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教育城域網(wǎng)技術(shù)方案建議書(shū)-資料下載頁(yè)

2025-10-17 18:07本頁(yè)面
  

【正文】 帶寬,調(diào)度器會(huì)按照每個(gè)隊(duì)列分配到的帶寬進(jìn)行報(bào)文出隊(duì)發(fā)送。 進(jìn)入優(yōu)先隊(duì)列的報(bào)文在接口沒(méi)有發(fā)生擁塞的時(shí)候(此時(shí)所有隊(duì)列中都沒(méi)有報(bào)文),所有屬于優(yōu)先隊(duì)列的報(bào)文都可以被發(fā)送。在接口發(fā)生擁塞的時(shí)候(隊(duì)列中有報(bào)文時(shí)),q u e u e 1q u e u e 2q u e u e N 1...q u e u e 0q u e u e 1q u e u e 2q u e u e N 2...默認(rèn)隊(duì)列優(yōu)先隊(duì)列分類(lèi)出隊(duì)調(diào)度需由此接口發(fā)送的報(bào)文離開(kāi)接口的報(bào)文隊(duì)列緊急報(bào)文匹配用戶(hù)設(shè)定的報(bào)文說(shuō)明:不匹配用戶(hù)設(shè)定的報(bào)文 25 進(jìn)入優(yōu)先隊(duì)列的報(bào)文被限速,超出規(guī)定流量的報(bào)文將被丟棄。這樣,在接 口不發(fā)生擁塞的情況下,可以使屬于優(yōu)先隊(duì)列的報(bào)文能獲得空閑的帶寬,在接口擁塞的情況下,又可以保證屬于優(yōu)先隊(duì)列的報(bào)文不會(huì)占用超出規(guī)定的帶寬,保護(hù)了其他報(bào)文的應(yīng)得帶寬。另外,由于只要優(yōu)先隊(duì)列中有報(bào)文,調(diào)度器就會(huì)發(fā)送優(yōu)先隊(duì)列中的報(bào)文,所以?xún)?yōu)先隊(duì)列中的報(bào)文被發(fā)送的延遲最多是接口發(fā)送一個(gè)最大長(zhǎng)度報(bào)文的時(shí)間,無(wú)論是延遲還是延遲抖動(dòng),優(yōu)先隊(duì)列都可以將之降低為最低限度。這為對(duì)延遲敏感的應(yīng)用如 VoIP業(yè)務(wù)提供了良好的服務(wù)質(zhì)量保證。 圖中 1 到 N1 的隊(duì)列為各類(lèi)報(bào)文的隊(duì)列。每類(lèi)報(bào)文占一個(gè)隊(duì)列。在調(diào)度器調(diào)度報(bào)文出隊(duì)的時(shí)候,按用戶(hù)為各類(lèi) 報(bào)文設(shè)定的帶寬將報(bào)文出隊(duì)發(fā)送。屬于 1 到 N1 號(hào)隊(duì)列的報(bào)文可以被確保得到用戶(hù)設(shè)定的帶寬。當(dāng)接口中某些類(lèi)別的報(bào)文沒(méi)有時(shí),屬于 1 到N1 號(hào)隊(duì)列的報(bào)文還可以公平地得到空閑的帶寬,和時(shí)分復(fù)用系統(tǒng)相比,大大提高了線路的利用率。同時(shí),在接口擁塞的時(shí)候,仍然能保證各類(lèi)報(bào)文得到用戶(hù)設(shè)定的最小帶寬。 當(dāng)報(bào)文不匹配用戶(hù)設(shè)定的所有類(lèi)別時(shí),報(bào)文被送入默認(rèn)隊(duì)列。默認(rèn)隊(duì)列在邏輯上可看作是一個(gè)隊(duì)列,但實(shí)際上是個(gè) WFQ 隊(duì)列,所有進(jìn)入默認(rèn)隊(duì)列的報(bào)文再按流進(jìn)行分類(lèi)。 LLQ/CBWFQ 最多允許將報(bào)文分為 64 類(lèi)(其中包括默認(rèn)類(lèi))。所以 N1 的最大值為 63。默認(rèn)隊(duì)列的個(gè)數(shù) N2 可以由用戶(hù)設(shè)定。 對(duì)于默認(rèn)隊(duì)列和 1 到 N1 的隊(duì)列,用戶(hù)可以設(shè)定隊(duì)列的最大長(zhǎng)度。當(dāng)隊(duì)列的長(zhǎng)度達(dá)到隊(duì)列的最大長(zhǎng)度時(shí),默認(rèn)采用尾丟棄的策略。但用戶(hù)還可以選擇用加權(quán)隨機(jī)早期檢測(cè)( Weighted Random Early Detection, WRED)的丟棄策略。