【正文】 HQoSHQoSHQoS即層次化QoS（Hierarchical Quality of Service），是一種通過多級隊列調(diào)度機(jī)制，解決Diffserv模型下多用戶多業(yè)務(wù)帶寬保證的技術(shù)。傳統(tǒng)的QoS采用一級調(diào)度，單個端口只能區(qū)分業(yè)務(wù)優(yōu)先級，無法區(qū)分用戶。只要屬于同一優(yōu)先級的流量，使用同一個端口隊列，不同用戶的流量彼此之間競爭同一個隊列資源，無法對端口上單個用戶的單個流量進(jìn)行區(qū)分服務(wù)。HQoS采用多級調(diào)度的方式，可以精細(xì)區(qū)分不同用戶和不同業(yè)務(wù)的流量，提供區(qū)分的帶寬管理。基本調(diào)度模型調(diào)度模型分為兩部分： 調(diào)度器：對多個隊列進(jìn)行調(diào)度。調(diào)度器執(zhí)行某種調(diào)度算法，決定各個隊列之間報文發(fā)送的先后順序。調(diào)度算法包括按優(yōu)先級調(diào)度SP（Strict Priority），或按權(quán)重調(diào)度（DRR、WRR、DWRR、WFQ算法的其中一種）。調(diào)度算法詳細(xì)介紹請參見“隊列及擁塞管理”。調(diào)度器就一個動作：選擇隊列。隊列被調(diào)度器選中時，隊列最前面的報文被發(fā)送。 被調(diào)度對象：即隊列。報文根據(jù)一定的映射關(guān)系進(jìn)入不同的隊列。隊列被賦予3種屬性：1）根據(jù)調(diào)度算法，隊列被賦予優(yōu)先級或權(quán)重。2）隊列整形速率PIR。3）報文丟棄策略，包括尾丟棄（Taildrop）或WRED。隊列有兩個動作：1）入隊：當(dāng)系統(tǒng)收到報文時，根據(jù)報文丟棄策略決定是否丟棄報文。如果報文未被丟棄，則報文入隊尾。2）出隊：隊列被調(diào)度器選中時，隊列最前面的報文出隊。出隊時，先執(zhí)行隊列整形，之后報文被發(fā)送。HQoS層次化調(diào)度模型為了實現(xiàn)分層調(diào)度，HQoS采用樹狀結(jié)構(gòu)的層次化調(diào)度模型，如圖1。樹狀結(jié)構(gòu)有三種節(jié)點： 葉子節(jié)點：處于最底層，表示一個隊列。葉子節(jié)點是被調(diào)度對象，而且只能被調(diào)度。 中間節(jié)點：處于中間層，既是調(diào)度器又是被調(diào)度對象。當(dāng)作為被調(diào)度對象時，一個中間節(jié)點可以看成一個虛隊列。所謂虛隊列，是指僅作為調(diào)度結(jié)構(gòu)中的一個層次，不是實際占用緩存的隊列。 根節(jié)點：處于最高層，表示最高級別的調(diào)度器。根節(jié)點只是調(diào)度器，不是調(diào)度對象。根節(jié)點通常被賦予PIR屬性，用于限制輸出總帶寬。圖1 層次化調(diào)度模型 調(diào)度器可以對多個隊列進(jìn)行調(diào)度，也可以對多個調(diào)度器進(jìn)行調(diào)度。其中，調(diào)度器可以看成父節(jié)點，被調(diào)度的隊列/調(diào)度器看成子節(jié)點。父節(jié)點是多個子節(jié)點的流量匯聚點。每個節(jié)點可以指定分類規(guī)則和控制參數(shù)，對流量進(jìn)行一次分類和控制。不同層次的節(jié)點，其分類規(guī)則可以面向不同的分類需求（如用戶、業(yè)務(wù)類型等），并且在不同的節(jié)點上可以對流量做不同的控制動作，從而實現(xiàn)了對流量進(jìn)行多層次、多用戶、多業(yè)務(wù)的管理。HQoS的層次劃分HQoS層次化調(diào)度中，可以只有一層中間節(jié)點，實現(xiàn)三層調(diào)度結(jié)構(gòu)；也可以有多層中間節(jié)點，實現(xiàn)多層調(diào)度結(jié)構(gòu)。甚至可以將兩個或多個層次化調(diào)度模型疊加，通過制定映射規(guī)則，將一個調(diào)度模型輸出的報文映射到另一個調(diào)度模型的葉子節(jié)點，如圖2，從而實現(xiàn)更加靈活的調(diào)度需求。圖2 靈活的調(diào)度層次劃分 不同廠家、不同芯片，實現(xiàn)的調(diào)度層次不同。華為路由器的調(diào)度結(jié)構(gòu)在華為路由器上，沒有配置HQoS的情況下，只有類隊列CQ（Class Queue）和Port調(diào)度器，其調(diào)度結(jié)構(gòu)如圖3。圖3 沒有配置HQoS時的隊列調(diào)度結(jié)構(gòu) CQ隊列的屬性包括： 隊列優(yōu)先級、隊列權(quán)重 隊列整形速率PIR 報文丟棄策略，尾丟棄（Taildrop）或WREDPort調(diào)度器可以是按優(yōu)先級調(diào)度SP（Strict Priority），或按權(quán)重調(diào)度（WRR、DWRR、WFQ算法的其中一種）。