3550 交換機QoS 時序及隊列

2019-11-05 01:30:30

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簡介
　　輸出時序被用來確保重要的業(yè)務不會在端口流量在某些嚴重超出預定流量時的狀況下導致數(shù)據(jù)丟包。本文檔討論了Catalyst 3550 交換機有關輸出時序的所有技術和算法。本文檔著重于介紹如何配置及驗證Catalyst 3550 交換機上的輸出時序。
　　
　　用到的組件
　　
　　本文檔的運行環(huán)境為 Catalyst 3550交換機，軟件版本 12.1(12c)EA1.
　　
　　本文檔所表述的信息均是通過在非凡的實驗室環(huán)境下的設備所創(chuàng)建的。文檔中所用到的所有設備都是采用明確的（缺省的）配置命令。若你是在一個現(xiàn)實的網(wǎng)絡環(huán)境下工作，在使用一些簡寫命令時應確保你已經(jīng)完全理解了該命令的含義。
　　
　　Cisco Catalyst 3550 交換機QoS 時序及隊列
　　
　　交換機
　　
　　3550 交換機有兩種不同類型的端口：千兆端口和非千兆端口（10/100M端口）
　　
　　兩種端口具有不同的性能，這些性能下面會作簡單描述，而且相關的描述會貫穿整篇文檔。
　　
　　兩種端口均支持的性能
　　
　　每個3550的端口上都有4個不同的輸出隊列。這些隊列中的一個可以被配置為優(yōu)先級隊列。余下的幾個端口被配置為非絕對的優(yōu)先級隊列，并使用Weighted Round Robin (WRR)。所有的端口上，數(shù)據(jù)包根據(jù)各自的服務類別（CoS）被分配為四中可能的類別之一。
　　
　　千兆端口支持的特性
　　
　　千兆端口還能支持每個隊列的治理機制。每個隊列可以使用Weighted Random Early Discard (WRED)或者雙線程的tail drop 。隊列大小可調（每個隊列均分配相應的緩沖區(qū)）。
　　
　　非千兆端口支持的特性
　　
　　非千兆端口不支持任何隊列治理機制，例如WRED或者雙線程tail drop
　　
　　10/100M端口支持FIFO 隊列。每個端口隊列的大小都不可改變。但是你可以為每個隊列分配最小的保留帶寬。
　　
　　CoS 到隊列映射
　　
　　本節(jié)討論3550如何決定將每個數(shù)據(jù)包放置到隊列中去。數(shù)據(jù)包隊列取決于服務類別（CoS ）。通過使用CoS 到隊列的接口映射命令，每個八種可能的Cos數(shù)值將被映射到相應的四個隊列。下面是該命令的示例：
　　
　　(config-if)# wrr-queue cos-map queue-id cos1... cos8
　　
　　下面是一個例子：
　　
　　3550(config-if)# wrr-queue cos-map 1 0 1
　　
　　3550(config-if)# wrr-queue cos-map 2 2 3
　　
　　3550(config-if)# wrr-queue cos-map 3 4 5
　　
　　3550(config-if)# wrr-queue cos-map 4 6 7
　　
　　該示例將 CoS 0 和1映射到 Q1, CoS 2 和3 映射到 Q2, CoS 4和5 映射到 Q3, CoS 6 和7映射到Q4。
　　
　　每個端口的CoS到隊列的映射情況可以通過使用下面的命令來進行驗證：
　　
　　cat3550# sh mls qos int gig 0/1 queueing
　　
　　GigabitEthernet0/1
　　
　　...Cos-queue map:
　　
　　cos-qid
　　
　　0 - 1
　　
　　1 - 1
　　
　　2 - 2
　　
　　3 - 2
　　
　　4 - 3
　　
　　5 - 3
　　
　　6 - 4
　　
　　7 - 4...