加權(quán)隨機(jī)早期檢測(cè)的丟棄策略請(qǐng)參見(jiàn)后面加權(quán)隨機(jī)早期檢測(cè) WRED 的描述。 對(duì)于優(yōu)先隊(duì)列,由于在接口擁塞的時(shí)候流量限制開(kāi)始起作用,所以用戶(hù)不必設(shè)置隊(duì)列的長(zhǎng)度(也就沒(méi)有了尾丟棄)。 QoS部署 26 QoS 總體部署 H3C 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備提供的豐富 QoS 機(jī)制完全能夠滿(mǎn)足 XX 教育局城域網(wǎng)中心網(wǎng)絡(luò) 校園網(wǎng) 的要求,具體策略如下。 對(duì)于不同的業(yè)務(wù)如 視頻點(diǎn)播 和其它關(guān)鍵業(yè)務(wù),普通業(yè)務(wù)分別在接入交換機(jī)對(duì)其進(jìn)行 IP 優(yōu)先級(jí) /DSCP 進(jìn)行標(biāo)記,并且基于 IP 優(yōu)先級(jí) /DSCP 對(duì)流量進(jìn)行分類(lèi)。保證 視頻點(diǎn)播 業(yè)務(wù)和其它關(guān)鍵業(yè)務(wù)有高的優(yōu)先級(jí)。 這些業(yè)務(wù)在從 LAN 發(fā)送到 WAN 時(shí)肯定會(huì)在出口處發(fā)生擁塞,這時(shí)可以采用擁塞避免措施如通過(guò) WRED/尾丟棄機(jī)制對(duì)于不同業(yè)務(wù)區(qū)別對(duì)待,避免網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部流量振蕩。減少 TCP 窗口發(fā)送的段。 通過(guò) CBWFQ 隊(duì)列調(diào)度算法,保證高優(yōu)先級(jí)的隊(duì)列數(shù)據(jù)優(yōu)先通過(guò),比如綜合征管業(yè)務(wù)和其它關(guān)鍵業(yè)務(wù)。從而保證業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的帶寬、時(shí)延、時(shí)延抖動(dòng)等 QoS 性能 最后需要說(shuō)明的是 QoS 的最佳工作區(qū)間是在網(wǎng)絡(luò)偶爾發(fā)生擁塞的情況下,如果網(wǎng)絡(luò)經(jīng)常發(fā)生擁塞,最好的 QoS 解決辦法就是升級(jí)線路帶寬。 流量分類(lèi)和標(biāo)記 流量分類(lèi)是將數(shù)據(jù)報(bào)文劃分為多個(gè)優(yōu)先級(jí)或多個(gè)服務(wù)類(lèi),如使用 IP 報(bào)文頭的 ToS( Type of service,服務(wù)類(lèi)型)字段的前三位(即 IP 優(yōu)先級(jí))來(lái)標(biāo)記報(bào)文,可以將報(bào)文最多分成 8 類(lèi);若使用 DSCP( Differentiated Services Codepoint,區(qū)分服務(wù)編碼點(diǎn), ToS 域的前 6 位),則最多可分成 64 類(lèi)。在報(bào)文分類(lèi)后,就可以將其它的 QoS特性應(yīng)用到不同的分類(lèi),實(shí)現(xiàn)基于類(lèi)的擁塞管理、流量整形等。 網(wǎng)絡(luò)管理者可以設(shè)置報(bào)文分類(lèi)的策略,這個(gè)策略除可以包括 IP 報(bào)文的 IP 優(yōu)先級(jí)或 DSCP 值、 MPLS 報(bào)文的 EXP 域值、 的 CoS 值等帶內(nèi)信令,還可以包括輸入接口、源地址、目的地址、 MAC 地址、 IP 協(xié)議或應(yīng)用程序的端口號(hào)等。分類(lèi)的結(jié)果是沒(méi)有范圍限制的,它可以是一個(gè)由五元組(源地址、源端口號(hào)、協(xié)議號(hào)碼、目的地址、目的端口號(hào))確定的流這樣狹小的范圍,也可以是到某某網(wǎng)段的所有報(bào)文。 27 在 核心交換機(jī) 處對(duì)報(bào)文進(jìn)行分類(lèi)時(shí),同時(shí)標(biāo)記 IP 優(yōu)先級(jí)或 DSCP,這樣,在網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)部就可以簡(jiǎn)單的使用 IP 優(yōu)先級(jí)或 DSCP作為分類(lèi)的標(biāo)準(zhǔn)。