation Layer 5将业务按照ATM Cell Loss Priority bit的定义分为2类丢弃优先级。RFC 2474Definition of the Differentiated Services Field (DS Field) in the IPv4 and IPv6 HeaderDiffServ网络定义了四类PHB：EF（Expedited Forwarding）PHB适用于低时延、低丢失、低抖动、确保带宽的优先业务；AF（Assured Forwarding）PHB分为四类，每个AF类又分为三个丢弃优先级，可以对相应业务进行等级细分，QoS性能参数低于EF类型；CS（class selector）PHB是从IP TOS字段演变而来，共8类；BE PHB是CS中特殊一类，没有任何保证，现有IP网络流量也都默认为此类。IEEE 802.5Token ring access method and Physical Layer specifications令牌环网的优先级，可以将业务根据Access Priority的定义为8类优先级。IEEE 802.1p,Class of Service以太网优先级，可以将业务根据802.1P Priority的定义分为8类优先级，0类至7类优先级相应递增，0类是BE业务，尽力传输）。配置信息播报编辑缺省QOS设置用户在进行QoS配置之前，需要清楚和QoS有关的几点信息，如下：一个接口最多关联1个Policy-map一个Policy-map可以拥有多个Class-map一个Class-map最多关联1个ACL，该ACL的所有ACE必须具有相同过滤域模板一个接口上关联的ACE的个数服从“配置安全ACL”章节的限制缺省情况下，QoS 功能是关闭的，即设备对所有的报文同等处理。但当您将一个Policy Map 关联到某一个接口上，并设置了接口的信任模式时，该接口的QoS 功能即被打开。要关闭该接口的QoS 功能，您可以通过解除该接口的Policy Map 设置，并将接口的信任模式设为Off 即可。以下为QOS的缺省配置：缺省CoS值0队列个数8队列轮转算法WRRQueueWeight1:1:1:1:1:1:1:1WRR Weight Range1:15DRR Weight Range1:15信任模式No TrustCos值到队列的默认映射表CoS值01234567队列12345678CoS to DSCP默认映射表CoS值01234567DSCP值08162432404856IP-Precedence to DSCP默认映射表IP-Precedence01234567DSCP08162432404856DSCP to CoS的默认映射表DSCP08162432404856CoS01234567信任模式缺省情况下，接口的Qos信任模式是不信任命令作用SW# configure terminal进入配置模式SW(config)# interfaceinterface进入接口配置模式SW(config-if)# mls qos trust {cos | ip-precedence | dscp}配置接口的Qos 信任模式cos，dscp或 ip-precedenceSW(config-if)# no mls qos trust恢复接口默认Qos 信任模式以下命令将端口interface GigabitEthernet 0/4信任模式设置为DSCP：SW(config)# interface gigabitEthernet 0/4SW(config-if)# mls qos trust dscpSW(config-if)# endSW# show mls qos interface g0/4Interface: GigabitEthernet 0/4Attached input policy-map:Default trust: trust dscpDefault COS: 0缺省CoS值您可以通过下面的设置步骤来配置每一个接口的缺省CoS值缺省情况下，接口的缺省CoS值为0命令作用R# configure terminal进入配置模式R(config)# interface interface进入接口配置模式R(config-if)# mls qos cos default-cos配置接口的缺省CoS值, default-cos为要设置的缺省CoS值, 取值范围为0～7R(config-if)# no mls qos cos默认的缺省CoS值下面的例子将接口Interface g0/4缺省CoS值设置为6R# configure terminalR(config)#interface g 0/4R(config-if)# mls qos cos 6R(config-if)# endR# show mls qos interface g 0/4Interface: GigabitEthernet 0/4Attached input policy-map:Default trust: trust dscpDefault COS: 6端口组在接口配置模式下，请按如下步骤将端口加入逻辑端口组：命令作用R(config-if)#[no] virtual-group virtual-group-number将该接口加入一个逻辑端口组或退出一个逻辑端口组。virtual-group-number表示逻辑端口组成员端口组的编号，即逻辑端口组号。在接口配置模式下使用no virtual-group virtual-group-number命令将一个物理端口退出逻辑端口组。下面的例子是将以太网接口0/1配置成逻辑端口组 5的成员：R# configure terminalR(config)# interface gigabitEthernet 0/1R(config-if-range)# virtual-group5R(config-if-range)# end配置Class Maps您可以通过下面的设置步骤来创建并配置Class Maps命令作用R# configure terminal进入配置模式R(config)# ip access-list extended {id | name}…R(config)# ip access-list standard {id | name}…R(config)# mac access-list extended {id | name}…R(config)# expert access-list extended {id |name}…R(config)# ipv6 access-list extended name…R(config)# access-list id […]创建ACLR(config)# [no] class-map class-map-name创建并进入class map配置模式,class-map-name是要创建的class map的名字no选项删除一个已经存在的class mapR(config-cmap)# [no] match access-group {acl-num | acl-name }设置匹配ACL, acl-name 为已经创建的ACL 名字，acl-num为已经创建的ACL id，no选项删除该匹配R(config-cmap)# [no] match ip dscpdscp-value1 [dscp-value2 [dscp-valueN]]设置要匹配的报文的ip dscp值，dscp-valueN为要匹配的DSCP值，一次最多可以匹配8个不同的值。R(config-cmap)# [no] match ipprecedenceip-pre-value1 [ip-pre-value2 [ip-pre-valueN]]设置要匹配的报文的ip precedence值，ip-pre-valueN为要匹配的EXP值，一次最多可以匹配8个不同的值。例如，以下设置步骤创建了一个名为Class1的Class-map，它关联一个ACL:acl_1。这个Class-map将分类所有端口号为80的TCP报文R(config)# ip access-list extended acl_1R(config-ext-nacl)# permit tcp any any eq 80R(config-ext-nacl)# exitR(config)# class-map class1R(config-cmap)# match access-group acl_1R(config-cmap)# end配置Policy Maps您可以通过下面的设置步骤来创建并配置Policy Maps命令作用R# configure terminal进入配置模式R(config)# [no] policy-map policy-map-name创建并进入policymap配置模式，policy-map-name是要创建的policymap的名字no选项删除一个已经存在的policy mapR(config-pmap)# [no] class class-map-name创建并进入数据分类配置模式，class-map-name 是已经创建的class map名字no选项删除该数据分类R(config-pmap-c)# [no] set {ip dscpnew-dscp | cosnew-cos [none-tos]}为该数据流中的IP报文设置新的 ip dscp值或者设置新的cos值；对于非IP报文，设置新的ip dscp不起作用；new-dscp 是要设置的新DSCP值，取值范围依产品不同而不同；new-cos 是要设置的新CoS值，取值范围为0-7；none-tos 是代表设置新的CoS值，同时不修改报文的DSCP值，仅S8600，S12000系列设备支持none-tos选项R(config-pmap-c)# policerate-bps burst-byte [exceed-action {drop | dscp dscp-value | cos cos-value [none-tos]}]限制该数据流的带宽和为带宽超限部分指定处理动作，rate-bps是每秒钟带宽限制量(kbps)，burst-byte猝发流量限制值(Kbyte)，drop来丢弃带宽超限部分的报文，dscp dscp-value改写带宽超限部分报文的DSCP值，dscp-value取值范围依产品不同而不同，cos cos-value改写带宽超限部分的报文的CoS值，cos-vlaue取值范围为0-7，none-tos选项代表改写报文的CoS值时，不修改报文的DSCP值，仅S8600，S12000系列设备支持改写带宽超限部分的报文的CoS值，且仅作用于输入方向；对于S2900系列，rate-bps的有效范围是1-10000000；burst-byte的有效范围是4-2097152R(config-pmap-c)# no police取消限制该数据流的带宽和为带宽超限部分指定处理动作例如，以下的设置步骤创建了一个名为Policy1的Policy-map，并将该Policy-map关联接口Gigabitethernet 1/1R(config)# policy-map policy1R(config-pmap)# class class1R(config-pmap-c)# set ip dscp 48R(config-pmap-c)# exitR(config-pmap)# exitR(config)# interface gigabitethernet 1/1R(config-if)# switchport mode trunkR(config-if)# mls qos trust cosR(config-if)# service-policy input policy1应用Policy Maps可以通过下面的设置步骤将Policy Maps应用到端口上：命令作用R# configure terminal进入配置模式R(config)# interfaceinterface进入接口配置模式R(config-if)# [no] service-policy {input | output} policy-map-name将创建的Policy Map应用到接口上；policy-map-name是已经创建的policy map的名字，input 为输入,output 为输出应用Policy Maps可以通过下面的设置步骤将Policy Maps应用到逻辑端口组上命令作用configure terminal进入配置模式virtual-group-number进入逻辑端口组配置模式[no] service-policy {input | output}policy-map-name将创建的Policy Map应用到逻辑端口组上；policy-map-name是已经创建的policy map的名字，input 为输入限速,output 为输出限速调度算法您可以为端口的输出队列调度算法：WRR，SP，RR和DRR，缺省情况下，输出队列算法为WRR（带权重的队列轮转）您可以通过以下步骤对端口优先级队列调度方式进行设置。命令作用R# configure terminal进入配置模式R(config)# mls qos scheduler {sp | rr | wrr | drr | wfq}端口优先级队列调度方式，sp为绝对优先级调度，rr为轮转调度，wrr为带帧数量权重轮转调度，drr为带帧长度权重轮转调度R(config)#no mls qos scheduler恢复为缺省wrr调度例如，以下的设置步骤将端口的输出轮转算法设置成SP：R# configure terminalR(config)# mls qos scheduler spR(config)# endR# show mls qos schedulerGlobal Multi-Layer Switching schedulingStrict Priority输出轮转权重可以通过以下步骤设置端口的输出轮转权重命令作用R#configure terminal进入配置模式R(config)# {wrr-queue | drr-queue}bandwidth weight1...weightnweight1...weightn 为指定的输出队列的权重值，个数及取值范围见缺省QOS设置R(config)#no {wrr-queue | drr-queue} bandwidthno 选项恢复权重的缺省值下面的例子将wrr调度权重设置为1:2:3:4:5:6:7:8R# configure terminalR(config)# wrr-queue bandwidth1 2 3 4 5 6 7 8R(config)#endR# show mls qos queueingCos-queue map:cos qid--- ---0 11 22 33 44 55 66 77 8wrr bandwidth weights:qid weights--- -------0 11 22 33 44 55 66 77 8R(config)#Cos-Map您可以通过设置Cos-Map来选择报文输出时进入哪个输出队列，Cos-Map的缺省设置见缺省QOS配置命令作用R# configure terminal进入配置模式R(config)#priority-queue Cos-Map qid cos0 [cos1 [cos2 [cos3 [cos4 [cos5 [cos6 [cos7]]]]]]]qid 为队列id,cos0..cos7 为指定和这个队列关联的CoS 值。R(config)# no priority-queue cos-mapCos-Map恢复成缺省值下面是设置CoS Map的例子R# configure terminalR(config)#priority-queue Cos-Map 1 2 4 6 7 5R(config)# endR#show mls qos queueingCos-queue map:cos qid--- ---0 11 22 13 44 15 16 17 1wrr bandwidth weights:qid weights--- -------0 11 22 33 44 55 66 77 8CoS-to-DSCP MapCoS-to-DSCP Map 用于将报文的CoS 值映射到内部DSCP 值,您可以通过以下步骤对CoS-to-DSCP Map 进行设置 ,CoS-to-DSCP Map的缺省设置见缺省QOS配置命令作用R# configure terminal进入配置模式R(config)# mls qos map cos-dscp dscp1...dscp8修改CoS-to-DSCP Map 的设置,dscp1...dscp8 是对应于CoS 值0～7 的DSCP 值,DSCP 取值范围依产品不同而不同R(config)# no mls qos map cos-dscp恢复缺省值例如如下配置：R#configure terminalR(config)# mls qos map cos-dscp 56 48 46 40 34 32 26 24R(config)# endR# show mls qos maps cos-dscpcos dscp--- ----0 561 482 463 404 345 326 267 24配置DSCP-to-CoS MapDSCP-to-CoS 用于将报文的内部DSCP 值映射到CoS 值，以便为报文选择输出队列DSCP-to-CoS Map的缺省设置见缺省QOS配置, 您可以通过以下步骤对DSCP-to-CoS Map 进行设置:命令作用R# configure terminal进入配置模式R(config)# mls qos map dscp-cos dscp-list to cos设置DSCP to COS Map，dscp-list ：要设置的DSCP 值的列表，DSCP 值之间用空格分隔，取值范围依产品不同而不同,cos ：对应DSCP 值的CoS 值，取值范围为：0～7；R(config)#no mls qos map dscp-cos设置为默认值例如，以下的设置步骤将DSCP值0、32、56设置对应成6：R# configure terminalR(config)#mls qos map dscp-cos 0 32 56 to 6R(config)# show mls qos maps dscp-cosdscp cos dscp cos dscp cos dscp cos---- --- ---- --- ---- --- ---- ---0 6 1 0 2 0 3 04 0 5 0 6 0 7 08 1 9 1 10 1 11 112 1 13 1 14 1 15 116 2 17 2 18 2 19 220 2 21 2 22 2 23 224 3 25 3 26 3 27 328 3 29 3 30 3 31 332 6 33 4 34 4 35 436 4 37 4 38 4 39 440 5 41 5 42 5 43 544 5 45 5 46 5 47 548 6 49 6 50 6 51 652 6 53 6 54 6 55 656 6 57 7 58 7 59 760 7 61 7 62 7 63 7配置端口速率限制可以通过以下步骤对端口速率限制进行设置命令作用R# configure terminal进入配置模式R(config)# interfaceinterface进入接口配置模式R(config-if)# rate-limit {input | output }bps burst-size端口速率限制，input 为输入限速，output 为输出限速，bps 是每秒钟的带宽限制量(kbps)，burst-size猝发流量限制值(Kbyte)R(config-if)# no rate-limit取消端口限速R# configure terminalR(config)# interface gigabitEthernet 0/4R(config-if)# rate-limit input 100 100R(config-if)# end配置IPpre to DSCP MapIPpre-to-Dscp用于将报文的IPpre值映射到内部DSCP值, IPpre-to-DSCP Map的缺省设置见缺省QOS配置,您可以通过以下步骤对IPpre-to-Dscp Map进行设置:命令作用R# configure terminal进入配置模式R(config)# mls qos map ip-prec-dscp dscp1...dscp8修改IP-Precedence-to-Dscp Map的设置,dscp1...dscp8 是对应于IP-Precedence值0～7 的DSCP 值R(config)# no mls qos map ip-prec-dscp恢复缺省配置。