　　
　　絕對的優(yōu)先級隊列
　　
　　絕對的優(yōu)先級隊列在初始狀態(tài)下通常是空的。這就意味著一旦有數(shù)據(jù)包進入隊列，該包將馬上被轉發(fā)。當WRR 隊列中所有的數(shù)據(jù)包都被轉發(fā)后，優(yōu)先級隊列根據(jù)需要關閉并清空。
　　
　　絕對的優(yōu)先級隊列被非凡設計來處理對延遲/抖動比較敏感的數(shù)據(jù)流，例如語音。絕對的優(yōu)先級隊列將導致其他隊列嚴重滯后。在其他三個WRR中的數(shù)據(jù)包在絕對的優(yōu)先級隊列中數(shù)據(jù)傳輸完成之前，將不會被轉發(fā)。
　　
　　注重
　　
　　要避免其他隊列的嚴重滯后，要非凡注重放到優(yōu)先級隊列中的流量。
　　
　　該隊列通常用于語音數(shù)據(jù)流，而此類型應用并不占用很高的帶寬。但是若有人將一些占用帶寬較多的應用（例如數(shù)據(jù)轉移或備份）放到絕對的優(yōu)先級隊列，這將引起其他流量的嚴重滯后。要避免該問題，非凡的數(shù)據(jù)流應被放置在分類/準入，并在網(wǎng)絡中標記該數(shù)據(jù)流。例如，你可能需要采取一下預防措施：
　　
　　l　　　　在非可信的源端口使用非可信的端口QoS狀態(tài)；
　　
　　l　　　　在使用Cisco ip電話端口可靠的邊界特性時，確信IP電話配置于其它應用是可信的
　　
　　l　　　　修正進入絕對優(yōu)先級隊列的數(shù)據(jù)流。在千兆端口上修正數(shù)據(jù)流的流量限制為100M。
　　
　　在3550上，可以配置一個隊列為優(yōu)先隊列，（總是Q4），在端口模式下使用如下命令：
　　
　　3550(config-if)# PRiority-queue out
　　
　　假如某個端口沒有配置優(yōu)先隊列，則Q4被當做標準的WRR 隊列（下節(jié)將具體描述）。你可以通過輸入和下面一樣的IOS命令來驗證某端口是否被配置為絕對優(yōu)先級隊列，命令如下：
　　
　　NifNif#sh mls qos interface gig 0/1 queueing
　　
　　GigabitEthernet0/1
　　
　　Egress eXPedite queue: ena
　　
　　Catalyst 3550上的WRR(Weighted Round Robin)
　　
　　在3550上，WRR是一個對輸出時間序列進行治理的機制。WRR在三個或四個隊列（假如沒有絕對優(yōu)先級隊列）之間工作。使用WRR模式的隊列在循環(huán)方式下是置空的，可以為每個隊列配置相應的權值。
　　
　　例如，配置了不同的權值，不同的隊列將提供不同的服務，如下所示：
　　
　　Serving WRR Q1 : 10% of time

　　
　　Serving WRR Q2 : 20% of time
　　
　　Serving WRR Q3 : 60% of time
　　
　　Serving WRR Q4 : 10% of time
　　
　　對每個隊列，你可以在端口模式使用以下命令來配置四個權值（各自相對于一個隊列）：
　　
　　(config-f)#wrr-queue bandwidth weight1 weight2 weight3 weight4
　　
　　示例如下：
　　
　　3550(config)# interface gigabitethernet0/1
　　
　　3550(config-if)# wrr-queue bandwidth 1 2 3 4
　　
　　注重：權值是相對的，下面是計算方式
　　
　　Q1 = weight 1 /(weight1 + weight2 + weight3 + weight4) = 1/(1+2+3+4) = 1/10
　　
　　Q2 = 2/10
　　
　　Q3 = 3/10
　　
　　Q4 = 4/10
　　
　　WRR可通過以下兩種方式執(zhí)行：
　　
　　1. WRR per bandwidth: 每個權值描述了可以用于發(fā)送的非凡帶寬。權Q1答應使用大約　10％的帶寬， Q2 將獲得大約20％的帶寬，以此類推。改方案目前僅在Catalyst 6000 系列交換機上實現(xiàn)。
　　
