非同期転送モード(ATM) : IP-ATM 間サービス クラス

Cisco 7200、3600、および2600ルータにおけるVC単位のPer-VC Class-Based Weighted Fair Queuing(Per-VC CBWFQ)

2003 年 12 月 10 日 - ライター翻訳版
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目次


概要

Weighted Fair Queuing(WFQ;均等化キューイング)は、シリアル回線などの低速リンクで各タイプのトラフィックを均等に取り扱う目的で実装されました。この目的を達成するために、WFQは対応するレイヤ3およびレイヤ4情報(IPアドレス、TCPポートなど)に基づいて、トラフィックをそれぞれ異なるフローに分類します。WFQを稼働させるために、アクセス リストを定義する必要はありません。

したがってWFQを使用すると、狭帯域トラフィックは広帯域トラフィックより実質的なプライオリティが高くなります。広帯域トラフィックは、割り当てられたウェイトに比例するよう伝送メディアを共有します。

WFQには、次のような制約があります。

  • WFQはスケーラブルではないので、トラフィック フローが大幅に増えた場合に調節することができません。
  • WFQは、ATMなどの高速インターフェイスには使用できません。
WFQのこういった制約を解消するために、Class-Based Weighted Fair Queuing(CBWFQ)という新機能が開発されました。CBWFQでは、WFQとは異なり、トラフィック クラスを定義することができます。クラスを定義したあと、各種のパラメータを適用できます。これらのパラメータには、帯域幅およびキュー リミットが含まれます。

CBWFQを使用する場合、クラスに指定されたウェイトが、そのクラス基準にマッチする各パケットのウェイトになります。このウェイトは、クラスに割り当てた帯域幅から導き出されます。そのあと、フローそのものではなく、これらのクラスにWFQが適用されます。クラスには、いくつかのフローを含めることができます。

次に、7200、3600、および2600ルータでPer-VC CBWFQを使用するための要件を示します。

  • 7200: Cisco IOS (r) バージョン12.0(5)T、12.0(5)XE、12.1(1)、12.1(1)T、12.1(1)E以上。PA-A3を使用。
  • NSEを搭載した7200: Cisco IOSバージョン12.1(7)E以上。
  • NSE-1サービス アクセラレータを搭載した7200: Cisco IOSバージョン12.2(4)B1。 「PXFアクセラレーテッド サービスを使用するための要件」を参照。  
  • 2600/3600: Cisco IOSバージョン12.0(7)T、12.0(7)XE以上。
  • DS3/E3ネットワーク モジュールを搭載した2600/3600: Cisco IOSバージョン12.1(2)T。
注:Cisco Express Forwarding(CEF)スイッチング機能を使用する必要があります。CBWFQによってモニタされるのは、CEFスイッチングされたパケットだけです。

ネットワークダイアグラム

この例では、次の構成を使用します。

  • 1/130は、7200とルータA間のPVCの両端に割り当てるVPI/VCI値です。
  • トラフィック ジェネレータは、インターフェイスFast-Ethernet 3/0に接続します。
  • 7200では、Cisco IOSバージョン12.0(5)Tが稼働しています。
  • ルータAは、テスト用のシンク デバイスとして使用します。
  • 7200で設定を行いますが、2600/3600でも同様です。

設定例

次に、CBWFQを使用するために必要な7200の設定を示します。

7200
 
     class-map ixia
       match input-interface FastEthernet3/0
     class-map loopbacks
       match access-group 102
     !
     policy-map mypol
       class ixia
        bandwidth 40000
        queue-limit 40
       class loopbacks
        bandwidth 10000
       class class-default
        fair-queue
     !
     interface ATM2/0.130 point-to-point
      ip address 14.0.0.2 255.0.0.0
      no ip directed-broadcast
      pvc 1/130
       service-policy output mypol
       vbr-nrt 100000 75000
       broadcast
       encapsulation aal5mux ip
     !
     access-list 102 permit ip host 10.0.0.1 host 11.0.0.1