例如如下配置：R# configure terminalR(config)# mls qos map ip-precedence-dscp 56 48 46 40 34 32 26 24R(config)# endR# show mls qos maps ip-prec-dscpip-precedence dscp------------- ----0 561 482 463 404 345 326 267 24配置交换机buffer可以配置交换机buffer管理处于802.3x flow-control状态或处于QoS状态。命令作用R# configure terminal进入配置模式R(config)# buffer management { fc | qos }配置交换机的buffer管理模式FC：802.3xflow-controlQoS：QoS模式R(config)# no buffer management取消交换机的Buffer管理例如如下配置交换机处于qos模式：R# configure terminalR(config)#buffer management qosR(config)# endR# show buffer management%current port's buffer management mode: qos显示命令播报编辑显示class-map您可以通过以下步骤显示class-map内容命令作用show class-map [class-name]显示class map实体的内容例如：R# show class-mapClass Map ccMatch access-group 1R#显示policy-map您可以通过以下步骤显示Policy-map内容命令作用show policy-map [policy-name [class class-name]]显示QoS policy map，policy-name为选定的policy map名，指定class class-name时显示相应policy map绑定的class map。例如：R# show policy-mapPolicy Map ppClass ccR#显示mls qos interface您可以通过以下步骤显示所有端口qos信息命令作用show mls qos interface [interface | policers]显示接口的QoS信息,Policers选项显示接口应用的Policy map例如：R# show mls qos interface gigabitEthernet 0/4Interface: GigabitEthernet 0/4Attached input policy-map: ppDefault trust: trust dscpDefault COS: 6R# show mls qos interface policersInterface: GigabitEthernet 0/4Attached input policy-map: ppR#显示mls qos virtual-group您可以通过以下步骤显示所有端口qos信息命令作用show mls qos virtual-group [virtual-group-number | policers]显示逻辑端口组关联的police信息Policers选项显示逻辑端口组关联的police例如：R# show mls qos virtual-group 1Virtual-group: 1Attached input policy-map: ppR#show mls qos virtual-group policersVirtual-group: 1Attached input policy-map: ppR#显示mls qos queueing您可以通过以下步骤显示qos队列信息命令作用show mls qos queueing显示QoS队列信息,CoS-to-queue map，wrr weight及drr weight;举例如下：R# show mls qos queueingCos-queue map:cos qid--- ---0 11 22 13 44 15 16 17 1wrr bandwidth weights:qid weights--- -------0 11 22 33 44 55 66 77 8显示mls qos scheduler您可以通过以下步骤显示QOS调度方式命令作用show mls qos scheduler显示端口优先级队列调度方式举例如下：R# show mls qos schedulerGlobal Multi-Layer Switching schedulingStrict PriorityR#显示mls qos maps您可以通过以下步骤显示mls qos maps对应表命令作用show mls qos maps [cos-dscp | dscp-cos | ip-prec-dscp]显示cos-dscp mapsdscp-cos mapsip-prec-dscp maps举例如下：R# show mls qos maps cos-dscpcos dscp--- ----0 01 82 163 244 325 406 487 56R# show mls qos maps dscp-cosdscp cos dscp cos dscp cos dscp cos---- --- ---- --- ---- --- ---- ---0 6 1 0 2 0 3 04 0 5 0 6 0 7 08 1 9 1 10 1 11 112 1 13 1 14 1 15 116 2 17 2 18 2 19 220 2 21 2 22 2 23 224 3 25 3 26 3 27 328 3 29 3 30 3 31 332 6 33 4 34 4 35 436 4 37 4 38 4 39 440 5 41 5 42 5 43 544 5 45 5 46 5 47 548 6 49 6 50 6 51 652 6 53 6 54 6 55 656 6 57 7 58 7 59 760 7 61 7 62 7 63 7R# show mls qos maps ip-prec-dscpip-precedence dscp------------- ----0 561 482 463 404 345 326 267 24显示mls qos rate-limit您可以通过以下步骤显示端口速率限制信息命令作用show mls qos rate-limit [interface interface]显示[端口] 速率限制举例：R# show mls qos rate-limitInterface: GigabitEthernet 0/4rate limit input bps = 100 burst = 100显示show policy-map interface您可以通过以下步骤显示端口policymap的配置命令作用show policy-map interfaceinterface显示[端口] policymap配置举例：R# show policy-map interface f0/1FastEthernet 0/1 input (tc policy): ppClass ccset ip dscp 22mark count 0显示交换机buffer管理模式您可以通过以下步骤显示交换机buffer管理模式命令作用show buffer management显示交换机buffer管理模式举例：R# show buffer management%current port's buffer management mode: qos显示virtual-group在特权模式下，请按如下步骤显示virtual-group设置。命令作用show virtual-group [virtual-group-number | summary]显示逻辑端口组信息。R#show virtual-group 1virtual-group member------------- -------------------------1 Gi0/2 Gi0/3 Gi0/4 Gi0/5Gi0/6 Gi0/7 Gi0/8 Gi0/9 Gi0/10R#show virtual-group summaryvirtual-group member------------- -------------------------1 Gi0/1 Gi0/2 Gi0/3 Gi0/4Gi0/5 Gi0/6 Gi0/7 Gi0/8 Gi0/92 Gi0/11 Gi0/12 Gi0/13 Gi0/14Gi0/15 Gi0/16 Gi0/17 Gi0/18 Gi0/19新手上路成长任务编辑入门编辑规则本人编辑我有疑问内容质疑在线客服官方贴吧意见反馈投诉建议举报不良信息未通过词条申诉投诉侵权信息封禁查询与解封©2024 Baidu 使用百度前必读 | 百科协议 | 隐私政策 | 百度百科合作平台 | 京ICP证030173号京公网安备110000020000

