Verkeersbeleid en verkeersvorm om bandbreedte te beperken vergelijken

Inleiding

Dit document beschrijft de functionele verschillen tussen traffic shaping en traffic policing, die beide de uitvoersnelheid beperken.

Voorwaarden

Vereisten

Er zijn geen specifieke vereisten van toepassing op dit document.

Gebruikte componenten

Dit document is niet beperkt tot specifieke software- en hardware-versies.

De informatie in dit document is gebaseerd op de apparaten in een specifieke laboratoriumomgeving. Alle apparaten die in dit document worden beschreven, hadden een opgeschoonde (standaard)configuratie. Als uw netwerk live is, moet u zorgen dat u de potentiële impact van elke opdracht begrijpt.

Achtergrondinformatie

Dit document verduidelijkt de functionele verschillen tussen verkeersvorming en politiewerk. Beide beperken functioneel de verkeersoutput. Beide mechanismen gebruiken een token-emmer als verkeersmeter om de pakketsnelheid te meten. Voor meer informatie over token buckets, zie Wat is een token bucket

Politie versus vormgeving

Verkeerspolitie verspreidt uitbarstingen. Wanneer de verkeerssnelheid de geconfigureerde maximale snelheid bereikt, wordt overtollig verkeer weggelaten (of gemarkeerd). Het resultaat is een uitvoersnelheid die wordt weergegeven als een zaagtand met toppen en troggen. In tegenstelling tot politiewerk, behoudt verkeersvorming overtollige pakketten in een wachtrij en plant het overtollige voor latere transmissie in stappen van tijd. Het resultaat van verkeersvorming is een afgevlakte pakketuitvoersnelheid.

Het volgende diagram illustreert de belangrijkste verschillen tussen de twee verkeersopties.

Politie VS Shaping

Shaping impliceert het bestaan van een wachtrij en voldoende geheugen om vertraagde pakketten te bufferen, terwijl policing dat niet doet. Wachtrijen zijn een uitgaand concept; pakketten die een interface verlaten, worden in de wachtrij geplaatst en kunnen worden gevormd. Alleen politiewerk kan worden toegepast op inkomend verkeer op een interface. Zorg ervoor dat u voldoende geheugen hebt wanneer u vormgeving inschakelt. Bovendien vereist vormgeving een functie die planningen maakt voor latere verzending van vertraagde pakketten. Met deze planningsfunctionaliteit kunt u de vormgevingswachtrij in verschillende wachtrijen organiseren. Voorbeelden van deze functionaliteit zijn Class Based Weighted Fair Queuing (CBWFQ) en Low Latency Queuing (LLQ).

Selectiecriteria

De volgende tabel geeft de verschillen weer tussen vormgeving en politiewerk om u te helpen de juiste verkeersoplossing te kiezen.

* Hoewel de politie geen buffer toepast, is een geconfigureerd queuing mechanisme van toepassing op conforme pakketten die in de wachtrij moeten worden geplaatst terwijl ze wachten om te worden geserialiseerd op de fysieke interface.

Token-vernieuwingssnelheid

Een belangrijk verschil tussen vormgeven en politiewerk is de snelheid waarmee tokens worden aangevuld. Zowel shaping als policing gebruiken de token bucket metafoor. Een token-emmer zelf heeft geen teruggooi- of prioriteitsbeleid.

Met token bucket functionaliteit: 

• Tokens worden in een bepaald tempo in de emmer gestopt.

• Elk token geeft toestemming aan de bron om een bepaald aantal bits naar het netwerk te sturen.

• Om een pakket te verzenden, moet de verkeersregelaar een aantal tokens kunnen verwijderen dat gelijk is aan de representatie van de pakketgrootte.

• Als er niet genoeg tokens in de emmer zitten om een pakket te verzenden, wacht het pakket totdat de emmer voldoende tokens heeft (in het geval van een shaper), of het pakket wordt weggegooid of gemarkeerd (in het geval van een politieagent).

• De emmer zelf heeft een gespecificeerde capaciteit. Als de emmer vult tot capaciteit, worden nieuwe tokens die aankomen weggegooid en zijn ze niet beschikbaar voor toekomstige pakketten. Dus op elk moment is de grootste uitbarsting die een bron in het netwerk kan sturen ongeveer evenredig met de grootte van de emmer. Een token-emmer staat burstiness toe, maar begrenst het.

