Качество обслуживания (QoS) : QoS Packet Marking

Сравнение команд bandwidth и priority политик службы QoS

21 мая 2008 - Перевод, выполненный профессиональным переводчиком
Другие версии: PDF-версия:pdf | Машинный перевод (28 июля 2013) | Английский (19 апреля 2005) | Отзыв

Содержание

Общие сведения
Предварительные условия
      Требования
      Используемые компоненты
      Условные обозначения
Основные различия
Настройка параметров команды bandwidth
Настройка параметров команды priority
Какие классы трафика могут использовать дополнительную пропускную способность?
Как распределяется неиспользуемая пропускная способность?
Использование команды police для задания максимальной пропускной способности
Основные сведения о значении доступной пропускной способности
Связанные обсуждения сообщества поддержки Cisco
Дополнительные сведения

Общие сведения

Команды bandwidth и priority определяют действия, которые могут выполняться в рамках схемы политик модульного качества в интерфейсе командной строки (MQC), которая применяется к какому-либо интерфейсу, субинтерфейсу или виртуальному каналу (VC) с помощью команды service-policy. В частности, эти команды обеспечивают гарантии пропускной способности пакетам, соответствующим критериям класса трафика. Однако гарантии, предоставляемые этими двумя командами, имеют важные функциональные различия. Эти различия объясняются в данных технических примечаниях, которые также содержат сведения о распределении неиспользованной пропускной способности какого-либо класса между потоками данных, соответствующих другим классам.

Предварительные условия

Требования

Для данного документа нет особых требований.

Используемые компоненты

Сведения, содержащиеся в данном документе, не ограничены определенными версиями программного и аппаратного обеспечения.

Сведения для данного документа были получены на тестовом оборудовании в специально созданных лабораторных условиях. При написании данного документа использовались только данные, полученные от устройств с конфигурацией по умолчанию. При работе с реально функционирующей сетью необходимо полностью осознавать возможные результаты использования всех команд.

Условные обозначения

Дополнительные сведения об условных обозначениях см. в разделе "Технические рекомендации Cisco. Условные обозначения".

Основные различия

В нижеприведенной таблице содержатся функциональные различия между командами bandwidth и priority.

Функция

Команда bandwidth

Команда priority

Минимальная гарантированная пропускная способность

Да

Да

Максимальная гарантированная пропускная способность

Нет

Да

Встроенный ограничитель скорости

Нет

Да

Обеспечение малого времени запаздывания

Нет

Да

Кроме того, команды bandwidth и priority могут использоваться службой политики качества обслуживания (QoS) для различных целей. Эти цели представлены в нижеследующей таблице.

Применение

Команда bandwidth

Команда priority

Управление пропускной способностью каналов WAN

Да

Иногда

Управление запаздыванием и его изменением (дрожанием)

Нет

Да

Уменьшение времени отклика приложений

Нет

Да

Даже при наличии высокоскоростных интерфейсов большинство сетей все еще нуждаются в сильной модели управления QoS для эффективной работы с точками перегрузки и узкими местами в сети, которые неизбежно возникают из-за разности скоростей передачи данных или отличий моделей трафика. Реальные сети имеют ограниченные ресурсы и в них существуют узкие места, поэтому они нуждаются в политиках QoS для оптимального распределения ресурсов.

Настройка параметров команды bandwidth

В руководствах по настройке операционной системы Cisco IOS® команда bandwidth определяется как "величина пропускной способности, измеряемая в Кбит/с и назначаемая классу. . . Для задания или изменения величины пропускной способности, выделенной классу, принадлежащему к какой-либо схеме политики".

Обратите внимание на смысл этого определения.

Команда bandwidth обеспечивает минимальную гарантированную пропускную способность при перегрузке сети. Существует три формы записи синтаксиса этой команды (см. нижеследующую табл.):

Синтаксис команды

Описание

bandwidth {Кбит/с}

Задает распределение пропускной способности, выраженной в виде значения скорости передачи данных в бит/сек.

bandwidth percent {значение}

Определяет значение распределения пропускной способности, выраженной в процентах от номинальной скорости канала.

bandwidth remaining percent {значение}

Определяет значение распределения пропускной способности, выраженной в процентах от пропускной способности, которая не распределена для других классов.