以太网服务质量(Qos）技术的简介_以太网中的qos-CSDN博客

以太网服务质量(Qos）技术的简介

最新推荐文章于 2023-10-03 11:43:29 发布

zysno1

最新推荐文章于 2023-10-03 11:43:29 发布

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Qos（Quality of Service），按照字面意思直译过来就是服务质量。如果按照功能来解释，也可以叫带宽控制，流量控制。Qos技术的目的是有效的利用有限的带宽，改变传统的”尽力而为”的服务原则，实现网络带宽的按需分配。从技术上分，常见的Qos策略分为Tos, IntServ, DiffServ, Traffic Shaper四种。 1, Tos (Type of Service) 服务类型(Tos）是通过修改ToS字段来实现QoS，ToS字段由8个二进制位组成，在IPv4数据包头中是第9位到第16位。ToS中第0、1、2位可以被用来指示数据包的相对优先级，优先级范围从0到7。第3位指示普通的延迟或者低延迟；第4位指示普通吞吐率或高吞吐率；第5位指示普通可靠性或高可靠性；RFC文档中提出一个数据包至多可以使用这三个选项中的两个选项。第6、7位保留。　　没有官方的文档说明如何利用这些信息，然而网络总是会优先丢弃低优先级的数据包来保障高优先级的数据包正常传输，所以我们可以给各种服务设定不同的优先级来保证网络服务的可靠性，但是优先级是有限的，位于同一优先级的服务就无法区分了。但是，Cisco公司的网络设备并不能利用第3、4、5位的信息，RFC 文档1349在10多年前也已将第3位到第6位重新定义为另外5个参数选项，只能选择其中一项且任一项参数都对QoS没有帮助，另外IPv6协议中更是将ToS字段移除。因此ToS的方法现在已经用得很少。 2，IntServ 综合服务(IntServ）通过保证一定的带宽来提供端到端的QoS，要求网络中的每个路由器都支持IntServ。IntServ提供两种级别的QoS：可靠服务和受控负载。可靠服务保证进程享有充分的可利用带宽，队列中数据包没有额外的延迟。受控负载有些类似于轻负载网络上的传统IP通信业务，总是尽可能地传输每一个数据包，但是没有可靠的保证。IntServ的问题之一在于整个网络都需要保留相关QoS信息，这加重了路由器的负担，而且网络中每个节点都必须支持IntServ。IntServ适用于较小规模的网络。 3, diffServ 区分服务（DiffServ）解决了IntServ和ToS存在的一些问题。DiffServ的尺度性更好，可以跨网络工作。网络中形成的DiffServ路由器的集合，称之为DiffServ云。通信业务在进入DiffServ云之前进行分类。DiffServ的最大优点是DiffServ采取边界操作，一旦通信业务进入DiffServ云，DiffServ内部的路由器不需要维护QoS状态信息，这可使路由器专注于其路由功能。然而DiffServ提供的QoS可预测性并不是很好，DiffServ云内部的路由器可能更改了ToS字段从而造成错误的处理。在大型局域网或广域网中使用DiffServ的效果还是不错的。 4, traffic shaper 流量整形（traffic shaper) 也许是最有效的QoS实现方法，业务流量整形产品家族包括Allot Communications、Lightspeed System、Packeteer and Sitara Networks等公司的产品。这些设备的操作具有独立性，安装这些设备后，网络的其余部分不需要变更。业务流量整形传统上位于网络边缘，尽管可以使用它们对内部局域网流量进行整形。而且业务流量整形工作于第七层，可以解决前面提到的多种服务共用同一端口的问题。业务流量整形可以进行基于业务分类（比如按协议、子网进行分类）的流量整形，可以设定最小最大带宽，在带宽条件允许的时候，还允许突发传输。Traffic shaper的工作原理可分为基于队列的算法和基于TCP滑动窗口策略两类。

