服务访问质量（QOS）
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了服务访问质量（QOS）相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
当网络出现拥塞的时候，一般会有延迟、延迟抖动或丢包的现象出现，那么解决这种现象的最好办法就是提高网络的带宽，那么，如果在无法提高网络带宽的话，就只能通过合理的利用网络带宽。在网络发生拥塞时，根据业务的性质和需要使用QoS技术合理的分配现有带宽，降低网络拥塞的影响。
QoS服务模型一共分为三种：
1、best-Effort service服务模型：它是一种单一的服务模型，也是最简单的服务模型，应用程序可以在任何时候发送任意数量的报文。网络尽最大可能发送这些报文，但是对于延时、可靠性不做保证，它是在互联网中默认的服务模型，其遵循先进先出的转发规则。
2、IntServ服务模型：IntServ服务模型在使用网络资源时，需要提前申请，申请的过程是通过RSVP（资源预留协议）完成的，应用程序会通过RSVP将需要的时延、带宽、丢包率等性能通知其他节点，这些节点收到资源预留请求后，会根据用户的合法性、资源使用情况来决定是否预留资源。
这个服务模型的扩展性很差，实施比较困难，并且RSVP存在一定缺陷，所以限制了它的广发应用。
3、Diffserv服务模型：它可以满足不同的QoS需求，与IntServ不同，它不需要预留资源，网络不需要为每个端到端的流量进行维护。Diffserv服务模型可以使用不同的方法来指定报文的QoS，如报文的优先级、MAC地址、源IP地址、目的IP地址等，网络可以通过这些信息来提供特定的服务（报文分类、流量×××等）。
接下来，对Diffserv服务模型进行详细的解释。
QoS的操作模型：
QoS涉及四大组件：分类和标记、×××和监管、拥塞避免和拥塞管理。QoS操作模型如下所示：
首先，数据进入设备进行流分类，根据流量的重要程度划分不同的类别，并打上不同的标记。然后使用GTS或CAR技术进行×××和监管，并根据策略对违规的报文进行操作，限制流量的速率。随后通过WRED技术随机丢弃相对不重要的报文避免网络拥塞，最后通过拥塞管理的队列技术将报文放入不同的队列。队列达到最大长度后，后到达的报文将被丢弃，通过队列的出队调度技术转发报文。
可以通过下面这个实际的案例更加通俗的理解QoS对数据流的处理：
我们来把QoS操作模型拆分开来一步步了解：
1、分类和标记：
QoS是一个整体的框架，不局限于一台设备，整个网络中设备相互配合，最终达到流量优化的目的。QoS的核心就是保证重要的流量有限通过网络设备。默认情况下，网络设备对任何流量都一视同仁，为了可以让任何设备都可以识别重要的流量，在网络的边界，也就是任何进入网络的流量都应该根据重要程度被分类，并打上不同的标记，后续设备基于这些标记来标识哪些流量是相对重要的。
①、分类：流分类是进行区别服务的基础，流分类可以使用报文的优先级来识别不同优先级特征的流量；
流分类一般通过ACL区分不同的流量，尤其是扩展ACL，基本上可以定义大部分流量。如下命令定义了网络中所有的FTP流量：
R1(config)#access-list 101 permit tcp any any eq 21
②、标记：在QoS技术的Diffserv服务模型中，对于IP报文中的DS字段使用DSCP（差异化服务编码点）作为QoS优先级描述，如下所示：
DS字段一共八位，在Diffserv中使用DS的前六位，即DS0~DS5定义了0~63共64个优先级。
QoS也可以使用DS字段中的IP优先级，使用DS的前三位IP。优先级共八个等级，其中0表示正常流量，尽力转发。
默认情况下，如果不做设置，正常数据的优先级都是0，而像RIP、OSPF报文，默认优先级是6，优先级越高越优先发送；
在配置时，首先定义匹配类，然后定义流量控制策略，最后在端口实施策略。
1）定义匹配类
R1(config)#class-map abc
R1(config-cmap)#match access-group 101 #101为上面创建的扩展ACL编号除了配置ACL外，还可以配置端口、VLAN、源或目的MAC地址等信息，配置命令如下：
R1(config-cmap)#match input-interface f0/0 #匹配 F0/0端口进入的流量。
R1(config-cmap)#match any #匹配任意流量2)、定义流量控制策略
通过policy map调用class map，然后为每一个class map 配置策略：
R1(config)#policy-map QoS #定义策略名称
R1(config-pmap)#class abc #调用class map
R1(config-pmap-c)#set ip dscp 5 #定义优先级，范围为0~63；
也可以使用如下命令来定义优先级：
R1(config-pmap-c)#set ip precedence 7 #与dscp一样，用来定义优先级，范围为0~7。
