常用技术

流量监管 and 流量整形

通过监督进入网络的流量速率，用来限制流量及其资源的使用，保证更好的为用户提供服务；

拥塞避免 and 拥塞管理

拥塞是在共享网络上多个用户竞争相同的资源（带宽、缓冲区等）时发生的问题。例如，由于广域网的带宽通常要比局域网的带宽小，当一个局域网的用户向另一个局域网的用户发送数据时，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发生拥塞；

拥塞经常发生于如图所示的情况：
1）速率不匹配：分组从高速链路进入设备，再由低速链路转发出去；
2）汇聚问题：分组从多个接口同时进入设备，由一个没有足够带宽的接口转发出去；

过度的拥塞会对网络资源造成损害，并引发系列的负面影响：
1）拥塞增加了报文传输的延迟和延迟抖动。
2）过高的延迟会引起报文重传。
3）拥塞使网络的有效吞吐率降低，造成网络资源的损害。
4）拥塞加剧会耗费大量的网络资源（特别是存储资源），不合理的资源分配甚至可能导致系统陷入资源死锁而崩溃。

拥塞的影响：拥塞使流量不能及时获得资源，是造成服务性能下降的源头。然而在分组交换以及多用户业务并存的复杂环境下，拥塞又是常见的。因此采取有效的避免拥塞以及防止拥塞加剧的方法是必需的。

拥塞的管理和对策：在满足用户对服务质量要求的前提下尽可能地充分利用网络资源。通常用如下两种策略来缓解网络拥塞：
1）拥塞避免：通过监视网络资源（如队列或内存缓冲区）的使用情况，在拥塞有加剧的趋势时，主动丢弃报文，通过调整网络的流量来解除网络过载的一种流量控制机制。拥塞避免用于防止因为线路拥塞而使设备的队列溢出。通常作用在接口出方向；
2）拥塞管理：指网络在发生拥塞时，如何进行管理和控制。通过调整报文的调度次序来满足时延敏感业务高 QoS 服务。当网络中发生拥塞时，设备按照一定的调度策略决定报文的转发次序，使关键业务得到优先处理，或者主动丢弃报文，通过调整网络流量来解除网络过载；

数据处理流程

QoS 技术提供下述功能：

1）流量分类和标记（Classification and Marking）：
依据一定的匹配规则识别出对象，是有区别地实施服务的前提，通常作用在接口入方向；

2）令牌桶（Token Bucket）：
使用令牌桶对流量进行评估，是否满足报文转发的条件；
流量监管和流量整形均会用到令牌桶技术；

3）流量监管（Traffic Policing）：
通过监控进入网络的某一流量的规格，限制它在一个允许的范围之内。若某个连接的报文流量过大，就丢弃报文，或重新设置该报文的优先级（比如限制HTTP报文不能占用超过50%的网络带宽），以保护网络资源和运营商的利益不受损害
对进入设备的流量进行监控，确保其没有滥用网络资源；
对于进出的不同流量规定带宽占用比例，让不同的业务有不同的流量边界
在网络边缘，监控网络流量，通常作用在接口入方向。
当流量超出规格时，将采取限制或惩罚措施，以保护运营商的商业利益和网络资源不受损害；

4）拥塞避免（Congestion Avoidance）：
过度的拥塞会对网络资源造成损害，拥塞避免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，通常作用在接口出方向；

5）拥塞管理（Congestion Management）：
是必须采取的解决资源竞争的措施，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，通常作用在接口出方向；

6）流量整形（Traffic Shaping）：
对输出报文的速率进行控制，使报文以均匀的速率发送出去
是种主动调整流的输出速率的流控措施，是为了使流量适配下游设备可供给的网络资源，避免不必要的报文丢弃和拥塞，
在网络边缘，监控网络流量，通常作用在接口出方向；
对于进出的不同流量规定带宽占用比例，让不同的业务有不同的流量边界
通常是为了使报文速率与下游设备相匹配。当从高速链路向低速链路传输数据，或发生突发流量时，带宽会在低速链路出口处出现瓶颈，导致数据丢失严重。这种情况下，需要在进入高速链路的设备出口处进行流量整形。

参考文献

What Is Quality of Service (QoS)? – Huawei