Het vormgeven van stappen van de token bucket op getimede intervallen die een bits per seconde (bps) waarde gebruiken. Een shaper gebruikt de volgende formule:

Tc = Bc/CIR (in seconds)

In deze vergelijking vertegenwoordigt Bc de gecommitteerde burst en CIR staat voor gecommitteerde informatiesnelheid. (Zie Framerelaisverkeersvorming configureren voor meer informatie.) De waarde van Tc definieert het tijdsinterval waarin u de Bc-bits verzendt om de gemiddelde snelheid van de CIR in seconden te behouden.

Het bereik voor Tc ligt tussen 10 ms en 125 ms. Met Distributed Traffic Shaping (DTS) op de Cisco 7500-serie is de minimale Tc 4 ms. De router berekent deze waarde intern op basis van de CIR- en Bc-waarden. Als Bc/CIR minder dan 125 ms is, gebruikt het de Tc berekend uit die vergelijking. Als Bc/CIR meer dan of gelijk is aan 125 ms, wordt een interne Tc-waarde gebruikt als Cisco IOS^® bepaalt dat de verkeersstroom stabieler kan zijn met een kleiner interval. Gebruik de opdracht verkeersvorm weergeven om te bepalen of uw router een interne waarde voor Tc gebruikt of de waarde die u op de opdrachtregel hebt geconfigureerd. De volgende voorbeelduitvoer van de opdracht Verkeersvorm weergeven wordt uitgelegd in Opdrachten weergeven voor de vormgeving van het framerelaisverkeer.

Verkeersuitvoer weergeven

Wanneer de overtollige burst (Be) is geconfigureerd voor een andere waarde dan 0, staat de shaper toe dat tokens worden opgeslagen in de emmer, tot Bc + Be. De grootste waarde die de token-emmer ooit kan bereiken, is Bc + Be en overflow-tokens worden weggelaten. De enige manier om meer dan Bc-tokens in de emmer te hebben, is om niet alle Bc-tokens te gebruiken tijdens één of meer Tc. Omdat de token-emmer elke Tc wordt aangevuld met Bc-tokens, kunt u ongebruikte tokens verzamelen voor later gebruik tot Bc + Be.

Daarentegen voegt class-based policing en rate-limiting tokens continu toe aan de emmer. In het bijzonder wordt het token-aankomstpercentage als volgt berekend:

(time between packets<which is equal to t-t1>* policer rate)/8 bits per byte

Met andere woorden, als de vorige aankomst van het pakket op t1 was en de huidige tijd t is, wordt de emmer bijgewerkt met t-t1 waarde van bytes op basis van de token aankomst tarief. 

Opmerking: Een verkeersregelaar gebruikt burstwaarden die in bytes zijn opgegeven en de vorige formule converteert van bits naar bytes.

Dit is een voorbeeld dat gebruikmaakt van een CIR (of policer rate) van 8000 bps en een normale burst van 1000 bytes:

Router(config)# policy-map police-setting 
Router(config-pmap)# class access-match 
Router(config-pmap-c)# police 8000 1000 conform-action transmit exceed-action drop 

De token buckets beginnen vol bij 1000 bytes. Als een pakket van 450 bytes arriveert, wordt het pakket conform omdat er voldoende bytes beschikbaar zijn in de token-emmer. De conforme actie (verzenden) wordt uitgevoerd door het pakket en 450 bytes worden verwijderd uit de token-emmer (en laten 550 bytes achter). Als het volgende pakket 0,25 seconden later arriveert, worden 250 bytes toegevoegd aan de token-emmer volgens de volgende formule:

(0.25 * 8000)/8

De berekening laat 700 bytes achter in de token-emmer. Als het volgende pakket 800 bytes is, overschrijdt het pakket en wordt de actie (drop) overschreden. Er worden geen bytes uit de token bucket gehaald.

verkeersvorming

Cisco IOS® ondersteunt de volgende methoden voor verkeersvorming:

• generieke verkeersvorming

• kaderrelaisverkeersvorming

• Klasse-gebaseerde vormgeving en gedistribueerde klasse-gebaseerde vormgeving

Alle verkeersvormingsmethoden zijn vergelijkbaar in de implementatie, hoewel hun opdrachtregelinterfaces (CLI's) enigszins verschillen en ze verschillende soorten wachtrijen gebruiken om verkeer dat wordt uitgesteld te bevatten en vorm te geven. Cisco raadt class-based shaping en distributed shaping aan, die zijn geconfigureerd met de modulaire QoS CLI.

