「QoS」- Differentiated Service(DiffServ)

  CREATED BY JENKINSBOT

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