3）、在接口上应用策略
R1(config-if)#service-policy input qos #service-policy为命令字，input表示入站。
可以使用output来表示出站，qos为定义的策略名称4）、查看配置
可以使用命令show policy-map来查看配置：
R1#show policy-map
Policy Map df
Class abc
set ip precedence 7
Policy Map qos
Class abc
set ip precedence 02、×××和监管：
经过分类和标记已经可以区分流量的优先级了，那么为了避免网络拥塞的出现，可以对流量进行控制，通过采用一定的策略控制流量的大小，以减少网络拥塞的出现。主要的流量管理技术是×××和监管。
在对流量进行监控时一般可以设定三个参数：
1. 承诺平均速率（CIR）：允许流量通过的平均速率；
2. 突发量（BC）：允许突发产生流量的大小，设置的大小必须大于最大报文长度。
3. 额外突发量（Be）：表示流量超出突发量后还可以转发的流量大小。
1）流量策略
对于符合规定部分的流量视为合规流量，而对于超出规定部分的流量视为违规流量。设置流量策略时，既可以设置合规流量策略，也可以设置违规流量策略。一般流量策略有以下几种：
- 转发：对于合规流量和违规流量都可以设置策略为转发。
- 丢弃：对于合规流量和违规流量都可以设置策略为丢弃。
- 标记：标记报文的优先级。例如，将合规流量报文的IP优先级设定为5，而将违规流量报文的优先级设置为0.
- 进入下一级流量策略：流量策略可以多级处理，可以将流量提交给下一级流量策略来进行控制。
2）×××与监管
流量×××（GTS）是一种调节输出速率的措施，流量×××使用缓冲区使流量均匀地进行转发。流量进入设备进行分类，不需要进行×××的流量直接通过设备转发，需要进行×××的流量根据配置分为合规流量和违规流量。当流量速率超过设定时，设备将多余的流量缓存到GTS队列，然后按照配置的CIR，将报文均匀地转发出去，以保证网络流量平稳。
由于流量×××使用缓存来保存违规流量，所以可以减少丢包率，避免了报文重发，但是使用缓存将导致数据转发时增加时延。流量×××一般应用在整体流量较小，但有时出现突发流量的环境中。如下图所示：
流量×××配置有两种配置方式，一种是基本的流量×××配置，另一种是基于ACL的流量×××配置。
基本的流量×××配置如下：
R1(config)#access-list 100 permit udp any any
R1(config)#in f0/0
R1(config-if)#traffic-shape rate 1000000 #针对所有经过该接口的流量×××。承诺平均速率为
R1(config)#in f1/0
R1(config-if)#traffic-shape group 100 800000 800000 800000 #针对于ACL组号为100的流量×××。
顺序依次为CIR、Bc、Be，CIR是每秒可通过的速率，计量单位为比特 (1GB=1024MB，1MB=1024KB，1KB=1024B，1B（字节）=8bits（比特），也就是说80000bits大约是100KB/s查看网络×××配置信息：
R1#show traffic-shape f0/0
Interface Fa0/0
Access Target Byte Sustain Excess Interval Increment Adapt
VC List Rate Limit bits/int bits/int (ms) (bytes) Active
- 1000000 6250 25000 25000 25 3125 - 查看GTS流量统计信息：
R1#show traffic-shape statistics f0/0
Acc. Queue Packets Bytes Packets Bytes Shaping
I/F List Depth Delayed Delayed Active
Fa0/0 0 0 0 0 0 no查看GTS队列信息：R1#show traffic-shape queue
Traffic queued in shaping queue on FastEthernet0/0
Queueing strategy: weighted fair
Queueing Stats: 0/1000/64/0 (size/max total/threshold/drops)
Conversations 0/0/64 (active/max active/max total)
Reserved Conversations 0/0 (allocated/max allocated)
Available Bandwidth 1000 kilobits/sec
其中粗体1000标识设置的缓存器限制。