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09-20

基于工业控制以太网的ＱｏＳ机制研究rar,服务质量，实时传输协议，实时传输控制协议，前向纠错，多向主元分析

【网络】QoS的基本原理

weixin_39068791的博客

09-28

2431

原文链接：http://www.h3c.com.cn/MiniSite/Technology_Circle/Net_Reptile/The_Four/Home/Catalog/201104/713021_97665_0.htm

1 前言

QoS（Quality of Service）是服务质量的简称。对于网络业务来说，服务质量包括哪些方面呢？从传统意义上来讲，无非就是传输的带宽、传送的时延、数据的丢包率等，而提高服务质量无非也就是保证传输的带宽，降低传送的时延，降低数据的丢包率以及时延抖动等。广义.

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什么是服务质量？

服务质量 (QoS) 是对流量的操纵，使得路由器或交换机等网络设备采取与生成该流量的应用程序所需行为一致的方式转发流量。换言之，QoS 使网络设备能够区分流量，然后向流量应用不同的行为。

QoS 解决的问题

过去，使用独立的物理网络来分别承载语音和数据流量。每个网络承载特定类型的流量，并提供该流量所需的内在质量水平。如今，这些相同的应用程序在基于数据包的融合网络上运行，流量在此共享通用基础架构和网络资源。这些基于数据包的网络旨在尽最大努力提供流量，它们没有固有的 QoS。

然而，语音和视频服务用户要求这些服务始终达到可接受的质量水平。基于数据包的网络将大量流量从 A 点传递到 B 点，并遵循生成该流量的所有应用程序的服务合同和性能需求，QoS 正是实现此目的的途径。

QoS 有何作用？

QoS 对于管理当今基于数据包的网络中的流量至关重要，其包括以下功能：

根据协议、地址和端口号区分流量优先顺序。

过滤入口和出口流量。

控制允许在设备上传输或接收的带宽。

在数据包标头中读写 QoS 行为要求。

控制拥塞，以便设备基于计划程序优先级发送优先级最高的流量。

使用随机早期检测 (RED) 算法控制丢包，以便设备知道要丢弃或处理的数据包。

QoS 的工作原理是什么？

路由器或交换机等网络设备按如下所示区分流量：

它在其入口接口接收数据包，检查数据包，并将流量分类为称为服务等级 (CoS) 的组。

如果配置了可选监管器，它将限制流量或将流量分配为其他等级。

队列在等待传输资源时保留数据包。

计划程序从队列中取出数据包，并按为计划程序配置的顺序传输数据包。

如果配置了整形器，则会将流量整形为已配置的整形率。

如果配置了标记功能，设备将标记 IP 报头的差分服务字段值，以便接收数据包的下一个设备知道如何对其进行分类。

瞻博网络实施

运行 Junos OS 的瞻博网络设备提供之前讨论的所有 QoS 行为，并且通过 Junos OS 服务等级 (CoS) 软件构造提供。Junos OS CoS 功能集提供以超细粒度应用 QoS 行为的机制，使其成为当今可用的最灵活的 QoS 解决方案。

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服务质量 (QoS) (PDF)

Junos OS 服务等级

Day One 指南：Deploying Basic QoS

Day One 指南：Junos QoS for IOS Engineers (PDF)

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What is QoS in Networking?

Quality of service (QoS) is the use of mechanisms or technologies that work on a network to control traffic and ensure the performance of critical applications with limited network capacity. It enables organizations to adjust their overall network traffic by prioritizing specific high-performance applications.

QoS is typically applied to networks that carry traffic for resource-intensive systems. Common services for which it is required include internet protocol television (IPTV), online gaming, streaming media, videoconferencing, video on demand (VOD), and Voice over IP (VoIP).

Using QoS in networking, organizations have the ability to optimize the performance of multiple applications on their network and gain visibility into the bit rate, delay, jitter, and packet rate of their network. This ensures they can engineer the traffic on their network and change the way that packets are routed to the internet or other networks to avoid transmission delay. This also ensures that the organization achieves the expected service quality for applications and delivers expected user experiences.

As per the QoS meaning, the key goal is to enable networks and organizations to prioritize traffic, which includes offering dedicated bandwidth, controlled jitter, and lower latency. The technologies used to ensure this are vital to enhancing the performance of business applications, wide-area networks (WANs), and service provider networks.

How Does QoS Work?

QoS networking technology works by marking packets to identify service types, then configuring routers to create separate virtual queues for each application, based on their priority. As a result, bandwidth is reserved for critical applications or websites that have been assigned priority access.

QoS technologies provide capacity and handling allocation to specific flows in network traffic. This enables the network administrator to assign the order in which packets are handled and provide the appropriate amount of bandwidth to each application or traffic flow.

Types of Network Traffic

Understanding how QoS network software works is reliant on defining the various types of traffic that it measures. These are:

Bandwidth: The speed of a link. QoS can tell a router how to use bandwidth. For example, assigning a certain amount of bandwidth to different queues for different traffic types.

