獻給學習Qos的戰友（1）--為基于類的策略選擇突發數據量和超額突發數據量

2019-11-04 22:44:21

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　　為基于類的策略選擇突發數據量和超額突發數據量
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　　什么是令牌桶
　　在我們討論突發數據量之前，我們首先要理解令牌桶的概念。令牌桶本身沒有丟棄和優先級策略，
　　令牌桶是這樣工作的：
　　1．令牌以一定的速率放入桶中。
　　2．每個令牌答應源發送一定數量的比特。
　　3．發送一個包，流量調節器就要從桶中刪除與包大小相等的令牌數。
　　4．假如沒有足夠的令牌發送包，這個包就會等待直到有足夠的令牌（在整形器的情況下）或者包被丟棄，也有可能被標記更低的DSCP（在策略者的情況下）。
　　5．桶有特定的容量，假如桶已經滿了，新加入的令牌就會被丟棄。因此，在任何時候，源發送到網絡上的最大突發數據量與桶的大小成比例。令牌桶答應突發，但是不能超過限制。
　　Cisco IOS 流量策略（Traffic Policers）
　　IOS支持兩種流量策略：
　　1．傳統的Cisco流量策略：CAR承諾接入速率，使用命令Router(config-if)#rate-limit {input output} CIR (bps)
　　 Bc（burst-normal） Be(burst-max) conform-action action exceed-action action
　　2．新型的Cisco流量策略：基于類的策略（Class-based policer），使用模塊化Qos CLI（MQC）語法。可以使用MQC命令建立流量策略并把策略應用到接口。一個流量策略包括一個流量類（traffic class）和一個或多個Qos特性。Policy命令用來執行流量策略特性，它指定了一個流量類所需要的最大速率，超過這個速率Qos系統會馬上執行一個操作，標準的操作是丟棄或重置包頭的DSCP字段。Policy命令的語法是：
　　police cir Bc Be conform exceed violate
　　理解Bc和Be
　　對于超額的數據包，流量策略并不會把它們緩存稍候轉發，只有整形器（shaper）會這樣做。流量策略只執行一個發送或不發送的策略。因為不能緩存數據包，所以在發生擁塞時，所能做的最好的方法就是通過配置適當的超額突發數據量Be來不那么過分的丟棄數據包。這一點對理解流量策略使用Bc和Be來保證達到CIR是非常重要的。
　　超額參數模擬路由器的通用緩存規則。The rule recommends configuring buffering equal to the round-trip time bitrate to accommodate the outstanding TCP windows of all connections in times of congestion.
　　
　　
　　
　　
　　突發參數目的推薦公式
　　普通突發 · 執行標準的令牌桶 · 設置最大數量的令牌(盡管假如Be>Bc的話可以借到令牌). · 決定令牌桶有多大，因為假如桶已經滿了那么令牌將被丟棄而不會再加入到桶中。 CIR [bps] * (1 byte)/(8 bits) * 1.5 seconds Note: 1.5 seconds is the typical round trip time.
　　超額突發 · 為令牌桶提供超額突發能力 · 假如Bc = Be那么不支持超額突發 · 當Bc = Be，流量調節器就不能借令牌，當令牌不夠時只能丟棄數據包兩倍的Bc
　　對TCP流量的測試表明，Bc和Be的數值應該近似等于配置的平均速率在兩秒鐘內的流量。假如你想限制流量在1Mb，應該把Bc設置在1-2Mb，Be在2-4Mb。
　　舉個例子，假如我們想把輸出速率限制在1.5Mbps，我們可以做一下步驟：
　　
　　1．把承諾速率從比特轉換成字節，因為突發數據量的單位為字節。
　　1500000 bits / 8 bits = 187500 bytes
　　2．使用標準的1.5秒往返時間（round-trip time）計算Bc
　　187500 bytes * 1.5秒 = 281250 bytes
　　3．兩倍的Bc為Be
　　281250 bytes * 2 = 562500 bytes
　　使用命令
　　rate-limit input 1500000 281250 562500 conform-action {action} exceed-action {action}
　　超額突發數據量
　　當數據包到達時可用的令牌數目小于包的大小，就可以使用超額突發數據量。包會請求借用令牌。可以通過配置大于Bc的Be的數值來為令牌桶提供超額突發能力。
　　可以通過下面兩個例子來理解Be。
　　第一個例子說明怎樣配置CAR策略來答應所有的IP流量。治理員在T3線路上提供了便宜的20Mbps的子速率服務。用戶只花費子速率帶寬的金額，也可以按需要增加帶寬。CAR限制了用戶可用的流量速率，用戶只能使用規定的速率加上承諾的突發數據量。可以適當的設置Be=32000。
　　interface hssi 0/0/0
　　 rate-limit output 20000000 24000 32000 conform-action transmit exceed-action drop
　　
　　下一個例子，用戶只能發送24000字節的突發數據量，所有超過限制的數據包都要被丟棄，因為設置Bc=Be，數據包流不能通過超額突發能力來借用令牌。
　　interface Hssi0/0/0
　　rate-limit output 20000000 24000 24000 conform-action transmit exceed-action drop
　　
　　正確設置突發數據量的重要性