 

次に、この設定について説明します。

  • クラス マップによって、トラフィックを分類してウェイトを割り当てます。分類パラメータおよびクラス マップは同じ場所に定義します。例では、Fast-Ethernet 3/0のすべての着信トラフィック(トラフィック ジェネレータからのトラフィック)に、1つのクラスを適用しています。もう1つのクラスは、ループバック(7200およびルータA上で定義)間のトラフィックに対応しています。

  • 分類パラメータを定義したあと、ポリシー マップを使用して、これらの分類済みフローにトラフィック パラメータを適用します。例では、トラフィック ジェネレータからのフローには、40 Mbpsの帯域幅および40パケットのキュー デプスを割り当てています。ループバック間のトラフィックには、10 Mbpsの帯域幅を割り当てています。

  • キュー デプスとは、特定のクラスに属するパケットを保管できる数であり、この限界を超えるとパケットが廃棄されます。デフォルト値は64です(これは最大キュー デプスでもあります)。

  • 各クラスのトラフィック パラメータを定義したあと、次のコマンドを使用して、VC単位でCBWFQを適用します。service-policy [input|output] policy-map-name.

  • 定義されたクラスのどれにもマッチしないトラフィックには、ポリシー マップで定義されるデフォルトのクラス マップ(class default)が使用されます。分類されなかったトラフィックはすべて、このデフォルト クラスで定義されるパラメータを適用されます。例では、通常のWFQを設定しています。

  • この設定例では、VCに対してCBWFQを適用していますが、PVCバンドルにCBWFQを使用することもできます。さらに、(キュー リミットに達したときの)廃棄メカニズムとして、Weighted Random Early Discard(WRED)をCBWFQに関連づけることもできます。
重要な注意事項:

以下に説明する設定作業を行う前に、VC上のトラフィックを区別するためのクラスを作成し、それらを含むポリシー マップを定義する必要があります。ルータ上に定義できるクラスと同数(最大64個)までのクラスに、クラス ポリシーを設定できます。ただし、1つのポリシー マップに含まれるすべてのクラスに割り当てるVC帯域幅の合計が、そのVCで使用可能な帯域幅の75%を超えることはできません。

CBWFQは最低限の帯域保証を提供するので、サービス クラスがUBRおよびUBR+以外のVCに、CBWFQ を適用できます。

UBRおよびUBR+ VCには、per-VC WFQおよびCBWFQを適用することはできません。これらのサービス クラスは、最低限の帯域を保証しないベスト エフォート型のクラスだからです。VCに対してCBWFQをイネーブルにすると、サービス ポリシーの一部分として設定されているすべてのクラスが、均等化キューイング システムにインストールされます。

ATM VCにサービス ポリシーを適用し、そのポリシーにParallel Express Forwarding(PXF)対応でない機能が含まれている場合、パケットは他のスイッチング パスを使用します。show pxf acc summ コマンドを実行し、[output feature]の増大をチェックしてください。

    router#show pxf acc sum
                      Pkts             Dropped   RP Processed             Ignored
                     Total                 242      328395045                   0 
    10 second averages: PXF complex busy:       28%  PXF read pipeline full:   0% 
    PXF Statistic:
          Packets RP -> PXF:
              switch ip:                       0
              switch raw:              556612940
              qos fastsend:                    0
              qos enqueue:                     0
          Total:                       556612940 
    Packets PXF -> RP:
              qos pkts:                        0
              fast pkts:               228217649
              drops: total                   242
                "    no route               :         242
              punts: total             328395045
                "    not IP                 :         597
                "    IP options             :         676
                "    CEF no adjacency       :      186770
                "    CEF receive            :      265306
                "    output feature         :   327916956 

7200ルータの高度なCBWFQ設定

Cisco IOSバージョン12.1(5)E、12.1(5)T以上が稼働しているCisco 7200ルータでは、マップ クラスをグループ化して、より複雑なクラス マップを形成することができます。