而隊(duì)列技術(shù)如 WFQ,CBWFQ 就可以使用這個(gè)優(yōu)先級(jí)來(lái)對(duì)報(bào)文進(jìn)行不同的處理。下游( downstream)網(wǎng)絡(luò)可以選擇接收上游( upstream)網(wǎng)絡(luò)的分類(lèi)結(jié)果,也可以按照自己的分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)數(shù)據(jù)流量重新進(jìn)行分類(lèi)。 在 XX 教育局城域網(wǎng)中心網(wǎng)絡(luò) 校園網(wǎng) 中做如下分類(lèi)和標(biāo)記: 所有 VoIP、視頻會(huì)議等應(yīng)用的數(shù)據(jù)報(bào)文聚合為 EF業(yè)務(wù)類(lèi),將報(bào)文的 IP優(yōu)先級(jí)標(biāo)記為 5,或者將 DSCP值標(biāo)記為 EF; 核心征管業(yè)務(wù)等關(guān) 鍵業(yè)務(wù),在核心業(yè)務(wù)服務(wù)器接入交換機(jī) S5500EI上將報(bào)文的 IP優(yōu)先級(jí)標(biāo)記為 4,或者將 DSCP值標(biāo)記為 AF4; 電子郵件、 OA等行政辦公業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)報(bào)文的 IP優(yōu)先級(jí)標(biāo)記為 3,或者將DSCP值標(biāo)記為 AF3; 對(duì)于其他業(yè)務(wù),則將數(shù)據(jù)報(bào)文的 IP優(yōu)先級(jí)標(biāo)記為 2,或者將 DSCP指標(biāo)記為 AF2。 當(dāng)報(bào)文在網(wǎng)絡(luò)邊界被標(biāo)記分類(lèi)之后,在網(wǎng)絡(luò)的中間節(jié)點(diǎn),就可以根據(jù)標(biāo)記,對(duì)不同類(lèi)別的流量給予差別服務(wù)了。對(duì) EF 業(yè)務(wù)類(lèi)保證時(shí)延和減少抖動(dòng),同時(shí)進(jìn)行流量監(jiān)管;對(duì) AF 業(yè)務(wù)類(lèi)在網(wǎng)絡(luò)擁塞時(shí)仍然保證一定的帶寬,等等。 擁塞管理的部署 在 XX 教育局城域 網(wǎng)中心網(wǎng)絡(luò) 校園網(wǎng)的核心交換機(jī) 連接接口上,進(jìn)行擁塞管理的部署。 在 校園網(wǎng) 絡(luò)中,當(dāng)局域網(wǎng)中的數(shù)據(jù) 往 廣域網(wǎng)鏈路上發(fā)送時(shí),到達(dá)的速度大于接口發(fā)送分組的速度時(shí),在該接口處就會(huì)產(chǎn)生擁塞。如果沒(méi)有足夠的存儲(chǔ)空間來(lái)保存這些分組,它們其中的一部分就會(huì)丟失。分組的丟失又可能會(huì)導(dǎo)致發(fā)送該分組的設(shè)備因超時(shí)而重傳此分組,這將導(dǎo)致惡性循環(huán)。 擁塞管理的中心內(nèi)容就是當(dāng)擁塞發(fā)生時(shí)如何制定一個(gè)資源的調(diào)度策略,決定報(bào)文 28 轉(zhuǎn)發(fā)的處理次序。 對(duì)于擁塞管理,一般采用排隊(duì)技術(shù),使用一個(gè)隊(duì)列算法對(duì)流量進(jìn)行分類(lèi),之后用某種優(yōu)先級(jí)別算法將這些流量發(fā)送出去。每 種隊(duì)列算法都是用以解決特定的網(wǎng)絡(luò)流量問(wèn)題,并對(duì)帶寬資源的分配、延遲、延遲抖動(dòng)等有著十分重要的影響。 