QoS基础理论知识详解(二)
首页 > HuaWei > QoS   作者:圈哥  2016年2月15日 12:08 星期一  字号:   评论:0 条
时间:2016-2-15 12:08   评论:0 条 

6、MQC配置流程

       MQC配置流程.png

2 MQC配置流程

MQC配置流程如上图2所示。

1、配置流分类:

按照一定规则对报文进行分类,是提供差分服务的基础。

2、配置流行为:

为符合流分类规则的报文指定流量控制或资源分配动作。

3、配置流策略:

将指定的流分类和指定的流行为绑定,形成完整的策略。

4、应用流策略:

将流策略应用到一个对象(可以是全局、单板、接口、VLAN)。

目前华为设备支持MQC的规格最大数见下表1

MQC规格

项目

规格

设备支持流分类个数

512

一个流分类支持的if-match规则数

2048

设备支持的流行为数

256

设备支持的流策略数

256

一个流策略绑定的流分类数

256

 

 

7QoS优先级映射概述

优先级映射用来实现报文携带的QoS优先级与设备内部优先级(又称为本地优先级,是设备内部区分报文服务等级的优先级)之间的转换,从而设备根据内部优先级提供有差别的QoS服务质量。

用户可以根据网络规划在不同网络中使用不同的QoS优先级字段,例如在VLAN网络中使用802.1pIP网络中使用DSCPMPLS网络中使用EXP

当报文经过不同网络时,为了保持报文的优先级,需要在连接不同网络的设备上配置这些优先级字段的映射关系。

当设备连接不同网络时,所有进入设备的报文,其外部优先级字段(包括802.1pDSCPMPLS EXP)都被映射为内部优先级;设备发出报文时,将内部优先级映射为某种外部优先级字段。

优先级映射实现从QoS优先级到内部优先级(或者本地优先级)或从内部优先级到QoS优先级的映射,并利用DiffServ域来管理和记录QoS优先级和服务等级之间的映射关系。

对于进入设备的报文,设备将报文携带的优先级或者端口优先级映射为内部优先级,然后根据内部优先级与队列之间的映射关系确定报文进入的队列,从而针对队列进行流量整形、拥塞避免、队列调度等处理,并可以根据配置修改报文发送出去时所携带的优先级,以便其他设备根据报文的优先级提供相应的QoS服务。

八种内部优先级

序号

优先级名

说明

1

BE

从上到下优先级越越高,丢弃优先级越低

2

AF1

3

AF2

4

AF3

5

AF4

6

EF

7

CS6

8

CS7

 

 

8QoS优先级及字段

为了在Internet上针对不同的业务提供有差别的QoS服务质量,人们根据报文头中的某些字段记录QoS信息,从而让网络中的各设备根据此信息提供有差别的服务质量。这些和QoS相关的报文字段包括:

1Precedence字段

根据早期的RFC791定义,IP报文头ToSType 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,Precedence在报文中的位置如下图1所示。

IP Precedence DSCP字段.png

1 IP Precedence/DSCP字段

比特02表示Precedence字段,代表报文传输的8个优先级,按照优先级从高到低顺序取值为76543210。最高优先级是76,经常是为路由选择或更新网络控制通信保留的,用户级应用仅能使用05

除了Predecence字段外,ToS域中还包括DTR三个比特:

D比特表示延迟要求(Delay0代表正常延迟,1代表低延迟)。

T比特表示吞吐量(Throughput0代表正常吞吐量,1代表高吞吐量)。

R比特表示可靠性(Reliability0代表正常可靠性,1代表高可靠性)。

 

2DSCP字段

RFC1349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)。之后,IETF DiffServ工作组在RFC2474中将IPv4报文头ToS域中的比特05重新定义为DSCP,并将ToS域改名为DSDifferentiated Service)字节。

DSCP在报文中的位置如上图1所示。

DS字段的前6位(0位~5位)用作区分服务代码点DSCPDS Code Point),后2位(6位、7位)是保留位。

DS字段的前3位(0位~2位)是类选择代码点CSCPClass Selector Code Point),相同的CSCP值代表一类DSCP

DS节点根据DSCP的值选择相应的PHBPer-Hop Behavior)。

后来在IETE RFC2597中定义了PHB(per-hop behavior,逐跳行为),通过PHB值可以确定在网关处对IP包的转发行为。在RFC2597中定义了4种确保转发(assured forwardingAFPHB组(称为AF PHB),在确保转发PHB中定义了4PHB类别(也即流分类),代表流的不同优先级。

4AF PHB(流分类)等级对照表

丢弃优先级

CS1

CS2

CS3

CS4

AF11(DSCP10)

AF21(DSCP18)

AF31(DSCP26)

AF41(DSCP34)

AF12(DSCP12)

AF22(DSCP20)

AF32(DSCP28)

AF42(DSCP36)

AF13(DSCP14)

AF23(DSCP22)

AF33(DSCP30)

AF43(DSCP38)

 

3IP优先级与DSCP优先级对应关系

DSCP优先级是向后兼容IP优先级的,当支持DSCP的设备收到仅支持ToS中的IP优先级报文时,缺省情况下他们之间有一种映射关系,如下表。

IP优先级与DSCP优先级值对应关系

3IP优先级值

6DSCP优先级

3IP优先级值

6DSCP优先级

0

0

4

32

1

33

2

34

3

35

4

36

5

37

6

38

7

39

1

8

5

40

9

41

10

42

11

43

12

44

13

45

14

46

15

47

2

16

6

48

17

49

18

50

19

51

20

52

21

53

22

54

23

55

3

24

7

56

25

57

26

58

27

59

28

60

29

61

30

62

31

63

如果设备仅支持ToSIP优先级,缺省情况下是不能识别报文中的DSCP优先级的,这时需要事先在接收设备上配置好DSCP优先级与IP优先级的映射关系。

 

