Calidad de servicio (QoS) : Marcación de paquetes QoS

Comparación de los comandos bandwidth y priority de una política de Calidad de Servicio (QoS)

20 Mayo 2008 - Traducción manual
Otras Versiones: PDFpdf | Traducción Automática (31 Julio 2013) | Inglés (19 Abril 2005) | Comentarios

Contenidos

Introducción
Requisitos previos
     Requisitos
     Componentes utilizados
     Convenciones
Resumen de diferencias
Configuración del comando bandwidth
Configuración del comando priority
¿Qué clases de tráfico pueden utilizar ancho de banda en exceso?
¿Cómo se asigna el ancho de banda sin utilizar?
Uso del comando police para establecer un valor máximo
Información sobre el valor de ancho de banda disponible
Discusiones relacionadas de la comunidad de soporte de Cisco
Información relacionada

Introducción

Los comandos bandwidth y priority definen acciones que pueden aplicarse en una correspondencia de políticas de interfaz de línea de comandos de calidad de servicio modular (MQC), que se aplica a una interfaz, subinterfaz o circuito virtual (VC) mediante el comando service-policy. Específicamente, estos comandos ofrecen una garantía de ancho de banda a los paquetes que coinciden con los criterios para una clase de tráfico. Sin embargo, los dos comandos cuentan con importantes diferencias funcionales en esas garantías. Esta nota técnica explica estas diferencias y cómo se distribuye el ancho de banda sin utilizar de una clase a los flujos que coinciden con otras clases.

Requisitos previos

Requisitos

No hay requisitos específicos para este documento.

Componentes utilizados

Este documento no tiene restricciones específicas en cuanto a versiones de software y de hardware.

La información que contiene este documento se ha creado a partir de los dispositivos en un ambiente de laboratorio específico. Todos los dispositivos que se utilizan en este documento se pusieron en funcionamiento con una configuración despejada (predeterminada). Si su red está en producción, asegúrese de haber entendido el impacto que pueda tener cualquier comando.

Convenciones

Para obtener más información sobre las convenciones del documento, consulte las Convenciones sobre consejos técnicos de Cisco.

Resumen de diferencias

Esta tabla enumera las diferencias funcionales entre los comandos bandwidth y priority:

Función

Comando bandwidth

Comando priority

Garantía de ancho de banda mínimo

Garantía de ancho de banda máximo

No

Vigilante incorporado

No

Proporciona latencia baja

No

Además, los comandos bandwidth y priority están diseñados para cumplir diferentes objetivos de la política de Calidad de Servicio (QoS). Esta tabla enumera estos objetivos diferentes:

Aplicación

Comando bandwidth

Comando priority

Administración del ancho de banda para los enlaces WAN

En cierta medida

Administrar el retraso y las variaciones en el retraso (fluctuación)

No

Mejorar el tiempo de respuesta de la aplicación.

No

Incluso con interfaces rápidas, la mayoría de las redes aún necesitan un sólido modelo de administración de Calidad de Servicio (QoS) para encargarse de manera eficaz de los puntos de congestión y de los cuellos de botella que inevitablemente ocurren debido a una discrepancia de velocidad o a los patrones de tráfico distintos. Las redes en el mundo real poseen recursos limitados y cuellos de botella de recursos por lo que necesitan políticas de QoS para asegurar la asignación correcta de recursos.

Configuración del comando bandwidth

La Guía de configuración de Cisco IOS® describe el comando bandwidth como la "cantidad de ancho de banda, en Kbps, que se asignará a la clase... Para especificar o modificar el ancho de banda asignado a una clase que pertenece a una asignación de políticas".

Observe el significado de estas definiciones.

El comando bandwidth ofrece una garantía de ancho de banda mínimo durante la congestión. Existen tres formas de la sintaxis del comando, como se ilustra en esta tabla:

Sintaxis del comando

Descripción

bandwidth {Kbps}

Especifica la asignación del ancho de banda en velocidad de bits.

bandwidth percent {value}

Especifica la asignación del ancho de banda como un porcentaje de la velocidad de enlace subyacente.

bandwidth remaining percent {value}

Especifica la asignación del ancho de banda como un porcentaje del ancho de banda que no se ha asignado a otras clases.

Nota: El comando bandwidth define un comportamiento, que es una garantía de ancho de banda mínimo. Para implementar este comportamiento, no todas las plataformas de enrutadores de Cisco utilizan la Colocación en cola equilibrada ponderada (WFQ) como el algoritmo subyacente. Para obtener más información, consulte ¿Por qué utilizar CBWFQ?