常用的隊(duì)列調(diào)度機(jī)制包括: ? FIFO(先入先出隊(duì)列, First In First Out Queuing) ? PQ(優(yōu)先隊(duì)列, Priority Queuing) ? CQ(定制隊(duì)列, Custom Queuing) ? WFQ(加權(quán)公平隊(duì)列, Weighted Fair Queuing) ? CBQ(基于類(lèi)的隊(duì)列, Class Based Queuing) ? RTP( Realtime Transport Protocol)優(yōu)先隊(duì)列 擁塞管理技術(shù)的對(duì)比: H3C 公司 S7500E 設(shè)備上提供了以上擁塞管理技術(shù),突破了傳統(tǒng) IP 設(shè)備的單一FIFO 擁塞管理策略,提供了強(qiáng)大的 QoS 能力,使得 IP 設(shè)備可以滿(mǎn)足不同業(yè)務(wù)所要求的不同服務(wù)質(zhì)量的要求。為了用戶(hù)更好的利用擁塞管理技術(shù),現(xiàn)對(duì)各種隊(duì)列技術(shù)做一比較。 擁塞管理技術(shù)對(duì)比 類(lèi)型 隊(duì)列數(shù) 優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn) 29 類(lèi)型 隊(duì)列數(shù) 優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn) FIFO 1 不需要配置,易于使用。 處理簡(jiǎn)單,延遲小。 所有的報(bào)文均進(jìn)入一個(gè) “先進(jìn)先出 ”的隊(duì)列,發(fā)送報(bào)文所占用的帶寬、延遲時(shí)間、丟失的概率均由報(bào)文到達(dá)隊(duì)列的先后順序決定。 對(duì)不配合的數(shù)據(jù) 源(即沒(méi)有流控機(jī)制的流,如 UDP 報(bào)文發(fā)送)無(wú)約束力,不配合的數(shù)據(jù)源會(huì)造成配合的數(shù)據(jù)源(如 TCP 報(bào)文發(fā)送)帶寬受損失。 對(duì)時(shí)間敏感的實(shí)時(shí)應(yīng)用(如VoIP)的延遲得不到保證。 PQ 4 可對(duì)不同業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)提供絕對(duì)的優(yōu)先,對(duì)時(shí)間敏感的實(shí)時(shí)應(yīng)用(如 VoIP)的延遲可以得到保證。對(duì)優(yōu)先業(yè)務(wù)的報(bào)文的帶寬占用可以絕對(duì)優(yōu)先。 需配置,處理速度慢。 如果不對(duì)高優(yōu)先級(jí)的報(bào)文的帶寬加限制,可能會(huì)造成低優(yōu)先級(jí)的報(bào)文得不到帶寬。 CQ 16 可對(duì)不同業(yè)務(wù)的報(bào)文按帶寬比例分配帶寬。 當(dāng)沒(méi)有某些類(lèi)別的報(bào)文時(shí),能自 動(dòng)增加現(xiàn)存類(lèi)別的報(bào)文可占的帶寬。 需配置,處理速度慢。 30 類(lèi)型 隊(duì)列數(shù) 優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn) WFQ 可配置 配置容易。 可以保護(hù)配合(交互)的數(shù)據(jù)源(如 TCP 報(bào)文發(fā)送)的帶寬。 可以減小延遲抖動(dòng)。 可以減小數(shù)據(jù)量小的交互式應(yīng)用的延遲。 可以為不同優(yōu)先級(jí)的流分配不同的帶寬。 當(dāng)流的數(shù)目減少時(shí),能自動(dòng)增加現(xiàn)存流可占的帶寬。 處理速度比 FIFO 要慢,但比PQ、 CQ 要快。 31 類(lèi)型 隊(duì)列數(shù) 優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn) CBQ 可配置( 0~64) 可以對(duì)數(shù)據(jù)根據(jù)靈活、多樣的分類(lèi)規(guī)則進(jìn)行劃分,分別為 EF(加速轉(zhuǎn)發(fā))、 AF(確保轉(zhuǎn)發(fā))、 BE(盡力轉(zhuǎn)發(fā))業(yè)務(wù)提供不同的隊(duì)列 調(diào)度機(jī)制。 可以為 AF業(yè)務(wù)提供嚴(yán)格、精確的帶寬保證,并且保證各類(lèi) AF 業(yè)務(wù)之間根據(jù)權(quán)植按一定的比例關(guān)系進(jìn)行隊(duì)列調(diào)度。 