Примечание. Команда bandwidth определяет минимальную гарантированную пропускную способность. Не все платформы маршрутизаторов Cisco используют постановку в очередь на основе предварительного анализа (WFQ) в качестве основного алгоритма для реализации такого поведения. Дополнительные сведения см. в разделе "Причины, по которым используется технология CBWFQ?"

Настройка параметров команды priority

В руководствах по настройке операционной системы Cisco IOS команда priority описывается как команда, предназначенная для резервирования "приоритетной очереди с определенной величиной доступной пропускной способности для трафика CBWFQ… обеспечивая приоритет классу трафика, основываясь на величине доступной пропускной способности в рамках какой-либо политики трафика". Ниже дается объяснение этого определения.

Приоритетную очередь можно создать с помощью следующего набора команд:

Router(config)# policy-map policy-name
 
Router(config-pmap)# class class-name
 
Router(config-pmap-c)# priority kpbs [bytes]

Классу трафика в условиях перегрузки гарантируется пропускная способность, равная указанной скорости. Напомним, что гарантии пропускной способности являются критически важными только в том случае, когда интерфейс перегружен. Другими словами, команда priority обеспечивает минимальную гарантированную пропускную способность.

Кроме того, команда priority обеспечивает реализацию гарантии максимальной полосы пропускания. Внутренняя структура приоритетной очереди использует алгоритм «маркерного ведра», с помощью которого измеряюется фактическая нагрузка и гарантируюется, что поток данных будет соответствовать установленной скорости. Минимальная задержка гарантируется только для трафика, который соответствуетс алгоритму «маркерного ведра». Любой дополнительный трафик передается только в случае, если канал не перегружен, иначе этот трафик игнорируется. Дополнительные сведения см. в разделе "Что такое алгоритм «маркерного ведра»?".

Целью встроенного ограничителя скорости является обеспечение обслуживания других очередей с помощью планировщика постановки в очередь. В функции постановки в приоритетную очередь, определяемой компанией Cisco, используются команды priority-group и priority-list, а планировщик всегда обслуживает первой очередь с наивысшим приоритетом. В предельных ситуациях очереди с более низким приоритетом обслуживаются редко и фактически испытывают недостаток пропускной способности.

Существенное преимущество команды priority и ее главное отличие от команды bandwidth заключаются в реализации строгого приоритета удаления из очереди для обеспечения предельного значения по задержке. Это преимущество описано в руководстве по конфигурации операционной системы Cisco IOS следующим образом: "Очередь со строгим приоритетом (PQ) позволяет извлекать из очереди данные чувствительные к задержке (например, голосовые данные) и отправлять их до того, как будут извлечены пакеты в других очередях". Давайте рассмотрим, что это означает.

Каждый интерфейс маршрутизатора поддерживает работу со следующими двумя наборами очередей:

Очередь

Расположение

Методы постановки в очередь

Применение политик обслуживания

Команда для настройки

Очередь аппаратных ресурсов или кольцо передачи

Адаптер порта или сетевой модуль

только FIFO

Нет

tx-ring-limit

Очередь третьего уровня

Процессорная система третьего уровня или буферы интерфейса

WFQ на основе потоков, CBWFQ, LLQ

Да

Зависит от метода постановки в очередь. Используйте команду queue-limit с любым классом пропускной способности.

Из приведенной выше таблицы видно, что политика обслуживания применяется только к пакетам в очереди третьего уровня.

Строгое удаление из очереди определяется планировщиком очереди, обслуживающим приоритетную очередь и прежде всего отправляющим в кольцо передачи ее пакеты. Кольцо передачи является конечным пунктом перед передачей данных в физическую среду.

На следующем рисунке показана конфигурация кольца передачи, позволяющая удерживать четыре пакета. Если три пакета уже находятся в этом кольце, то наилучшим решением будет постановка пакета в четвертое положение и ожидание освобождения трех других положений. Таким образом, механизм очереди с низкой задержкой (LLQ) просто переносит пакеты в конец очереди на уровне драйвера кольца передачи, формирующейся по принципу FIFO (первым прибыл, первым обслужен).

priorityvsbw1.jpg

Используйте команду tx-ring-limit для задания размеру кольца передачи значения отличающегося от значения по умолчанию. Компанией Cisco рекомендуется настраивать кольцо передачи при передаче речевого трафика. Дополнительные сведения см. в разделе Модуль с малой задержкой постановки в очередь.