Configuración del comando priority

La Guía de configuración de Cisco IOS describe el comando priority como un comando que reserva "una cola prioritaria con una cantidad específica de ancho de banda disponible para el tráfico CBWFQ... para dar prioridad a una clase de tráfico basada en la cantidad de ancho de banda disponible en una política de tráfico". A continuación, explicaremos el significado de estas definiciones.

Se crea una cola prioritaria con el conjunto de comandos siguiente:

Router(config)# policy-map policy-name

Router(config-pmap)# class class-name

Router(config-pmap-c)# priority kpbs [bytes]

Durante condiciones de congestión, se garantiza a la clase de tráfico un ancho de banda igual a la velocidad especificada (recuerde que las garantías de ancho de banda sólo son un problema cuando una interfaz está congestionada). Es decir, el comando priority ofrece una garantía de ancho de banda mínimo.

Además, el comando priority implementa una garantía de ancho de banda máximo. Internamente, la cola prioritaria utiliza una cubeta con fichas que mide la carga ofrecida y garantiza que el flujo de tráfico corresponde a la velocidad configurada. Sólo el tráfico que se ajusta a la cubeta con fichas tiene garantizada la baja latencia. Se envía un exceso de tráfico si el enlace no está congestionado o se suprime si el enlace está congestionado. Para obtener más información, consulte ¿Qué es una cubeta con fichas?

El objetivo del regulador integrado es garantizar que el planificador de envío a cola atienda las otras colas. En la función de formación de cola prioritaria original de Cisco, que utiliza los comandos priority-group y priority-list, el planificador siempre atendía a la cola de mayor prioridad en primer lugar. En casos extremos, las colas de menor prioridad se atendían rara vez y, efectivamente, se las privó de ancho de banda.

El beneficio real del comando priority y la diferencia principal del comando bandwidth es cómo ofrece una prioridad a la eliminación de la cola estricta para proporcionar un límite en la latencia. La Guía de configuración de Cisco IOS describe este beneficio de la siguiente manera: "Una cola de prioridad estricta (PQ) permite que datos sensibles al retraso, tales como voz, se quiten de la cola y se envíen antes de que los paquetes de otras colas se quiten de la cola." Observemos lo que esto significa.

Cada interfaz del enrutador mantiene estos dos conjuntos de colas:

Cola

Ubicación

Métodos de almacenamiento en cola

Se aplican políticas de servicio

Comando a ajustar

Cola de hardware o anillo de transmisión

Adaptador de puerto o módulo de red

Sólo FIFO

No

tx-ring-limit

Cola de capa 3

Sistema de procesamiento de capa 3 o búferes de interfaz

CBWFQ, LLQ, WFQ basado en flujos

Varía con el método para colocación en cola. Use el comando queue-limit con una clase de ancho de banda.

En la tabla anterior se puede observar que la política de servicio se aplica sólo a paquetes en la cola de Capa 3.

La eliminación de la cola estricta se refiere al planificador de colas que presta servicio a la cola prioritaria y que primero reenvía sus paquetes al anillo de transmisión. El anillo de transmisión es la última parada antes de los medios físicos.

En la siguiente figura, el anillo de transmisión se ha configurado para sostener cuatro paquetes. Si ya hay tres paquetes en el anillo, como mucho podemos ponernos en la cuarta posición de la cola y esperar a que se vacíen los otros tres. De esta forma, el mecanismo de Colocación en Low Latency Queuing (LLQ) simplemente mueve los paquetes al final de la cola "primero en entrar, primero en salir" (FIFO) del nivel del controlador en el anillo de transmisión.

priorityvsbw1.jpg

Utilice el comando tx-ring-limit para adaptar el tamaño del anillo de transmisión a un valor no predeterminado. Cisco recomienda ajustar el anillo de transmisión al transmitir tráfico de voz. Consulte el módulo de la función de colocación en Low Latency Queuing.

El establecimiento de la prioridad del tráfico tiene especial importancia para las aplicaciones interactivas basadas en transacciones y sensibles al retraso. A fin de minimizar el retraso y la fluctuación, los dispositivos de red deben poder prestar servicio a los paquetes de voz a medida que llegan; es decir, de manera estrictamente prioritaria. Nada que carezca de prioridad estricta funciona bien para la voz. A menos que los paquetes de voz se quiten de la cola inmediatamente, cada salto introducirá más retraso.