Het volgende diagram illustreert hoe een QoS-beleid verkeer in klassen indeelt en pakketten in wachtrijen plaatst die de geconfigureerde vormgevingssnelheden overschrijden.

verkeerspolitie

Cisco IOS ondersteunt de volgende methoden voor verkeerspolitie:

• gecommitteerde toegangssnelheid

• klassengebaseerd politiewerk

De twee mechanismen hebben belangrijke functionele verschillen, zoals uitgelegd in Vergelijk Class Based Policing en Commitment Access Rate. Cisco raadt class-based policing en andere functies van de modulaire QoS CLI aan wanneer het QoS-beleid wordt toegepast.

Gebruik het commando van de politie om aan te geven dat een verkeersklasse een maximumtarief moet hebben opgelegd, en als dat tarief wordt overschreden, moet onmiddellijk actie worden ondernomen. Met andere woorden, met het commando van de politie is het geen optie om het pakket te bufferen en later uit te sturen, zoals het geval is voor de opdracht shape.

Bovendien bepaalt de token bucket met de politie of een pakket de toegepaste snelheid overschrijdt of ermee in overeenstemming is. In beide gevallen implementeert de politie een configureerbare actie, waaronder de IP-prioriteit of het Differentiated Services Code Point (DSCP).

Het volgende diagram illustreert een algemene toepassing van verkeerspolitie op een congestiepunt, waar QoS-functies over het algemeen van toepassing zijn.

Besturingselementen voor minimale versus maximale bandbreedte

Zowel de vorm als de politie beperken de uitvoersnelheid tot een maximale kbps-waarde. Belangrijk is dat geen van beide mechanismen een minimale bandbreedtegarantie biedt tijdens perioden van congestie. Gebruik de bandbreedte of prioriteit opdracht om dergelijke garanties te bieden.

Een hiërarchisch beleid maakt gebruik van twee servicebeleidsregels: een bovenliggend beleid om een QoS-mechanisme toe te passen op een verkeersaggregaat en een onderliggend beleid om een QoS-mechanisme toe te passen op een stroom of subset van het aggregaat. Logische interfaces, zoals subinterfaces en tunnelinterfaces, vereisen een hiërarchisch beleid met de verkeersfunctielimiting op bovenliggend niveau en wachtrijen op lagere niveaus. De verkeersfunctielimiting vermindert de uitvoersnelheid en zorgt (vermoedelijk) voor congestie, zoals te zien is bij queuing overtollige pakketten.

De volgende configuratie is suboptimaal en wordt getoond om het verschil tussen de politie versus de vorm opdracht te illustreren wanneer limiting een verkeersaggregaat, in dit geval klasse-standaard, tot een maximale snelheid. In deze configuratie verzendt de politie-opdracht pakketten van de onderliggende klassen op basis van de grootte van het pakket en het aantal bytes dat in de conforme en overschrijdende tokenemmers blijft. (Zie Verkeerspolitie.) Het resultaat is dat de tarieven die worden gegeven aan de klassen Voice over IP (VoIP) en Internet Protocol (IP) niet kunnen worden gegarandeerd, omdat de politiefunctie voorrang heeft op de garanties die worden gegeven door de prioriteitsfunctie.

Als de opdracht shape echter wordt gebruikt, is het resultaat een hiërarchisch wachtrijsysteem en worden alle garanties gegeven. Met andere woorden, wanneer de aangeboden belasting de vormsnelheid overschrijdt, zijn de VoIP- en IP-klassen gegarandeerd van hun tarief en neemt het standaardverkeer in de klasse (op het niveau van het kind) eventuele dalingen.

Let op: deze configuratie wordt niet aanbevolen en wordt getoond om het verschil tussen de politie versus de opdracht vorm te illustreren wanneer deze een verkeersachtergrond beperkt.

class-map match-all IP 
   match ip precedence 3 
class-map match-all VoIP 
   match ip precedence 5 
  
policy-map child 
  class VoIP 
     priority 128 
   class IP 
     priority 1000 
 
 policy-map parent 
   class class-default 
     police 3300000 103000 103000 conform-action transmit exceed-action drop 
     service-policy child

Om de vorige configuratie zinvol te maken, moet de politie worden vervangen door vormgeving.

Voorbeeld:

policy-map parent
    class class-default
     shape average 3300000 103000 0
      service-policy child

Opmerking: raadpleeg voor meer informatie over ouder- en kindbeleid het QoS-kinderservicebeleid voor prioriteitsklassen.

Gerelateerde informatie

• Quality of Services (QoS) Technology Support
• Technische ondersteuning en documentatie – Cisco Systems