QoS 基础: 什么是QoS, 我真的需要吗?
1.QoS產生的背景
隨著網絡技術的飛速發展,IP網絡已經從當初的單一數據網絡向集成數據、語音、視頻、游戲的多業務網絡轉變。網絡中所承載的數據呈幾何級倍數增長,而且這些業務對網絡帶寬、時延有著極高的要求。同時,由于硬件芯片研發的難度大、周期長、成本高等原因,帶寬逐漸成為互聯網發展的瓶頸,導致網絡發生擁塞,產生丟包,業務質量下降,嚴重時甚至造成業務不可用。
要在IP網絡上開展這些業務,就必須解決網絡擁塞問題,最好的解決辦法是增加網絡帶寬。
但從運營、維護的成本考慮,一味增加網絡帶寬是不現實的。
QoS(Quality of Service,服務質量)技術就是在這種背景下發展起來的。QoS技術本身不會增加網絡帶寬,而是在有限的帶寬資源下,如何平衡地為各種業務分配帶寬,針對各種業務的不同需求,為其提供端到端的服務質量保證, 簡答說一點,就是把流量分三六九等, 對于不同的流量區別對待, 重要的流量優先服務, 不重要的流量延遲轉發甚至丟棄。
2.QoS的度量標準
2.1 ??帶寬
網絡帶寬(Bandwidth)是指在單位時間(一般指的是1秒鐘)內能傳輸的數據量。網絡和高速公路類似,帶寬越大,就類似高速公路的車道越多,其通行能力越強, 我們平時家庭寬帶說 的300M或者500M就是這個線路的帶寬, 通信能力。
這里要解釋一下,線路的通信能力是很強的, 家里網速慢, 不是卡在帶寬上了, 是本來線可以通行300/500M的數據流, 但是電信部門沒有給家庭分配那么多, 所以才覺得看視頻卡,而普通家庭是用不完這個帶寬的數據流的, 就像人在自來水管喝水, 人的需求也是一根小的吸管,不需要這么粗的水管。
2.2 ??時延
時延(delay)是指一個報文或分組從一個網絡的一端傳送到另一個端所需要的時間。它包括了發送時延,傳播時延,處理時延,排隊時延。(時延=發送時延+傳播時延+處理時延+排隊時延)
發送時延:發送端處理數據需要的時間。這個時間一般是固定的。
傳播時延:數據在線路中傳遞所使用的時間, 這個時間約等于光速, 也是固定的。
處理時延:也叫串行化時延, 設備在做光電轉化, 各種數據類型之間的轉化所需要的時間。通常這個時間也是固定的。
隊列時延:數據流離開設備的時候, 在隊列中等待的時間。當鏈路比較擁擠,設備性能不夠的時候,就需要先把數據緩存起來,當鏈路沒那么擁塞或者設備性能有結余的時候再去處理這些數據,目前來說, 只有這個隊列延遲才是我們可以操控的, 也是QOS重點部署的。
2.3 ??抖動
抖動(jitter):順序傳遞的相鄰兩個幀的轉發延遲之差的絕對值,恒為正值。
簡單來說, 就是按照順序發的數據報文, 沒有按照理想的順序送達到目的地, 需要在目的地重新排列順序。
利用緩存技術可以克服抖動, 但是會帶來隊列延遲, 對于實際性要求比較高的應用來說, 抖動來帶的影響比較大。
2.4 ??丟包率
丟包(Packet loss)是指一個或多個數據數據包(packet)的數據無法透過網上到達目的地。
丟包的原因有很多,包括在網上中由于多路徑衰落(multi-path fading)所造成的信號衰減(signal degradation),或是因為通道阻塞造成的丟包(packet drop),再者損壞的數據包(corrupted packets)被拒絕通過,或有缺陷的網上硬件,網上驅動程序故障都可能造成丟包。
但是更多的丟包, 一般是QOS中, 由于限速或者整形而做的策略性丟棄,
當鏈路發生擁塞的時候, 要保證關鍵業務的正常運行, 就需要對不太重要的流量進行延遲轉發, 或者丟棄, 能不丟就不丟, 實在沒有能力轉發再丟棄。
?一般來說, 應用程序會檢查丟包。來做重傳處理,在4層,傳輸層, TCP也可以實現重傳, 如果是使用UDP封裝, 那么, 應用程序一定有重傳機制, 來控制丟包后的數據重傳,應用程序是可以接受 在一定的限度內的丟包的.
3.QoS在企業網中的應用
理論上來說,各層次設備的功能如下:
3.1 ?接入層業務識別
接入交換機作為邊界交換機,在接入側需要擔負數據流的識別、分類以及流標記的工作;
在網絡側需要擔負不同應用數據流的擁塞管理、擁塞避免、流量整形等工作。
3.2 ?匯聚層/核心層提供差分服務
匯聚層和核心層設備端口信任基于接入層標識的QoS參數,通過隊列調度、流量整形、擁塞避免等方式實施QoS策略,保證高優先級業務優先獲得調度。
總結
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