AIP を使用したトラフィック シェーピングについて
内容
概要
このドキュメントでは、ATMインターフェイスプロセッサ(AIP)カードを使用したトラフィックシェーピングについて説明し、これらのカードのアーキテクチャと制限事項について説明します。
注：Cisco IOS®ソフトウェアの最新バージョンでは、これを自動的かつ動的に行うため、Permanent Virtual Circuit（PVC；相手先固定接続）とSwitched Virtual Circuit（SVC；相手先選択接続）を手動でレートキューに割り当てる必要はありません。これらを手動で割り当てるための参照は、古いバージョンのソフトウェアにのみ適用されます。
前提条件
要件
このドキュメントに特有の要件はありません。
使用するコンポーネント
このドキュメントの情報は、『AIP Installation and Configuration Guide』で詳しく説明されているAIPハードウェアに基づいています。ソフトウェアのバージョンは、別途記載がある場合を除き、関係ありません。
このドキュメントの情報は、特定のラボ環境にあるデバイスに基づいて作成されました。このドキュメントで使用するすべてのデバイスは、初期（デフォルト）設定の状態から起動しています。対象のネットワークが実稼働中である場合には、どのようなコマンドについても、その潜在的な影響について確実に理解しておく必要があります。
表記法
ドキュメント表記の詳細は、「シスコ テクニカル ティップスの表記法」を参照してください。
トラフィックシェーピングの基本
非リアルタイム可変ビットレート(VBR-nrt)仮想回線(VC)は、通常、ピークレート、平均レート、バーストサイズで設定されます。各VCは、平均レートとしてピークレートのパーセンテージを指定します。平均レートは、ピークレートの100 %または50 %未満のパーセンテージのいずれかになります。次に例を示します。
atm pvc 6 8 69 aal5snap 512 128 3
上記の例は、ピークセルレートが512 kbps、持続可能セルレートが128 kbpsのPVCです。この場合、平均レートはピークレートの25%です。
AIPは、2つの漏出バケットアルゴリズムに基づいてトラフィックをシェーピングします。これにより、平均レートに対応するサービスインターバルごとにVCにセルクレジットが付与されます。
注：合計セルクレジットは、指定されたバーストサイズを超えることはできません。
レートキューのピークレートによって、そのキューのサービス時間が決まります。パケットを送信する前に、システムソフトウェアは最初にそれらを対応するVC構造にリンクします。次に、このVC構造を適切なレートキューにリンクします。次のセクションでは、この仕組みについて詳しく説明します。
AIP のトラフィックシェーピング
ATM Segmentation and Reassembly(SAR)チップは、AIPのトラフィックシェーピングを規定します。このSARチップのトラフィックシェーピングは、次に示すように、レートキューの概念に基づいています。
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各VCにはピークレートを割り当てることができます。これは、送信するトラフィックがある場合に、その回線でセルを送信できる最大レートです。システムソフトウェアはVCのピークレートを調べ、要求されたレートに最も近いレートキューに割り当てます。
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AIPのトラフィックシェーピングは、B-ISDNのITU-Tトラフィック制御およびリソース管理に準拠しています。I.371勧告、1992.リーキーバケットアルゴリズムを記述するI.371。SARチップは、ATMトラフィックシェーピング用に8つのレートキューを提供します。次の8つのレートキューを2つのバンクにグループ化します。
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銀行ゼロ：レートキュー0 ～ 3(0 ～ 3) これは銀行1よりも優先度が高い。
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銀行1:レートキュー4 ～ 7(4 ～ 7)
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SARチップは、作成時に各VCをレートキューにマッピングします。最初に作成されたVCはレートキュー0を使用し、2番目のVCはレートキュー1を使用します。これを確認するには、show atm interface atm interface numberコマンドを使用します。このドキュメントの後の「オーバーサブスクリプションの問題」セクションを参照してください。
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vbr-nrtを使用する場合、ピークセルレート(PCR)値がSustainable Cell Rate（SCR；平均セルレート）値と等しい場合、これはレート制限UBRとして扱われます。この機能は、Cisco Bug ID CSCdm64510(登録ユーザ専用)に記載されています。
この設定は、新しいコマンドラインインターフェイス(CLI)ではサポートされていません。 詳細については、ここをクリックしてください。
