QOS原理及配置案例

可聚合网络：

语音和视频流量之间共存

带宽缺乏、端到端延迟、抖动延迟、丢包

解决带宽匮乏：

1，更新带宽

2，转发作重要的流量

3，压缩2层

4，压缩3层流

延迟：

1，处理延迟

2，队列延迟

3，串行延迟（8bit转换成一个字节）

4，链路延迟

解决延迟：

1，更新带宽

2，转发重要的流量

3，压缩2层负载

4，压缩ip包头

丢包率：

1，tail drops：超过一定深度队列的数据包被丢弃

1，network audit网络审计

2，business audit商务审计

3，service levels required服务级别

QOS模型分类：

1，尽力而为模型：没有应用QOS服务

2，集成服务模型：应用程序发送程序协议之前，先向网络中发起信令申请服务

3，差分服务模型：对流量进行分类

尽力而为服务

集成服务：有保障、可预期。端到端信令协议。资源预留

1，提供多种服务级别2

2，需要信令协议

3，资源预留协议RSVP

4，使用智能队列

分类：

1，保障速率服务

2，负载控制服务

差分服务：对服务进行分类，不同流量有不同的服务级别

区分服务模型：

在网络边缘对流量分类

DSCP：差分服务代码点：基于每一个数据包的

per-hop behaviors：每跳行为

1，支持各种策略

2，服务和应用分离

3，后向兼容不支持差分服务的节点

4，支持增量部署

DSCP编码地址：

ipv4包头格式：

versionlength tosbyte len id offset ttl proto fcs ipsa ipda data

ip优先级有三个比特。产生八个数值，值越高，优先级越高，只是一个标记方式。

diffserv field：使用ipv4中的tos字段

dscp：使用diffserv field的6bit，用来选举PHB（转发和队列的方法）

per-hop behaviors

1 0 1 1 1 0 DSCP

前三位

000=default（FIFO，tail drop） BE：没有应用差分服务模型

101=expedited forwarding EF

001,010,011，or 100=assured forwarding AF

后三位

000=class selector（IP Precedence） CF

EF:加速转发101110

1，保障最小的转发速率

2，带宽受保障，优先转发

3，带宽分配有管制作用

bits 5 to 7:'101'=5 跟IP的TOS使用一样的

bits 3 to 4:'11'= NO DROP probability

bits 2:'0'

AF:带宽保障100110

1，保障最小的转发速率

DSCP VALUE RANGE:

aaadd0

四类：

af1,af2,af3,af4

class value

af1 001 dd 0

af2 010 dd 0

af3 011 dd 0

af4 100 dd 0

dd值越小被丢弃的可能性越大

af值越大获得的资源越多

CF:XXX000后三位始终为0，与IP tos正好符合

xxx越大获得带宽资源越高

QOS机制：

1，分类：DSCP、MQC

2，标记

3，拥塞管理(队列机制)：队列的优先调度；路由器的出接口生效；FIFO/WFQ/CBWFQ/LLQ/PQ/CQ

4，拥塞避免：避免出现tail drop、wred

5，流量管制(限速)与×××；路由器的入接口生效(管制)、路由器的出接口生效(×××)

6，链路有效性：分片、交叉传递、压缩

INPUT INTERFACE：

classify、mark、policing

OUTPUT INTERFACE：

congestion management、mark、congestion avoidance、shaping、policing、compressing、fragmentation and interleaving 

QOS实现方式：

1，QOS CLI（重点）

2，auto qos

3，sdm

4，传统QOS命令行：没有统一的模型

QOS CLI：

1，建立模型定义流量分类：CLASS A、CLASS B、CLASS C

定义CLASS MAP，class map没有序列号、大小写敏感、默认是match all

match all：所有条件必须匹配

match any：至少必须匹配一个条件

class-map还可以嵌套

2，构建模块定义策略并指定流量分类到策略

定义POLICY MAP，大小写敏感、最多调用256个class分类、可以嵌套

policy map yy

class xx

bandwidth 1000 保障一兆带宽

class class-default 默认的流量

police 10000

service-policy policy-name 嵌套policy map

3，把策略应用到接口

定义SERVICE POLICY

service-policy {input|output} policy-map-name

分类和标记在链路层的使用

802.1P属于802.1Q标记中的高三位bit(COS)