La Unión Internacional de Telecomunicaciones (ITU) recomienda un retraso unidireccional de extremo a extremo máximo de 150 milisegundos. Sin una eliminación de cola inmediata en la interfaz del enrutador, un único salto del enrutador puede acarrear la mayor parte de este presupuesto de retraso. Para obtener más información, consulte los consejos técnicos de calidad de voz.

Nota: Con ambos comandos, el valor de Kbps debe tener en cuenta la sobrecarga de la Capa 2. Es decir, si se aplica una garantía a una clase, dicha garantía se aplica al rendimiento de la Capa 2. Para obtener más información, consulte ¿Qué bytes se cuentan en el almacenamiento en cola de CoS de IP a ATM? y ¿Por qué se usa LLQ?

¿Qué clases de tráfico pueden utilizar ancho de banda en exceso?

Si bien las garantías de ancho de banda que proporcionan los comandos bandwidth y priority se han descrito con palabras tales como "reservado" y "ancho de banda que se debe reservar", ninguno de los comandos implementa una verdadera reserva. En otras palabras, si una clase de tráfico no utiliza su ancho de banda configurado, el ancho de banda sin utilizar se comparte entre las otras clases.

El sistema de envío a cola impone una excepción importante de clase prioritaria a esta regla. Tal como se observa arriba, la carga ofrecida de una clase de prioridad es medida por el regulador de tráfico. Durante condiciones de congestionamiento, una clase de prioridad no puede utilizar ningún ancho de banda en exceso.

Esta tabla describe cuándo una clase de ancho de banda y una clase de prioridad pueden utilizar ancho de banda en exceso:

Comando

Congestión

Sin congestión

Comando bandwidth

Permitido para exceder la velocidad asignada.

Permitido para exceder la velocidad asignada.

Comando priority

Cisco IOS mide los paquetes y aplica un sistema de medición del tráfico por medio de una cubeta con fichas. Se regulan los paquetes coincidentes a la velocidad en bps configurada y todo paquete excedente se descarta.

La clase puede exceder su ancho de banda configurado.

Nota: Una excepción a estas pautas para LLQ es Frame Relay en el enrutador Cisco 7200 y otras plataformas del procesador de conmutación sin ruta (RSP). La implementación original de LLQ sobre Frame Relay en estas plataformas no permitía que las clases de prioridad excedieran la velocidad configurada durante periodos de no congestión. La versión 12.2 de Cisco IOS de elimina esta excepción y garantiza que los paquetes no conformes sólo se eliminan si hay congestión. Además, los paquetes más pequeños que el tamaño de fragmentación FRF.12 ya no se envían a través del proceso de fragmentación, lo que reduce la utilización de la CPU.

En lo expuesto anteriormente, es importante comprender que dado que las clases de prioridad son reguladas durante condiciones de congestión, no se les asigna ningún ancho de banda restante de las clases de ancho de banda. Así, el remanente del ancho de banda se comparte entre todas las clases de ancho de banda y clases predeterminadas.

¿Cómo se asigna el ancho de banda sin utilizar?

Esta sección explica cómo el sistema de colas distribuye el ancho de banda restante. Aquí se muestra cómo la descripción general de funciones de la colocación en cola equilibrada y ponderada en función de la clase describe el mecanismo de colocación: "Si está disponible un ancho de banda en exceso, éste se divide entre las clases de tráfico en proporción a sus anchos de banda configurados. Si no se asigna todo el ancho de banda, la parte restante se asigna proporcionalmente entre las clases, según el ancho de banda que tienen configurado". Veamos dos ejemplos.

En el primer ejemplo, policy-map foo garantiza un 30 por ciento de ancho de banda para clase BAR y un 60 por ciento para clase BAZ.

policy-map foo
   class bar
     bandwidth percent 30
class baz
bandwidth percent 60

Si aplica esta política al enlace de 1 Mbps, significa que se garantizan 300 Kbps a la clase BAR y 600 Kbps a la clase BAZ. Cabe destacar que se dejan 100 Kbps para la clase predeterminada. Si la clase predeterminada no los necesita, los 100 Kbps sin utilizar estarán disponibles para que los utilicen las clases BAR y BAZ. Si ambas clases necesitan el ancho de banda, lo compartirán en proporción a las velocidades configuradas. En esta configuración, la relación de USO compartido es de 30:60 o 1:2.

La siguiente configuración de ejemplo contiene tres asignaciones de políticas: BAR, BAZ y POLI. En la asignación de políticas denominada BAR y en la denominada BAZ, el ancho de banda se especifica por porcentaje. Sin embargo, en la asignación de políticas denominada POLI, el ancho de banda se especifica en Kbps.