Delay: The time it takes for a packet to go from its source to its end destination. This can often be affected by queuing delay, which occurs during times of congestion and a packet waits in a queue before being transmitted. QoS enables organizations to avoid this by creating a priority queue for certain types of traffic.

Loss: The amount of data lost as a result of packet loss, which typically occurs due to network congestion. QoS enables organizations to decide which packets to drop in this event.

Jitter: The irregular speed of packets on a network as a result of congestion, which can result in packets arriving late and out of sequence. This can cause distortion or gaps in audio and video being delivered.

Getting Started with QoS

Implementing QoS begins with an enterprise identifying the types of traffic that are important to them, use high volumes of bandwidth, and/or are sensitive to latency or packet loss.

This helps the organization understand the needs and importance of each traffic type on its network and design an overall approach. For example, some organizations may only need to configure bandwidth limits for specific services, whereas others may need to fully configure interface and security policy bandwidth limits for all their services, as well as prioritize queuing critical services relative to traffic rate.

The organization can then deploy policies that classify traffic and ensure the availability and consistency of its most important applications. Traffic can be classified by port or internet protocol (IP), or through a more sophisticated approach such as by application or user.

Bandwidth management and queuing tools are then assigned roles to handle traffic flow specifically based on the classification they received when they entered the network. This allows for packets within traffic flows to be stored until the network is ready to process them. Priority queuing can also be used to ensure the necessary availability and minimal latency of network performance for important applications and traffic. This is so that the network’s most important activities are not starved of bandwidth by those of lesser priority.

Furthermore, bandwidth management measures and controls traffic flow on the network infrastructure to ensure it does not exceed capacity and prevent congestion. This includes using traffic shaping, a rate-limiting technique that optimizes or guarantees performance and increases usable bandwidth, and scheduling algorithms, which offer several methods for providing bandwidth to specific traffic flows.

Why is QoS Important?

Traditional business networks operated as separate entities. Phone calls and teleconferences were handled by one network, while laptops, desktops, servers and other devices connected to another. They rarely crossed paths, unless a computer used a telephone line to access the internet.

When networks only carried data, speed was not overly critical. But now, interactive applications carrying audio and video content need to be delivered at high speed, without packet loss or variations in delivery speed.

QoS is particularly important to guarantee the high performance of critical applications that require high bandwidth for real-time traffic. For example, it helps businesses to prioritize the performance of “inelastic” applications that often have minimum bandwidth requirements, maximum latency limits, and high sensitivity to jitter and latency, such as VoIP and videoconferencing.

QoS helps businesses prevent the delay of these sensitive applications, ensuring they perform to the level that users require. For example, lost packets could cause a delay to the stream, which results in the sound and video quality of a videoconference call to become choppy and indecipherable.

QoS is increasingly important as network performance requirements adapt to the growing number of people using them. The latest online applications and services require vast amounts of bandwidth and network performance, and users demand they offer high performance at all times. Organizations, therefore, need to deploy techniques and technologies that guarantee the best possible service.

QoS is also becoming increasingly important as the Internet of Things (IoT) continues to come to maturity. For example, in the manufacturing sector, machines now leverage networks to provide real-time status updates on any potential issues. Therefore, any delay in feedback could cause highly costly mistakes in IoT networking. QoS enables the data stream to take priority in the network and ensures that the information flows as quickly as possible.

Cities are now filled with smart sensors that are vital to running large-scale IoT projects such as smart buildings. The data collected and analyzed, such as humidity and temperature data, is often highly time-sensitive and needs to be identified, marked, and queued appropriately.

What Techniques and Best Practices Are Involved in QoS?

Techniques

There are several techniques that businesses can use to guarantee the high performance of their most critical applications. These include:

Prioritization of delay-sensitive VoIP traffic via routers and switches: Many enterprise networks can become overly congested, which sees routers and switches start dropping packets as they come in and out faster than they can be processed. As a result, streaming applications suffer. Prioritization enables traffic to be classified and receive different priorities depending on its type and destination. This is particularly useful in a situation of high congestion, as packets with higher priority can be sent ahead of other traffic.

Resource reservation: The Resource Reservation Protocol (RSVP) is a transport layer protocol that reserves resources across a network and can be used to deliver specific levels of QoS for application data streams. Resource reservation enables businesses to divide network resources by traffic of different types and origins, define limits, and guarantee bandwidth.

Queuing: Queuing is the process of creating policies that provide preferential treatment to certain data streams over others. Queues are high-performance memory buffers in routers and switches, in which packets passing through are held in dedicated memory areas. When a packet is assigned higher priority, it is moved to a dedicated queue that pushes data at a faster rate, which reduces the chances of it being dropped. For example, businesses can assign a policy to give voice traffic priority over the majority of network bandwidth. The routing or switching device will then move this traffic’s packets and frames to the front of the queue and immediately transmit them.

Traffic marking: When applications that require priority over other bandwidth on a network have been identified, the traffic needs to be marked. This is possible through processes like Class of Service (CoS), which marks a data stream in the Layer 2 frame header, and Differentiated Services Code Point (DSCP), which marks a data stream in the Layer 3 packet header.

Best Practices

In addition to these techniques, there are also several best practices that organizations should keep in mind when determining their QoS requirements.

Ensure that maximum bandwidth limits at the source interface and security policy are not set too low to prevent excessive packet discard.

Consider the ratio at which packets are distributed between available queues and which queues are used by which services. This can affect latency levels, queue distribution, and packet assignment.

Only place bandwidth guarantees on specific services. This will avoid the possibility of all traffic using the same queue in high-volume situations.

Configure prioritization for all traffic through either type of service-based priority or security policy priority, not both. This will simplify analysis and troubleshooting.

Try to minimize the complexity of QoS configuration to ensure high performance.