二层和三层之间的标记位做映射

可以在接口下直接调用rate-limit

int s0/0

rate-limit input|output 。。。

匹配接口MAC地址的ACL

access-list rate-limit 100 XX:XX:XX

PQ

PQ为优先级队列，PQ在发生拥塞时，只有当高优先级的数据全部传完后，才会传送次优先级的数据

但是可以限制每个队列的传输的数据包个数

配置案例：

1，将源IP为20.1.1.0/24的数据放入队列high中

access-list 20 permit 20.1.1.0 0.0.0.255

priority-list 1 protocol ip high list 20

2，将源IP为21.1.1.0/24的数据放入队列medium中

access-list 21 permit 21.1.1.0 0.0.0.255

priority-list 1 protocol ip medium list 21

3，将端口号为TCP 23的数据放入队列normal中

priority-list 1 protocol ip normal tcp 23

4，其他的数据都放入到队列low中

priority-list 1 default low

5，限制每个队列的最大数据包个数

priority-list 1 queue-limit 400 300 200 100

6，应用PQ到接口

int s0/0

priority-group 1

查看PQ参数

show queueing priority

CQ

CQ中有1到16共16个队列，每个队列可以限制可传的数据包总数，但实时数据不能得到保证

当网络发生拥塞时，先传第一个队列中的数据，当传到额定的数据包个数后，再传第二个队列中的数据

0号队列是超级优先级队列，路由器总是先把0号队列中的数据发送完后才处理1到16队列中的数据包

在配置1到16号队列后，用户可以配置每个队列同一时间可以占用接口带宽的比例，相当于限速

配置案例：

1，将源IP为20.1.1.0/24的数据放入队列1中

access-list 20 permit 20.1.1.0 0.0.0.255

queue-list 1 protocol ip 1 list 20

2，将源IP为21.1.1.0/24的数据放入队列2中

access-list 21 permit 21.1.1.0 0.0.0.255

queue-list 1 protocol ip 2 list 21

3，将端口号为TCP 23的数据放入队列3中

queue-list 1 protocol ip 3 tcp 23

4，其他的数据都放入到队列4中

queue-list 1 default 4

5，限制各个队列每次可传的最大字节数。当传到最大字节数后，将转到传递下一个队列

queue-list 1 queue 1 byte-count 100

queue-list 1 queue 2 byte-count 200

queue-list 1 queue 3 byte-count 300

queue-list 1 queue 4 byte-count 400

6，限制各个队列每次可传的最大数据包数。

queue-list 1 queue 1 limit 10

queue-list 1 queue 2 limit 20

queue-list 1 queue 3 limit 30

queue-list 1 queue 4 limit 40

7，应用CQ到接口下

int s0/0

custom-queue-list 1

查看CQ参数

show queueing custom

CBWFQ

系统按照接口所有可用带宽按每个流的IP优先级，公平的分给每一个流

CBWFQ对WFQ进行扩展和优化，就是要为特定的流量划分特定的带宽，让这些特定的流量在分配带宽时，只能从这些划分的特定带宽中分配

配置案例：

1，通过ACL匹配源地址为20.1.1.0/24的流量

access-list 10 permit 20.1.1.0 0.0.0.255

2，通过class-map匹配源地址为20.1.1.0/24的流量

class-map class20

match access-group 10

3，为源地址20.1.1.0/24的流量划分带宽

policy-map policy20

class class20

bandwidth 1000

4，其他所有流量从所有剩余可用带宽中分配

policy-map policy20

class class-default

bandwidth remaining percent 100 使用百分比的方式，必须前面设置带宽的时候也要以百分比方式设置

5，在接口下应用CBWFQ

int s0/0

max-reserved-bandwidth 90 修改接口可用带宽总数

service-policy output policy20

LLQ

LLQ为特定的流量划分特定的带宽，划给特定流量的带宽是绝对能够保证的，无论接口有多繁忙，LLQ中的流量是能够优先传送的，但是这些流量的带宽却不能超过所分配的带宽，如果超过了，也是没关系的，这些超过的流量只有在拥塞时才会被丢弃

配置案例：

1，通过ACL匹配源地址为10.1.1.0/24的流量

access-list 10 permit 10.1.1.0 0.0.0.255

2，通过ACL匹配源地址为20.1.1.0/24的流量

access-list 20 permit 20.1.1.0 0.0.0.255

3，通过class-map匹配源地址为10.1.1.0/24的流量

class-map net10

match access-group 10

4，通过class-map匹配源地址为20.1.1.0/24的流量

class-map net20

match access-group 20

5，使用LLQ分配30 Mbit给源地址为10.1.1.0/24的流量

policy-map band

class net10

priority percent 30 priority为LLQ中的流量分配带宽，percent后的百分比为接口总带宽的百分比

6，使用CBWFQ将剩余可用带宽的50%分配给源地址为20.1.1.0/24的流量

policy-map band

class net20

bandwidth remaining percent 50 remaining percent是从分配给LLQ后剩余带宽分配比例

7，将接口的全部可用带宽该为80Mbit

int s0/0

max-reserved-bandwidth 80

8，应用队列到接口S0/0

int s/0

service-policy output band

只要有CBWFQ，方向只能为out

IP RTP

受RTP保护的数据流，可以在任何流量之前有线传递，即使是LLQ和RTP同时出现的情况下，RTP的流量是优先于LLQ传送的。并不是所有的流量都能受到RTP的保护，只有UDP目标端口号为16384至32767的数据才能得到保护，并且可以随意定义端口号范围

拥塞避免

Tail Drop

当借口发生拥塞时，总是将最后到达的数据包丢弃，直到没有拥塞为止

WRED

当接口发生拥塞时，总是先保证高优先级的重要数据的传递，而丢弃普通的数据

配置：

1，在接口下开启基于IP优先级的WRED

int s0/0

random-detect

2，在接口下开启基于DSCP的WRED

int s0/0

random-detect dscp-based

3，查看WRED

show queueing random-detect

4，配置CBWFQ下的WRED

policy-map WWW

class class-default

bandwidth 100000

random-detect 对所有流量通过命令bandwidth配置了CBWFQ，并通过命令random-detect 开启了基于IP优先级的WRED

WRED-Explicit Congestion Notification

DE