流量监管是一种流量控制措施，监管使用的三个参数分别是承诺平均速率、Bc、Be。所以监管中，Bc+Be的大小是允许突发的最大流量的大小。监管的核心技术是承诺访问速率（CAR）
Bc和Be相当于信用的积累，如果一直守信（小于规定流量），其信用值就不断增加到某个数值（Bc）；如果继续守信，则信用值就会继续增加到一个规定的最大值（Bc+Be）。这时，如果出现违规现象（流量速率超过规定速率），信用就会减少，知道信用值为0,。所以Bc、Be是一个积累使用的过程，而不是始终存在的（最初时Bc和Be为满的）。
在使用CAR技术限制流量速率时，违规流量一般会被直接丢弃而不进行缓存，所以呢，CAR技术保证了数据的延时，但是增加了丢包率。CAR技术多应用于接入层，对接入用户进行流量限制。
CAR的速率图如下所示：
CIR表示速率，而Bc和Be表示大小。
一般的使用一下公式进行配置：
Bc=2XRTTXCIR/8
其中，RTT表示流量往返的时间，可以使用ping命令测试。Be流量一般等于Bc。
承诺访问速率配置：和流量×××相同，也有两种配置方式，一种是基本的承诺访问速率配置，另一种是扩展的承诺访问速率配置。
1）、基本的承诺访问速率配置
R1(config-if)#rate-limit input 8000000 2000 4000 conform-action transmit exceed-action drop上述命令表示进入端口的流量被限速为8000000b/s（约8MB/s），最大突发量为4000字节，符合的流量conform-action被转发transmit，超出的流量exceed-action被丢弃drop。
R1(config-if)#rate-limit input 8000000 2000 4000 conform-action set-prec-transmit 5
exceed-action set-prec-transmit 0
#其中8000000为CIR，参数范围是8000~2000000000，单位是b/s；
2000表示普通突发量，参数范围是100~512000000，单位是字节；
4000表示最大突发量，参数范围是2000~1024000000，单位是字节上述命令表示进入端口的流量被限速为8Mb/s，最大的突发量为4000字节，符合的流量被标记IP优先级5后进行转发，超出的流量被标记IP优先级0后进行转发，IP优先级0为默认值，表示尽力转发。当网络出现拥塞时，可以根据优先级确定优先丢弃的数据。
2）、扩展的承诺访问速率配置
首先配置ACL，定义需要×××的流量，然后再接口模式下配置如下命令进行流量×××：
R1(config)#access-list 101 permit tcp any any
R1(config)#in f0/0
R1(config-if)#rate-limit input access-group 101 8000000 2000 4000 conform-action transmit exceed-action drop
#其中8000000为CIR，参数范围是8000~2000000000，单位是b/s；
2000表示普通突发量，参数范围是100~512000000，单位是字节；
4000表示最大突发量，参数范围是2000~1024000000，单位是字节查看CAR配置信息：
R1#show interfaces f0/0 rate-limit
FastEthernet0/0
Input
matches: access-group 101 #匹配的ACL
params: 8000000 bps, 4000 limit, 4000 extended limit #配置的速率限制
conformed 0 packets, 0 bytes; action: transmit #符合的流量统计，动作为转发
exceeded 0 packets, 0 bytes; action: drop #违规的流量统计，动作为丢弃
last packet: 4176504ms ago, current burst: 0 bytes #当前流量突发量信息
last cleared 00:07:24 ago, conformed 0 bps, exceeded 0 bps #速率信息
matches: access-group 101
params: 8000000 bps, 4000 limit, 4000 extended limit
conformed 0 packets, 0 bytes; action: transmit
exceeded 0 packets, 0 bytes; action: drop
last packet: 4176504ms ago, current burst: 0 bytes
last cleared 00:00:44 ago, conformed 0 bps, exceeded 0 bps以上是关于服务访问质量（QOS）的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章