說明： WRR、DWRR、WFQ都是按權(quán)重調(diào)度，為方便，本文將按權(quán)重的調(diào)度統(tǒng)稱為WFQ。在配置HQoS的情況下，路由器另外劃分緩存，用于緩存需要層次化調(diào)度的業(yè)務(wù)流隊列，并對這些流隊列先進(jìn)行一輪多層次調(diào)度，再將HQoS流與非HQoS流統(tǒng)一入CQ隊列，進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度，如圖4。圖4 HQoS流隊列調(diào)度 葉子節(jié)點：FQ（Flow Queue）隊列用于暫存一個用戶各個優(yōu)先級中的一個優(yōu)先級的數(shù)據(jù)流。每個用戶的數(shù)據(jù)流都可以劃分為1~8個優(yōu)先級，即每個用戶可以使用1~8個FQ。不同用戶之間不能共享FQ。每個FQ可以配置shaping值來限制該隊列的最大帶寬。FQ隊列與CQ隊列具有相同屬性：167。 隊列優(yōu)先級、隊列權(quán)重167。 隊列整形速率PIR167。 報文丟棄策略，尾丟棄（Taildrop）或WRED 中間節(jié)點：SQ（Subscriber Queue）一個SQ代表一個用戶（例如，一個VLAN，或一個LSP，或一個PVC），每個SQ可定義其CIR和PIR。每個SQ固定對應(yīng)8種FQ業(yè)務(wù)優(yōu)先級，這1～8個FQ共享該SQ的帶寬。如果哪個FQ空閑，則其他FQ可以占用空閑出來的帶寬，但是受限于FQ自己的PIR，最大不能超過FQ自己的PIR。SQ既是調(diào)度器，又是虛隊列作為被調(diào)度對象。167。 作為調(diào)度器：對多個FQ隊列進(jìn)行調(diào)度。FQ隊列可以配置為PQ、WFQ和LPQ。優(yōu)先級為EF、CS6和CS7的FQ隊列默認(rèn)采用SP調(diào)度算法；優(yōu)先級為BE、AFAFAFAF4的流隊列默認(rèn)采用WFQ調(diào)度算法，調(diào)度權(quán)重為10:10:10:15:15。167。 作為被調(diào)度對象的虛隊列：被賦予了兩個屬性，CIR和PIR。通過流量測速（Metering)，將輸入流量分流成“=CIR”與“CIR”兩部分；“=CIR”的部分是指用戶付費(fèi)的部分，“CIR”的那部分流量稱為EIR，EIR=PIRCIR。EIR是指突發(fā)量，允許用戶流量突發(fā)至最大值PIR。 根節(jié)點：GQ（Group Queue）為了簡便處理，可以把多個用戶定義為一個用戶組GQ，類似于在配置BGP對等體時把多個具有共同特點的對等體配置為一個組。例如，可以把相同總帶寬需求的用戶歸為一個GQ，或把所有金牌級用戶歸為一個GQ。一個GQ可以綁定多個SQ，但一個SQ最多只能綁定到一個GQ內(nèi)。GQ作為調(diào)度器，對多個SQ隊列進(jìn)行調(diào)度。先采用DRR算法在SQ之間調(diào)度小于CIR的那部分流量，不同SQ之間采用DRR調(diào)度。如果有剩余帶寬，再采用DRR算法調(diào)度超過CIR但小于PIR的那部分流量（即EIR）。CIR和EIR之間采用SP調(diào)度算法，優(yōu)先保證CIR的帶寬；超過PIR的流量會被丟棄。因此，如果GQ能獲得PIR帶寬，則GQ下每個SQ的CIR帶寬都可以得到保證，且SQ最大可以獲得PIR帶寬。此外，GQ作為根節(jié)點，可以賦予最大帶寬PIR屬性，用于對多個用戶的流量進(jìn)行整體限速。該GQ下的所有用戶都受限于這個最大帶寬。GQ的PIR值只是用于整體限速，并不用來保證帶寬，GQ的PIR值建議不小于GQ中所有SQ的CIR之和，否則單個用戶（SQ）的流量無法得到保證。說明： 對GQ的PIR的補(bǔ)充說明：當(dāng)設(shè)備支持SQ動態(tài)調(diào)整帶寬特性時，167。 如果所有SQ的CIR之和超過GQ帶寬，按CIR:CIR的比例分配帶寬。如果所有SQ的PIR之和超過GQ帶寬時，先滿足各SQ的CIR帶寬，再按EIR:EIR的比例分配剩余帶寬（EIR=PIRCIR）。167。 如果所有SQ的CIR之和超過GQ帶寬，按CIR:CIR的比例分配帶寬。例如，SQ1的CIR =100Mbps，SQ2的CIR = 50Mbps，而GQ帶寬只有100Mbps，則最終SQ1和SQ2按照100M:50M的比例輸出。167。 如果所有SQ的PIR之和超過GQ帶寬，先滿足各SQ的CIR帶寬，再按EIR:EIR的比例分配剩余帶寬。例如，SQ1的CIR = 100Mbps，PIR = 150Mbps；SQ2的CIR = 0Mbps，PIR = 100Mbps；GQ帶寬是200Mbps。首先，SQ1獲得100M的CIR，剩余100M帶寬按SQSQ2的EIR比例分配。SQ1的EIR = 50M；SQ2的EIR = 100M，兩者會近似按照1:2的