　　2. WRR per packet: 該算法在 3550 交換機上實現(xiàn)。這表示每個權值表示了某個數(shù)量的數(shù)據(jù)包將被發(fā)送，而不管包的大小如何。
　　
　　3550上實現(xiàn)WRR per packet表現(xiàn)為如下形式：
　　
　　l　　 Q1 傳輸 1/10 的數(shù)據(jù)包
　　
　　l　　 Q2 傳輸 2/10 的數(shù)據(jù)包
　　
　　l　　 Q3 傳輸 3/10 的數(shù)據(jù)包
　　
　　l　　 Q4 傳輸 4/10 的數(shù)據(jù)包
　　
　　假如被傳送的包是同樣大小則是最理想的情況。在4個隊列中你依然能夠獲得理想的共享帶寬。然而，假如隊列間的平均包大小有差異，則會在擁塞事件發(fā)生時對傳輸產生巨大的影響。
　　
　　例如，假設當前交換機只有兩個數(shù)據(jù)流，同時假設處于以下的情形：
　　
　　一個千兆口的隊列2（Q2）以Cos 3類別方式每秒傳輸少量的交互應用數(shù)據(jù)流（80字節(jié)/幀）
　　
　　一個千兆口的隊列1（Q1）以Cos 0類別方式每秒傳輸大型文件數(shù)據(jù)流（1518字節(jié)/幀）
　　
　　兩個隊列都將以傳輸1 Gbps 的速率傳輸數(shù)據(jù)。
　　
　　兩個數(shù)據(jù)流需要共享同一個輸出的千兆口。假設我們已經(jīng)為Q1 和 Q2 設置了同樣的權值， WRR 應用到每個數(shù)據(jù)包，并且每個隊列內傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量不同于兩個隊列之間的數(shù)據(jù)量。每個隊列都轉發(fā)了同樣數(shù)量的數(shù)據(jù)包，然而交換機實際上發(fā)送了下面數(shù)量的數(shù)據(jù)：
　　
　　77700 包/秒由Q2輸出 = (77700 x 8 x 64) bits/sec (大約 52 Mbps)
　　
　　77700 包/秒由Q1輸出= (77700 x 8 x 1500) bits/sec (大約 948 Mbps)
　　
　　注重：
　　
　　假如你想要每個隊列都公平的接入網(wǎng)絡，需要考慮每個數(shù)據(jù)包的平均值。每個數(shù)據(jù)包都被假設放置在同一個隊列，因而權值得到改善。
　　
　　例如：假如你想要為四個隊列賦予相同的接入（每個隊列各自分配到1/4的帶寬），流量表現(xiàn)為如下形式：
　　
　　¨　Q1: 最佳的互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)流量。假定數(shù)據(jù)流的平均包大小為256字節(jié)。
　　
　　¨　Q2 : 文件備份形成的文件傳輸，主要由1500字節(jié)構成的數(shù)據(jù)包。
　　
　　¨　Q3 : 視頻流，每個包被分成192字節(jié)。
　　
　　¨　Q4 : 交互應用，主要由64字節(jié)構成的數(shù)據(jù)包。
　　
　　這就產生了以下的情形：
　　
　　¨　Q 1消耗 4 倍于Q 4的帶寬
　　
　　¨　Q 2消耗 24 倍于Q 4的帶寬　
　　
　　¨　Q 3消耗 3 倍于Q 4的帶寬
　　
　　· 若要以同樣的帶寬接入網(wǎng)絡，采用如下的配置：
　　
　　¨ Q1 權值設為6　
　　
　　¨ Q2 權值設為1
　　
　　¨ Q3 權值設為8　
　　
　　¨ Q4 權值設為24　
　　
　　· 假如分配了以上的權值，則在擁塞事件發(fā)生時，四個隊列將分享到同樣的帶寬。
　　
　　· 假如設置了絕對優(yōu)先級隊列，WR權值將在其余三個隊列中重新分配。下面是一個設置了絕對優(yōu)先級，而Q4沒有進行配置的情況下，隊列1, 2, 3, 和
　　
　　¨ Q1 = 1 / (1+2+3) = 1/6數(shù)據(jù)包輸出　
　　
　　¨ Q2 = 2/6數(shù)據(jù)包輸出
　　
　　¨ Q3 = 3/6數(shù)據(jù)包輸出
　　
　　隊列的權值可以通過IOS show 命令進行驗證：
　　
　　NifNif#sh mls qos interface gi

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