Recuerde que las asignaciones de clases ya deberían haberse creado antes de que se creara las asignaciones de políticas.

  policy-map bar
class voice
priority percent 10
class data
bandwidth percent 30
class video
bandwidth percent 20
policy-map baz
class voice
priority percent 10
class data
bandwidth remaining percent 30
class video
bandwidth remaining percent 20
policy-map poli
class voice
class data
bandwidth 30
class video
bandwidth 20

Nota: El comando bandwidth remaining percent se presentó en la versión 12.2 (T) de Cisco IOS. Consulte Colocación en Low Latency Queuing con el soporte del porcentaje de prioridad para obtener una descripción más detallada del comando bandwidth.

Uso del comando police para establecer un valor máximo

Si una clase de ancho de banda o de prioridad no debe exceder su ancho de banda asignado durante periodos en los que no hay congestión, puede combinar el comando priority con el comando police. Esta configuración impone una velocidad máxima que siempre está activa en la clase. La elección de configurar una sentencia police en esta configuración depende del objetivo de la política.

Información sobre el valor de ancho de banda disponible

Esta sección explica cómo el sistema de colas deriva el valor de ancho de banda disponible, como se muestra en el resultado de los comandos show interface o show queueing.

Hemos creado esta asignación de políticas llamada leslie:

7200-16# show policy-map leslie
  Policy Map leslie
    Class voice
      Weighted Fair Queueing
            Strict Priority
            Bandwidth 1000 (kbps) Burst 25000 (Bytes)
    Class data
      Weighted Fair Queueing
            Bandwidth 2000 (kbps) Max Threshold 64 (packets)

Luego, creamos un Circuito virtual permanente (PVC) ATM, lo asignamos a la categoría de servicio ATM de velocidad binaria variable en tiempo real y configuramos una velocidad de celda sostenida en 6 Mbps. A continuación, aplicamos la asignación de políticas al PVC mediante el comando service-policy output leslie.

7200-16(config)# interface atm 4/0.10 point
7200-16(config-subif)# pvc 0/101 

7200-16(config-if-atm-vc)# vbr-nrt 6000 6000 
7200-16(config-if-atm-vc)# service-policy output leslie

El comando show queueing interface atm muestra "Available Bandwidth 1500 kilobits/sec."

7200-16# show queueing interface atm 4/0.10
  Interface ATM4/0.10 VC 0/101
  Queueing strategy: weighted fair
  Output queue: 0/512/64/0 (size/max total/threshold/drops)
     Conversations  0/0/128 (active/max active/max total)
     Reserved Conversations 1/1 (allocated/max allocated)
     Available Bandwidth 1500 kilobits/sec

Observemos cómo se deriva este valor:

  1. 6 Mbps es la velocidad de célula sostenida (SCR). De manera predeterminada, el 75 por ciento es reservable:

    0.75 * 6000000 = 4500000
  2. 3000 Kbps ya son utilizados por las clases de voz y datos:

    4500000 - 3000000 = 1500000 bps
  3. El ancho de banda disponible es de 1500000 bps.

El valor máximo de ancho de banda reservable predeterminado del 75 por ciento está diseñado para dejar suficiente ancho de banda para la sobrecarga de tráfico, como las actualizaciones del protocolo de ruteo y señales de mantenimiento de la Capa 2. También cubre la sobrecarga de la Capa 2 para los paquetes que coinciden con las clases de tráfico definidas o con la clase predeterminada. Ahora puede aumentar el valor máximo de ancho de banda reservable en los PVC de ATM utilizando el comando max-reserved-bandwidth. Para conocer las versiones de IOS compatibles y obtener más información, consulte Comprensión del comando max-reserved-bandwidth en los PVC de ATM.

En los PVC de Frame Relay, los comandos bandwidth y priority calculan la cantidad total de ancho de banda disponible de uno de estos modos:

  • Si no se configura una Velocidad de la información comprometida (minCIR) mínima aceptable, la CIR se divide en dos.

  • Si hay una minCIR configurada, la configuración de minCIR se usará en el cálculo. Todo el ancho de banda del índice anterior puede ser asignado a clases de ancho de banda y de prioridad.

Por lo tanto, el comando max-reserved-bandwidth no es soportado en los PVC de Frame Relay, aunque debería asegurarse de que la cantidad de ancho de banda configurada sea suficiente para acomodar la sobrecarga de la Capa 2. Para obtener más información, consulte Configuración de CBWFQ en PVC de Frame Relay.


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