　　策略以字節為單位指定了突發數據量，基于類的策略（class-based policer）支持最小的突發數據量為1000字節，包括第二層包頭。
　　突發數據量的目的是逐漸的丟棄數據包，就像RED那樣，并且避免尾丟棄。設置足夠高的突發數據量對保證良好的吞吐量是非常重要的。
　　設置突發數據量時，考慮一下內容：
　　1．假如突發數據量設置的過低，數據到達的速率將遠遠低于配置的速率。
　　2．懲罰暫時突發對TCP流的吞吐量來說是相當不利的，具體情況請察看RFC 2001 and Random Early Detection (RED) gateways for Congestion Avoidance。設置突發數據量來答應路由器容納暫時突發。
　　3．對離開接口的數據包的處理基于包的大小和桶中剩余的令牌數。
　　4．在基于類的策略中，流量測量器不論接口是否擁塞都是激活的。每個包都會經過令牌桶測量系統來決定是否符合配置的參數。
　　5．假如數據突發量非常大而且非常忽然，那么配置較高的超額突發數據量可以保證超額令牌桶中存放較多的令牌。而且可以調整接口的MTU等于或大于突發數據量大小。
　　答應的突發數據量數值
　　最初，包括IOS12.0，rate-limit命令支持承諾和超額的突發數據量的范圍是：
　　Router1(config-if)#rate-limit input 18000000 ?
　　 <8000-2000000> Normal burst bytes
　　
　　Router1(config-if)#rate-limit input 18000000 2000000 ?
　　 <8000-8000000> Maximum burst bytes
　　
　　Router1(config-if)#rate-limit input 18000000 2000000
　　
　　IOS12.1增加了突發數據量的最大值：
　　7500-107(config)#interface atm 1/0/0
　　7500-107(config-if)#rate-limit output ?
　　 <8000-2000000000> Bits per second
　　 access-group Match access list
　　 qos-group Match qos-group ID
　　
　　7500-107(config-if)#rate-limit output 18000000 ?
　　 <1000-512000000> Normal burst bytes
　　
　　7500-107(config-if)#rate-limit output 18000000 2250000 ?
　　 <2000-1024000000> Maximum burst bytes
　　
　　step-by-step流量策略指南
　　在12.0(5)XE流量策略特性模塊中提供了數據包如何進入一個配置了策略的接口的step-by-step的總結。總結需要理解堆積債務和復合債務。對于債務的概念，請察看IOS配置指南Policing and Shaping Overview。
　　下面這個例子中，離開接口F0/0的流量平均速率被設置為1bps，Bc為2BTyes，Be為4bytes。
　　7200-uut(config)# class-map larry
　　7200-uut(config-cmap)# match access-group 2
　　7200-uut(config-cmap)# exit
　　7200-uut(config)# policy-map bird
　　7200-uut(config-pmap)# class larry
　　7200-uut(config-pmap-c)# police 1 2 4 conform-action transmit exceed-action set-qos-transmit 4
　　7200-uut(config-pmap-c)# exit
　　7200-uut(config-pmap)# exit
　　7200-uut(config)# interface fastethernet 0/0
　　7200-uut(config-if)# service-policy input bird
　　
　　這個例子中所有的進入數據包都要制定的匹配標準相符合，并且在一個時間單位T內只有一個數據單元進入令牌桶。
　　1．配置了Bc=2bytes，令牌桶中有兩個令牌，一個令牌等于1bytes。
　　
　　2．配置了1bps的平均速率，每個1byte的包需要一個令牌來獲得承諾操作（conform action）
　　
　　3．傳輸第一個包需要一個令牌，因為桶中能夠提供傳輸第一個包所需的令牌數，所以第一個包符合限制條件，被傳輸。桶中還剩下一個令牌。
　　
　　4．第二個包需要剩下的一個令牌，桶中也能夠提供傳輸第二個包所需的令牌數，所以第二個包也被傳輸。這時桶中就沒有剩余的令牌。
　　
　　5．第三個包還需要令牌，但是桶中已經沒有令牌了，超額突發被激活。
　　
　　超額突發能力分析兩個數字：超額突發的大小和復合債務（compound debt）。超額突發大小通過CLI指定（本例中是4），復合債務等于上一次包被丟棄以來所有實際債務的和。
　　實際債務等于當前流所借的令牌數。實際債務的值可以由當前從桶中取出的令牌數（本例中借了一個令牌）乘以令牌被取出的次數（本例中是一次），這樣，傳輸完第三個包之后的實際債務就是1。
　　這個例子中復合債務與實際債務相等都是1，注重上一個包的復合債務加上當前包的實際債務也等于當前復合債務。
　　因為復合債務是1，小于超額突發數據量的4，所以第三個包也被傳輸。
　　
　　6．第四個包還需要令牌。
　　超額突發能力仍然在激活狀態。第四個包需要借用一個令牌，這是第二次借用令牌，因此實際債務變成2。復合債務等于傳輸上一個包的復合債務加

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