To get accurate testing results, use the User Datagram Protocol (UDP), and do not oversubscribe bandwidth throughput.

Advantages of QoS

The deployment of QoS is crucial for businesses that want to ensure the availability of their business-critical applications. It is vital for delivering differentiated bandwidth and ensuring data transmission takes place without interrupting traffic flow or causing packet losses. Major advantages of deploying QoS include:

Unlimited application prioritization: QoS guarantees that businesses’ most mission-critical applications will always have priority and the necessary resources to achieve high performance.

Better resource management: QoS enables administrators to better manage the organization’s internet resources. This also reduces costs and the need for investments in link expansions.

Enhanced user experience: The end goal of QoS is to guarantee the high performance of critical applications, which boils down to delivering optimal user experience. Employees enjoy high performance on their high-bandwidth applications, which enables them to be more effective and get their job done more quickly.

Point-to-point traffic management: Managing a network is vital however traffic is delivered, be it end to end, node to node, or point to point. The latter enables organizations to deliver customer packets in order from one point to the next over the internet without suffering any packet loss.

Packet loss prevention: Packet loss can occur when packets of data are dropped in transit between networks. This can often be caused by a failure or inefficiency, network congestion, a faulty router, loose connection, or poor signal. QoS avoids the potential of packet loss by prioritizing bandwidth of high-performance applications.

Latency reduction: Latency is the time it takes for a network request to go from the sender to the receiver and for the receiver to process it. This is typically affected by routers taking longer to analyze information and storage delays caused by intermediate switches and bridges. QoS enables organizations to reduce latency, or speed up the process of a network request, by prioritizing their critical application.

Guarantee Performance with QoS

QoS is crucial for all organizations that want to guarantee the best performance of their most critical applications and services. It is vital to ensuring that high-bandwidth solutions like VoIP, videoconferencing, and increasingly, streaming services do not suffer latency or lag.

QoS enables an organization to prioritize traffic and resources to guarantee the promised performance of a specific application or service. It also enables enterprises to prioritize different applications, data flows, and users in order to guarantee the optimum level of performance across their networks.

Fortinet enables QoS through FortiGate SD-WAN. Learn more about SD-WAN and how it can extend your high performance network across branch offices:

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以太网是一种核心的网络技术

以太网支持 10Mbps 至 800Gbps 的速度，具有可靠、可扩展和直观的特点，是经济高效地利用物联网功能的完美选择。

因此，对于在多个行业领域工作的工程师来说，以太网现在是事实上的网络通信技术--从机器人、汽车和制造业到国防、无人机和物流。

Xena - 您需要的专业知识

Xena Networks 是以太网流量生成与分析 (TGA)、物理层 1和网络仿真解决方案的领先供应商。

我们屡获殊荣的产品被用于广泛的行业领域的验证、QoS和QA测试。我们致力于通过提供易于使用的、具有成本效益的以太网测试解决方案，帮助客户将新产品更快地推向市场。

以太网验证测试

以太网验证测试在确保制造、物流和医疗保健等行业的系统可靠高效运行方面发挥着至关重要的作用。识别和解决延迟、带宽、抖动和丢包等问题有助于优化这些系统的性能和生产率。

下面是一些例子：

服务质量（QoS）测试

服务质量（QoS）测试在许多行业都很重要，以确保不同系统满足特定的优先性能要求。下面是一些例子：

优先级测试：

测试网络根据定义的QoS参数对流量进行优先排序的能力。这涉及到发送不同类型的流量（如控制信号、紧急停车、视频、数据），并评估网络是否正确分配了优先权。

拥堵测试：

通过注入大量流量或产生人工瓶颈来模拟网络拥堵情况。这种测试有助于评估网络在重负荷下处理拥堵和保持QoS的能力。

实时性测试：

验证网络性能是否符合实时标准。这涉及将测量的QoS指标与定义的实时流量阈值进行比较。

Xena Xena 提供可扩展的多端口、多流和多服务流量，并具有高延迟灵敏度，可用于 QoS 验证。

验证拥塞控制是否正常工作，需要测试网络在大流量负载下的表现。Xena兴业银行的以太网TGA解决方案可以方便地设置具有不同优先级的多个流量，以测量吞吐量和延迟等参数。

质量保证（QA）测试

测试室用于模拟特定的环境条件或其他外部因素，如EMC、温度、湿度和振动等。这使得测试能够以一种定义明确、准确、一致和可重复的方式进行。

为了测试被测设备（D.U.T.），如以太网交换机、路由器或类似的网络元件在QA测试期间是否工作无误或在预定的误差范围内，以太网流量发生器和分析仪（TGA）--位于测试室外--可用于通过测试室中的D.U.T.产生以太网流量。下面是一些例子：

Xena的工业以太网测试解决方案

范围广泛的测试模块

Xena 提供一系列的测试模块，使您能够测试从10Mbps到800Gbps的所有以太网速度。

我们的产品系列包括适用于特定行业的专用版本，如Z10Odin 。该测试模块具有本地 1000BASE-T1 和 100BASE-T1 接口，用于测试通过双绞线传输的以太网流量，双绞线在现代工业应用中广泛用于汽车部件、机器人和其他自动化设备之间的通信。

易于使用的软件

Xena测试解决方案包括功能丰富的软件，用于生成以太网流量和分析结果。主要工具是XenaManager。

此外，还有用于运行RFC2544、RFC2889、RFC3918和Y.1564 等标准测试的测试套件，以及专门的AN/LT 测试和一系列功能强大的脚本和测试自动化选项，如Xena OpenAutomation (XOA)，这是一个开源测试自动化框架，采用 Python API，可在任何操作系统上运行。

强大的机箱选择

您可以选择坚固耐用、可扩展的 4UXenaBay（最多可容纳 12 个测试模块），也可以选择体积小、便于运输的 1UXenaCompact（仅容纳一个测试模块）。