低優先度バンク（バンク1）のレートキューにリンクされたパケットは送信できませんが、高優先度バンク（バンク0）のレートキューは空ではありません。
2つのバンク間でプライオリティキューイングを使用しますが、各バンク内のレートキューは順次または「ラウンドロビン」方式で処理されます。各VCは、レートキューが処理されると1つのセルを送出します。レートキューがサービスを要求すると、現在選択されているVCは1つのセルを送信し、ラウンドロビンポインタはそのレートキューにリンクされている次のVCに増分されます。2つのレートキュータイマーが同時に期限切れになると、より低い数値のレートキューから始めて、ラウンドロビン方式で処理されます。レートキューが1つのセルを送信するとすぐに、そのキューのサービスは完了します。リアセンブル中にトラフィックポリシングはありません。
例
レートキューが10 Mbpsに設定されている場合、サービスオポチュニティが発生すると、このレートキュー内の各VCIの1つのセルが、バケットにトークンがある限り送信されます。レートキューのサービス周波数は、設定されると一定のままになります。物理層インターフェイスモジュール(PLIM)が速度を処理できる限り、このレートキューに接続されたすべてのVCIはピークレートになります。
つまり、10 Mbpsのレートキューに10個の仮想チャネル識別子(VCI)しかない場合、パケットは10 Mbpsで同時に送信でき、合計100 Mbpsになります。
オーバーサブスクリプションの問題
システムが加入過多の場合、低優先度のバンクをブロックできます。ただし、優先順位の高いバンクのすべてのレートキューは引き続き処理されます。
オーバーサブスクリプションには、他にも欠点があります。5 Mbpsキューに100個のVCを接続すると、キューが長時間保持され、たとえば、1つのVCしか持たない100 Mbpsキューが廃棄される場合があります。また、この5 Mbpsのレートキューに接続された100のVCのうち、それぞれが異なる平均レートを持つこともあります。したがって、5 Mbpsのレートキューがタイムアウトしてサービスを提供する必要がある場合、すべてのVCがバケットにトークンを持っているわけではありません。これは、現時点でサービス可能なVCIが100個未満であることを意味します。
100 Mbpsの要求サービス周波数は5 Mbpsよりもはるかに高いため、パケットは送信される可能性があります。ただし、帯域幅がすでにオーバーサブスクライブされているため、これは非常に遅くなります（帯域幅がオーバーサブスクライブされている場合）。最悪のシナリオでは、他のキューが完全に削除される可能性があります。
AIP 機能
AIPトラフィックフローの管理に使用されるパラメータは3つあります。
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ピークレート
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平均レート
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バースト
PCRは、VCDが接続されるレートキューを決定し、そのレートキューのサービス時間を決定します。VCのSCRバケットにクレジットがある限り、PCRは維持されます。平均レートは、1つのトークンがバケットに入れられる期間を決定します。平均レートによってSCRが決まります。クレジットはSCRと同じレートで蓄積されます。
AIP Satチップセットでは、SCRとPCRを次の式でリンクする必要があります。
SCR = 1/n * PCR (n=1….64)
バーストサイズは、バケットに格納されるトークンの最大数を決定します。クレジットの合計は、指定されたバーストサイズを超えることはできません。バーストサイズの範囲は0 ～ 63です。レートキューはPCRと同じレートで処理されます。したがって、VCに送信する一定のデータがある場合、SCRと同じレートでのみ送信され、バーストは行われません。データの量がSCRを下回ると、クレジットはバーストサイズまで累積されます。VCを送信するデータの量が増加した場合、バーストサイズと同じバーストをVCから送信できます。バースト後、データはSCRレートで再送信できます。
AIPの主な機能を次に示します。
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ピークレート範囲：155 Mbpsから130 Kbpsまで
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平均レート：SCR = 1/n * PCR(nは整数、n=1....64)
注：SCRをPCRと同じに設定することもできます。
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古いCLIでは、バーストサイズをゼロに設定できません。これは、32セルの倍数であるためです。
たとえば、atm pvc 6 8 69 aal5snap 256 128 3は、バーストサイズとして3 x 32セル（96セル）を使用していることを意味します。
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VCIの範囲は0 ～ 65535に設定できます。