Расстановка приоритетов для трафика очень важна для чувствительных к задержке интерактивных приложений на основе транзакций. Чтобы минимизировать задержку и дрожание, сетевые устройства должны уметь обрабатывать голосовые пакеты на момент их поступления, или, иначе говоря, строго приоритетным образом. Ничто кроме строго приоритета не работает хорошо для голосовых данных. Если голосовые пакеты не будут немедленно извлекаться из очереди, каждый сетевой сегмент будет вносить дополнительную задержку.

В соответствии с рекомендациями международного союза электросвязи (ITU) максимально допустимой считается односторонняя задержка сквозного соединения, равная 150 мс. Без немедленного извлечения пакетов из очереди на интерфейсе маршрутизатора, сетевой сегмент маршрутизатора может стать причиной большей части суммарной задержки. Дополнительные сведения см. в разделе "Советы по улучшению качества передачи голосовых данных".

Примечание. Для обеих команд при определении значения скорости передачи данных в Кбит/с следует принимать во внимание размер заголовков пакетов второго уровня. Иначе говоря, если гарантия предоставлена какому-либо классу, то эта гарантия относится к пропускной способности второго уровня. Дополнительные сведения см. в разделах "Какие байты подсчитываются в IP-протоколе для постановки в очередь CoS ATM?" и "Причины использования LLQ?".

Какие классы трафика могут использовать дополнительную пропускную способность?

Несмотря на то, что гарантии пропускной способности, обеспеченные командами bandwidth и priority, определены такими словами как "резервный" и "выделенная полоса пропускания", в действительности ни одна команда не выполняет резервирование в истинном значении этого слова. Другими словами, если класс трафика не использует выделенную полосу пропускания, то любая неиспользованная полоса пропускания распределяется между другими классами.

Система постановки в очередь определяет важное исключение в этом правиле с помощью приоритетного класса. Как уже упоминалось, фактическая нагрузка приоритетного класса измеряется ограничителем скорости трафика. Во время перегрузок приоритетный класс не может использовать любую дополнительную пропускную способность.

В нижеследующей таблице содержатся сведения о возможности использования дополнительной пропускной способности классом пропускной способности и приоритетным классом.

Команда

Перегрузка

Перегрузка отсутствует

bandwidth

Разрешено превышать назначенную скорость.

Разрешено превышать назначенную скорость.

priority

Cisco IOS оценивает пакеты и использует систему измерения трафика с помощью алгоритма «маркерного ведра». Для удовлетворяющих алгоритму пакетов устанавливается ограничение скорости (бит/с) в соответствии с выбранными настройками, а любые избыточные пакеты отбрасываются.

Класс может превысить выделенную для него полосу пропускания.

Примечание.  Исключением из этих рекомендаций для механизма очереди с низкой задержкой (LLQ) является технология Frame Relay на маршрутизаторе Cisco 7200 и других платформах, не использующих процессор маршрутизации и коммутации (RSP). Исходная реализация LLQ через Frame Relay на этих платформах не допускает превышение настроенной скорости классами приоритета во время отсутствия перегрузки. Операционная система Cisco IOS Release 12.2 устраняет это исключение и гарантирует, что пакеты не соответствующие определенным требованиям будут игнорироваться при наличии перегрузки. Кроме того, пакеты, имеющие размер меньше, чем размер фрагментации FRF.12, больше не проходят через процесс фрагментации, что уменьшает нагрузку на центральный процессор.

Анализируя вышеприведенные сведения, важно понять, что, поскольку приоритетные классы обрабатываются политиками в условиях перегрузки, им не выделяется оставшаяся полоса пропускания классов пропускной способности. Таким образом, оставшаяся часть пропускной способности распределяется между всеми классами пропускной способности и классом по умолчанию.

Как распределяется неиспользуемая пропускная способность?

В данном подразделе объясняется механизм распределения любой остающейся неиспользованной пропускной способности с помощью системы постановки в очередь. Механизм перераспределения описывается в разделе "Обзор функции постановки в очередь с использованием весов на основе классов" следующим образом: "В случае доступности дополнительной пропускной способности, она будет разделена между классами трафика пропорционально выделенной полосе пропускания. Если распределена не вся пропускная способность, то оставшаяся часть пропорционально распределяется между классами на основе выделенной полосы пропускания. Рассмотрим два примера.

В первом примере policy-map foo гарантирует 30 % от полосы пропускания классу bar и 60 % от полосы пропускания классу baz.