4VLAN帧头中的802.1p优先级

通常二层设备之间交互的是VLAN帧。

根据IEEE 802.1Q定义,VLAN帧头中的PRI字段(即802.1p优先级),或称CoSClass of Service)字段,标识了服务质量需求。VLAN帧中的PRI字段位置如下图2所示。

VLAN帧中的802.1p优先级.png

2 VLAN帧中的802.1p优先级

802.1Q头部中包含3比特长的PRI字段。PRI字段定义了8种业务优先级CoS,按照优先级从高到低顺序取值为76543210

0为缺省值,1-4用于受控负载应用程序、流式多媒体、关键性业务量;5-6用于延迟敏感应用程序,即交互式话音和视频;7用于网络管理和关键性网络流量。

802.1p使得二层交换机能够提供流量优先级和动态组播过滤服务,其中流量优先级规范工作在媒体访问控制(MAC)层,组播流量过滤功能可确保该流量不超出第二层交换网络范围。

802.1p优先级位于二层vlan帧头部,适用于不需要分析三层报文头,而需要在二层环境下保证qos的场合。

缺省的802.1P优先级与内部优先级映射关系

802.1p优先级

内部优先级

级别

0

BE

低到高

1

AF1

2

AF2

3

AF3

4

AF4

5

EF

6

CS6

7

CS7

 

5、入队列索引与内部优先级

对于进入设备的报文,可以根据报文携带的优先级映射为内部优先级,并根据内部优先级与队列之间的映射关系确认报文进入的队列,将不同的服务等级放入同一入端口队列中进行调度,从而有效节约设备缓存。设备按照内部优先级将报文送入不同的入端口队列,从而针对队列进行流量整形、拥塞避免、队列调度等处理。

内部优先级与入队列索引映射关系(举例)

入队列索引

内部优先级

说明

0

BE

华为各系列、不同单板的入队列索引与内部优先级映射关系不同,具体请参考说明文档或咨询华为官方

1

AF1

2

AF2

3

AF3

4

AF4

5

EF

6

CS6

7

CS7

 

6MPLS EXP字段

MPLS报文与普通的IP报文相比增加了标签信息。标签的长度为4个字节,封装结构如下图3所示。

MPLS标签的封装格式.png

3 MPLS标签的封装格式

MPLS报文标签共有4个域:

1Label20比特,标签值字段,用于转发的指针。

2Exp3比特,保留字段,用于扩展,现在通常用做CoS

3S1比特,栈底标识。MPLS支持标签的分层结构,即多重标签,S值为1时表明为最底层标签。

4TTL8比特,和IP分组中的TTLTime To Live)意义相同。

对于MPLS报文,通常将标签信息中的EXP域作为MPLS报文的CoS域,与IP网络的ToS域等效,用来区分数据流量的服务等级,以支持MPLS网络的DiffServ

EXP字段表示8个传输优先级,按照优先级从高到低顺序取值为76、……、10

IP网络,由IP报文的IP优先级或DSCP标识服务等级。

对于MPLS网络,由于报文的IP头对LSRLabel Switching Router)设备是不可见的,所以需要在MPLS网络的边缘对MPLS报文的EXP域进行标记。

缺省的情况下,在MPLS网络的边缘,将IP报文的IP优先级直接拷贝到MPLS报文的EXP域;但是在某些情况下,如ISP不信任用户网络、或者ISP定义的差别服务类别不同于用户网络,则可以根据一定的分类策略,依据内部的服务等级重新设置MPLS报文的EXP域,而在MPLS网络转发的过程中保持IP报文的ToS域不变。

MPLS网络的中间节点,根据MPLS报文的EXP域对报文进行分类,并实现拥塞管理,流量监管或者流量整形等PHB行为。

 

9QoS优先级应用场景

        优先级映射应用组网图.png

优先级映射应用组网图

如上图1所示,企业园区网络中存在语音,数据和视频等多种业务流,当企业用户的不同业务流量进入ISP网络时,需要在整个网络中对三类业务区分优先级,保证语音优先级一直最高、视频其次、数据优先级最低,这样设备可以根据优先级的高低对三类业务提供不同的QoS服务。

不同网络中的报文使用不同的优先级字段,例如二层网络中的报文使用802.1p优先级,三层网络中的报文使用DSCP优先级。

报文在进入设备时,设备将报文携带的优先级映射到内部服务等级和颜色,再根据服务等级和颜色对报文进行不同的QoS服务。

报文在出设备时,设备可以根据内部服务等级和颜色重标记报文优先级,以便后续网络根据报文优先级进行服务。 

SwitchA入方向配置流策略将语音、视频、数据三类业务重标记不同的802.1p优先级,其中语音优先级最高、视频其次、数据最低。

SwitchB入方向将802.1p优先级映射为服务等级和颜色,SwitchB根据服务等级和颜色为报文提供不同的QoS服务。

SwitchB出方向根据服务等级和颜色重标记DSCP优先级,以便后续三层网络根据DSCP优先级为三类业务提供不同的QoS服务。


 

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