バーストサイズか最大バーストサイズか
VBR-nrtを使用してPVCを設定した方法に応じて、PCRで送信されるセルの量を設定するために使用するパラメータが変わります。
古いCLI の使用
古いCLIを使用する場合、設定されているパラメータはMaximum Burst Size(MBS)ではなく、バーストサイズです。このバーストサイズは32セルの倍数です。
router(config-subif)#atm pvc 6 8 69 aal5snap 256 128 ? <1-63> Burst size in number of 32 cell bursts inarp Inverse ARP enable oam OAM loopback enable <cr>
たとえば、次に示すコマンド(atm pvc 6 8 69 aal5snap 256 128 3)は、バーストサイズ（96セル）として3 x 32セルを使用していることを意味します。 このバーストサイズは、AIPがシェーピングアルゴリズムで使用するパラメータです。PCRで実際に送信されるセルの量を表すものではありません。
設定されたバーストサイズとVBR-nrtにあるMBSの関係を見てみましょう。これら2つのパラメータは、次の式でリンクされます。
MBS = PCRでのセル数= [ （バーストサイズx 32 x 424） / (PCR - SCR) ] * [PCR / 424]
上記の式で使用しているPCRとSCRは、設定値ではなく、AIPがトラフィックシェーピングを実行するために使用する値です。この問題は、AIPシェーパーの精度が原因です。これを説明する例を見てみましょう。
interface ATM1/0.5 point-to-point
atm pvc 7 10 500 aal5snap 5000 2500 52
router#show atm vc
VCD / Peak Avg/Min Burst
Interface Name VPI VCI Type Encaps SC Kbps Kbps Cells Sts
1/0.5 7 10 500 PVC SNAP VBR 5000 2500 3264 UP
ここでわかるように、設定されたバーストサイズは1664セル(52 x 32)に等しいですが、実際のMBSは3264セルに等しくなります。
新しいCLI の使用
新しいCLI（Cisco IOSソフトウェアリリース12.0以降）を使用する場合、設定されているパラメータはMBSであり、前の項で説明したようにバーストサイズではありません。ルータは、設定されたMBSを、そのシェーピングアルゴリズムで使用されるバーストサイズに内部的に変換します。MBSは前のセクションで示した式を通じてバーストサイズにリンクされているため、発信トラフィックで測定できるMBSは、設定されている値とわずかに異なる場合があります。
違いは、この操作はユーザが必要とするものを設定するユーザ（つまりMBS）に対して透過的になっていることです。
新しいCLIでこの動作を示す例を次に示します。
router(config)#interface ATM1/0.3 point-to-point
router(config-subif)#pvc 10/300
router(config-if-atm-vc)#vbr-nrt 5000 2500 ?
<64-4032> Maximum Burst Size(MBS) in Cells
<cr>
router(config-if-atm-vc)#vbr-nrt 5000 2500 1000
router(config-if-atm-vc)#^Z
router#sh atm vc
VCD / Peak Avg/Min Burst
Interface Name VPI VCI Type Encaps SC Kbps Kbps Cells Sts
1/0.3 5 10 300 PVC SNAP VBR 5000 2500 960 UP
上記の出力からわかるように、ユーザは目的のMBSを直接設定できますが、AIPの精度が高いため、実際のMBSは設定されているMBSとは若干異なる場合があります。
AIP デフォルトの動作
バーストサイズを未定義のままにすると、AIPはデフォルト値として3つになります。以下に、いくつかの例を示します。
atm pvc 6 8 69 aal5snap 256 128
は次と同等です。
atm pvc 6 8 69 aal5snap 256 128 3
SCRは、PCR値をn(SCR = 1/n * PCR(nは整数、n=1....64)で割った値に設定できます。
nが整数でない場合にSCR=PCR/nを設定すると、AIPはエラーを表示せずに値を切り上げます。また、AIPでは、PCR/2で値を指定し、通知なしに切り上げることもできます。たとえば、次のように入力します。
atm pvc 6 8 69 aal5snap 512 200 1 (where the SCR is equal to PCR divided by 2.56)
aipはこれを次のように解釈します。
atm pvc 6 8 69 aal5snap 512 256 1 (where the SCR is rounded up to PCR divided by 2)
AIPはこの数値を大きい値に丸めます。いずれの場合も、nには整数を使用することをお勧めします。
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