可以為 EF 業(yè)務(wù)提供絕對(duì)優(yōu)先的隊(duì)列調(diào)度,確保實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的時(shí)延滿(mǎn)足要求;同時(shí)通過(guò)對(duì)高優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)流量的限制,克服了 PQ 的低優(yōu)先級(jí)隊(duì)列可能得不到服務(wù)的弊病。 對(duì)于盡力轉(zhuǎn)發(fā)的缺省類(lèi)數(shù)據(jù),提供 WFQ 隊(duì)列調(diào)度。 系統(tǒng)開(kāi)銷(xiāo)比較大 從以上對(duì)比表格可以看出,我們建議在 XX教育局城域網(wǎng)中心網(wǎng)絡(luò) 網(wǎng)絡(luò)的 S7500E上使用 CBQ 作為擁塞管理技術(shù)。 CBQ主要是利用 IP報(bào)頭中的 DSCP來(lái)區(qū)分和識(shí)別不同的確業(yè) 務(wù)(不同的 QOS服務(wù)等級(jí)),在每一跳路由上應(yīng)用上面提到的 QOS技術(shù)對(duì) IP包進(jìn)行處理,以提供相應(yīng)的服務(wù)質(zhì)量。 32 在骨干網(wǎng)中實(shí)施基于 WFQ/CBQ/CBWFQ/LLQ的隊(duì)列調(diào)度,保證帶寬和優(yōu)先級(jí)。在發(fā)生擁塞時(shí),如果 2為實(shí)時(shí)業(yè)務(wù), 4為網(wǎng)管數(shù)據(jù), 6為非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù), 8為其它數(shù)據(jù)。按照 1的順序到達(dá),通過(guò) LLQ隊(duì)列調(diào)度后,將實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)映射到 PQ中,將準(zhǔn)實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)和網(wǎng)管數(shù)據(jù)映射到 BQ中,將其它數(shù)據(jù)映射到WFQ中,通過(guò)相關(guān)調(diào)度算法,發(fā)包順序變?yōu)? 7,實(shí)現(xiàn)了給不同的業(yè)務(wù),提供了不同的等級(jí)的 QoS服務(wù)。 在 校園 網(wǎng)絡(luò)中,將 視頻點(diǎn)播 業(yè)務(wù)定義為較高的優(yōu)先級(jí),同時(shí)進(jìn)行隊(duì)列的渲染, 使得路由器執(zhí)行染色并執(zhí)行 cbq對(duì) 校園 網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包染色數(shù)據(jù)包分類(lèi) 。 擁塞避免 由于內(nèi)存資源的有限,按照傳統(tǒng)的處理方法,當(dāng)隊(duì)列的長(zhǎng)度達(dá)到規(guī)定的最大長(zhǎng)度時(shí),所有到來(lái)的報(bào)文都被丟棄。對(duì)于 TCP 報(bào)文,如果大量的報(bào)文被丟棄,將造成 TCP超時(shí),從而引發(fā) TCP 的慢啟動(dòng)和擁塞避免機(jī)制,使 TCP 減少報(bào)文的發(fā)送。當(dāng)隊(duì)列同時(shí)丟棄多個(gè) TCP 連接的報(bào)文時(shí),將造成多個(gè) TCP 連接同時(shí)進(jìn)入慢啟動(dòng)和擁塞避免,稱(chēng)之為: TCP 全局同 步。這樣多個(gè) TCP 連接發(fā)向隊(duì)列的報(bào)文將同時(shí)減少,使得發(fā)向隊(duì)列的報(bào)文的量不及線路發(fā)送的速度,減少了線路帶寬的利用。并且,發(fā)向隊(duì)列的報(bào)文的流量總是忽大忽小,使線路的上的流量總在極少和飽滿(mǎn)之間波動(dòng)。 WRED 技術(shù) 為了避免這種情況的發(fā)生,隊(duì)列可以采用加權(quán)隨機(jī)早期檢測(cè) WRED( Weighted Random Early Detection )的報(bào)文丟棄策略( WRED 與 RED 的區(qū)別在于
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