非凡的价值

我们的所有解决方案都包含Xena 超值包，其中包括 3 年软件更新、3 年硬件保修、产品终身免费在线/邮件支持和免费产品培训。

再加上我们的低端口定价，这意味着您的以太网流量生成和分析解决方案的总拥有成本可以大大节省。

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XenaManager基于 Windows 的应用程序，用于管理Xena Xena 以太网流量生成和分析测试解决方案的各个方面。Z01tOdinXena的汽车以太网测试模块具有本地1000BASE-T1和100BASE-T1接口。Xena B720/2400Xena B720/2400 是一款 4U 模块化机箱，用于Xena 以太网流量发生器网卡。它有 12 个插槽，可实现高端口密度（多达 72 个端口）和多达 2.4 TB 的测试结构。

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Synopsys Ethernet Quality-of-Service Controller IP

2023-04-12 01:38:26The Synopsys Ethernet Quality-of-Service (QoS) Controller IP supports 1M, 10M, 1G and 2.5G speeds implementing the link layer of an Open Systems Interconnection (OSI) Ethernet system. The silicon-proven configurable and scalable IP is shipping in volume and has been successfully implemented in a wide range of Ethernet applications including professional and consumer audio/video, automotive, industrial and a range of consumer, and datacenter applications. The ASIL B Ready ISO 26262 certified Synopsys Ethernet QoS Controller IP is available with an automotive safety package.

The Synopsys Ethernet QoS Controller IP is designed to support real-time networking, as well as the original IEEE Audio Video Bridging (AVB) and follow-on Time Sensitive Networking (TSN) specifications. In addition, advanced features such as data center bridging, segmentation & UDP offloading features required in today’s designs are provided as easy configuration options.

Typical design of configurable IP results in multiple layers that are bridged during configuration, resulting in many unnecessary latencies due to double buffering of data as it crosses from one layer to another. The coreConsultant configuration tool removes the latencies at configuration time, thus providing high-performance IP.

Synopsys Ethernet QoS Controller IP can be coupled with standards compliant, full-duplex inline Synopsys MACsec Security Modules enabling designers to quickly integrate security in their system for a fast time-to-market and reduced risk.

The Synopsys Ethernet IP solutions consist of configurable Controllers and silicon-proven PHYs supporting speeds of up to 100G, MACsec Security Modules, Verification IP, IP Prototyping Kits, Software Development Kits and Interface IP Subsystems. Synopsys Ethernet Quality-of-Service Controller IP Datasheet Highlights

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Downloads and Documentation

Compliant with IEEE specifications including:

IEEE 802.3 for Ethernet MAC, Gigabit Media Independent Interface (GMII), Media Independent Interface (MII), Ten Bit Interface (TBI)

IEEE 1588-2008 for precision networked clock synchronization

IEEE 802.1AS-2011and IEEE 802.1AS-REV with IEEE 802.1-Qav-2009 for Audio Video (AV) traffic

IEEE 802.1Qbv Enhancements for scheduled traffic

IEEE 802.1Qbu & IEEE802.3br for frame preemption

IEEE 802.3az-2010 for Energy Efficient Ethernet (EEE)

Compliant with Arm AMBA specifications including:

AMBA 2.0 for AHB manager, AHB subordinate, and APB subordinate ports

AMBA 3.0 for AXI manager and subordinate and 3 APB subordinate ports

AMBA4 AXI and ACE protocol specification, February 2013, Arm Ltd for 4 AXI and 4 APB interface

Additional reference standards:

RGMII/RTBI specification version 2.6 from HP/Marvell

RMII specification version 1.2 from RMII consortium

SGMII specification version 1.8 from Cisco/Marvell

SMII specification version 2.1 from Cisco for SMII

Reverse Media Independent Interface (RevMII) by Dmitriy Gusev

Comprehensive deliverables packaged in an IP-XACT compatible .run file

Includes Synopsys’ coreConsultant tool for easy configuration

Easy integration with Synopsys MACsec Security Modules

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Ethernet MAC 10/100/1G Quality-of-ServiceSTARs

Description:

Automotive 10/100/1G Ethernet MAC

Name:

dwc_ap_ether_qos

Version:

5.40a

ECCN:

5E991/NLR

STARs:

Open and/or Closed STARs

myDesignWare:

Subscribe for Notifications

Product Type:

DesignWare Cores

Documentation:

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DatabooksSynopsys Controller IP Ethernet Quality-of-Service Databook (5.40a) ( PDF | HTML )

Synopsys Controller IP Ethernet Quality-of-Service Databook with Changes (5.40a) ( PDF )

Installation GuideSynopsys Controller IP Ethernet Quality-of-Service Installation Guide (5.40a) ( PDF | HTML )

Release NotesSynopsys Controller IP Ethernet Quality-of-Service Release Notes (5.40a) ( PDF )

User GuidesSynopsys Controller IP Ethernet Quality-of-Service User Guide (5.40a) ( PDF | HTML )

Synopsys Controller IP Ethernet Quality-of-Service User Guide with Changes (5.40a) ( PDF )

Download:

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Product Code:

C118-0

Description:

Ethernet MAC 10/100/1G Quality-of-Service

Name:

dwc_ether_qos

Version:

5.40a

ECCN:

5E991/NLR

STARs:

Open and/or Closed STARs

myDesignWare:

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DesignWare Cores

Documentation:

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一文入门以太网卡收/发数据流程 - 知乎

2万字带你学习Qos原理，还有6个实验案例，建议一定要收藏！ - 知乎

什么是QoS？QoS是如何工作的？ - 华为

QoS 概述 - 知乎

qos_百度百科

以太网服务质量(Qos）技术的简介_以太网中的qos-CSDN博客

什么是服务质量？- 瞻博网络

What is Quality of Service (QoS) in Networking? | Fortinet

工业以太网：QoS、QA和性能测试 -Xena Networks

Ethernet QoS IP | Synopsys

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