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

Если эта политика применяется к каналу с пропускной способностью равной 1 Мбит/с, то это означает, что классу bar гарантируется скорость 300 Кбит/с, а классу baz — 600 Кбит/с. Важно отметить, что 100 Кбит/с остается для класса по умолчанию. Эта пропускная способность в 100 Кбит/с доступна для использования классами bar и buz, если она не нужна классу по умолчанию. Если обоим классам необходимо использовать эту пропускную способность, то они делят ее в заданной пропорции. В этой конфигурации коэффициент распределения равен 30:60 или 1:2.

Следующий пример настройки содержит три схемы политик — bar, baz и poli. В схемах политик bar и baz пропускная способность задается в процентах. Однако в схеме политик, называемой poli, пропускная способность задается в Кбит/с.

Не забывайте о том, что схемы классов уже должны существовать до создания схем политик.

 
 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

Примечание. В операционной системе Cisco IOS Release 12.2(T) добавлена команда bandwidth remaining percent. Дополнительные сведения о команде bandwidth содержатся в разделе Обеспечение малой задержки постановки в очередь с помощью команды priority percentage.

Использование команды police для задания максимальной пропускной способности

Если значение пропускной способности или приоритетного класса не должны превышать заданного порога при отсутствии перегрузок, то команды priority и police можно использовать одновременно. Эта настройка задает максимальную скорость передачи данных, которая всегда применяется к классу. Выбор варианта настройки инструкции police в этой конфигурации зависит от цели политики.

Основные сведения о значении доступной пропускной способности

В данном подразделе объясняется, каким образом система постановки в очередь извлекает значение доступной пропускной способности, которое отображается в выходных данных команд show interface или show queueing.

Для дальнейшего рассмотрения необходимо создать схему политик с именем 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)

Далее необходимо создать постоянный виртуальный канал ATM (PVC), назначить категорию обслуживания ATM с переменной скоростью передачи данных не в реальном масштабе времени и настроить среднюю скорость передачи ячеек равной 6 Мбит/с. Затем карту политик необходимо применить к постоянному виртуальному каналу с помощью команды 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

Результатом выполнения команды show queueing interface atm будет являться сообщение "Available Bandwidth 1500 kilobits/sec" ("Доступная пропускная способность равна 1500 Кбит/с").

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

Значение пропускной способности формируется следующим образом:

  1. 6 Мбит/сек - средняя скорость ячеек (SCR). По умолчанию резервируется 75 % от данного значения:

    0.75 * 6000000 = 4500000
    
  2. 3000 Кбит/с уже используется классами голоса и данных:

    4500000 - 3000000 = 1500000 bps
    
  3. Доступная пропускная способность составляет 1500000 бит/с.

Максимальное значение резервируемой пропускной способности по умолчанию выбирается равным 75 % для того, чтобы оставить достаточную пропускную полосу для служебного трафика (например, для обновлений протокола маршрутизации и поддержания в активном состоянии второго уровня). Сюда также входят служебные данные уровня 2 для пакетов, соответствующих определенным классам трафика или классу "класс по умолчанию". Теперь можно увеличить максимальное значение резервируемой пропускной способности на постоянных виртуальных каналах ATM, используя команду max-reserved-bandwidth. Сведения о поддерживаемых версиях операционной системы IOS и другую справочную информацию см. в разделе Основные сведения о команде max-reserved-bandwidth для постоянных виртуальных каналов ATM.

В постоянных виртуальных каналах Frame Relay команды bandwidth и priority рассчитывают общую величину доступной пропускной способности одним из следующих способов:

  • Если минимально допустимая согласованная скорость передачи данных (minCIR) не настроена, то эта скорость делится пополам.

  • Если значение minCIR задано, то оно используется в расчетах. Полная пропускная способность с вышеуказанной скоростью может быть назначена классам bandwidth и priority.

Таким образом, в постоянных виртуальных каналах Frame Relay команда max-reserved-bandwidth не поддерживается, однако следует убедиться в том, что заданная величина пропускной способности достаточно велика для того, чтобы вместить в себя служебные данные второго уровня. Дополнительные сведения см. в разделе "Настройка CBWFQ в постоянных виртуальных каналах Frame Relay".

Связанные обсуждения сообщества поддержки Cisco

В рамках сообщества поддержки Cisco можно задавать и отвечать на вопросы, обмениваться рекомендациями и совместно работать со своими коллегами.


Дополнительные сведения


Document ID: 10100