さらに、クラス マップ パラメータに論理演算を関連づけることもできます(それによって、トラフィックがクラスにマッチしているかどうかを判別できます)。

この概念を具体的に説明するため、次にクラス マップの例を示します。

高度なCBWFQ設定
 class-map match-all ixia
   description traffic from Ixia 
   match input-interface FastEthernet1/0 
 class-map match-all ftp1 
   description ftp traffic initiated by the traffic generator 
   match class-map ixia 
   match class-map ftp2 
 class-map match-all ftp2 
   match access-group 103 
 class-map match-any test 
   match access-group 102    
   match input-interface Ethernet0/0 
 ! 
 access-list 103 permit tcp any any eq ftp    
 ! 
 access-list 102 permit ip host 10.1.1.1 any

 

match-allとmatch-anyの相違点は、次のとおりです。

  • match-all: 関連するすべての条件が確認された場合に、フローがクラス マップに対応づけられます。
     
  • match-any: (必ずしもすべての条件ではなく)関連するいずれかの条件が確認された場合に、フローがクラス マップに対応づけられます。
クラス マップには、設定済みの別のクラス マップを含めることができます。この例では、クラス マップixiaおよびクラス マップftp2で定義されているすべての条件にフローがマッチする場合、そのフローはftp1に対応づけられます。

showコマンド

show policy-map interface atm x/y[.z]- このコマンドを使用すると、キュー単位の統計情報(廃棄など)を表示できます。シスコのモジュラ式Quality of Service(QoS;サービス品質)CLI(コマンドライン インターフェイス)(MQC)を使用して作成したサービス ポリシーの結果をモニタする際、このコマンドが役立ちます。このコマンド出力の詳しい解釈方法については、「show policy-map interfaceで出力されるパケット カウンタ」を参照してください。

          7200#
 show policy-map interface atm 2/0.130 
            ATM2/0.130: VC 1/130 - output : mypol 
             Weighted Fair Queueing 
               Class ixia 
                 Output Queue: Conversation 264 
                   Bandwidth 40000 (kbps) Packets Matched 0 Max Threshold 40(packets) 
                   (discards/tail drops) 0/0 
               Class loopbacks 
                 Output Queue: Conversation 265 
                   Bandwidth 10000 (kbps) Packets Matched 0 Max Threshold 64(packets) 
                   (discards/tail drops) 0/0 
               Class class-default 
                 Output Queue: Conversation 266 
                   Bandwidth 0 (kbps) Packets Matched 0 Max Threshold 64 (packets) 
                   (discards/tail drops) 0/0

:2タイプの廃棄については、以下の説明を参照してください。

    • Discards: このキューからの廃棄パケットの合計。
    • Tail Drops: もう一方のキューにWFQシーケンス番号が小さい着信パケットが入っていて、なおかつWFQシステムがパケット数max-queue-limitに達した場合にのみ、このキューから廃棄されたパケット数。

show policy-map interface atm x/y[.z] vc [vcd | vpi/vci] - このコマンドを使用すると、より具体的にVCを特定することができます。

          7200#show policy-map interface atm 2/0.130 vc 1/130 
            ATM2/0.130: VC 1/130 - output : mypol 
             Weighted Fair Queueing 
               Class ixia 
                 Output Queue: Conversation 264 
                   Bandwidth 40000 (kbps) Packets Matched 0 Max Threshold 40(packets) 
                   (discards/tail drops) 0/0 
               Class loopbacks 
                 Output Queue: Conversation 265 
                   Bandwidth 10000 (kbps) Packets Matched 0 Max Threshold 64(packets) 
                   (discards/tail drops) 0/0 
               Class class-default 
                 Output Queue: Conversation 266 
                   Bandwidth 0 (kbps) Packets Matched 0 Max Threshold 64 (packets) 
                   (discards/tail drops) 0/0

そのほかにも、 show class-map policy-map classなどのコマンドを使用して、マップ クラスについての詳細情報を表示できます。


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