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QoS专题-路由器/BRAS

编著：吴芹涛

审核：罗翔

中兴通讯数据用服部

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无V1.0吴芹涛罗翔2008-8-29

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目录

第1章QOS简介.......................................................................................................................................1

1.1QOS概述............................................................................................................................................1

1.2报文分类............................................................................................................................................1

1.3拥塞管理............................................................................................................................................1

1.4流量监管............................................................................................................................................3

1.5拥塞避免............................................................................................................................................4

1.6QOS优先级字段继承........................................................................................................................4

第2章配置.6

2.1QOS配置思路....................................................................................................................................6

2.2QOS配置命令....................................................................................................................................6

2.2.1CAR配置...........................................穿黄清热胶囊 .........................................................................................6

2.2.2PQ配置........................................................................................................................................6

2.2.3WRED配置.................................................................................................................................7

2.2.4基于Policy-map的QoS配置...................................................................................................8

2.2.5队列优先级长度和拥塞控制配置.............................................................................................8

第3章QOS配置实例...............................................................................................................................9

3.1PQ配置实例.................................................拼音字母学习 ......................................................................................9

3.1.1网络拓扑.....................................................................................................................................9

3.1.2配置步骤.....................................................................................................................................9

3.2CAR配置实例..................................................................................................................................10

3.2.1网络拓扑...................................................................................................................................10

3.2.2配置步骤...................................................................................................................................10

第4章QOS维护与诊断..........................................................................................................................11

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第1章QoS简介

1.1QoS概述

在传统的IP网络中，所有的报文都被无区别的等同对待，每个路由器对所有的报文均采用先

进先出（FIFO）的策略进行处理，它尽最大的努力（best-effort）将报文送到目的地，但对报文传

送的可靠性、传送延迟等性能不提供任何保证。

随着IP网络上新应用的不断出现，对IP网络的服务质量也提出了新的要求，传统IP网络的

“尽力服务”已不能满足应用的需要。如VoIP业务，如果报文传送延时太长，将是用户所不能接

受的。为Internet提供支持QoS的能力是解决问题的可行方法。

QoS旨在针对各种应用的不同需求，为其提供不同的服务质量，如提供专用带宽、减少报文

丢失率、降低报文传送时延及时延抖动等。为实现上述目的，QoS提供了下列功能：

1．报文分类和着色

2．拥塞管理

3．流量监管和流量整形

4．拥塞避免

5．物理接口总速率限制

1.2报文分类

报文分类是指将报文划分为多个优先级或多个服务类。网络管理者可以设置报文分类的策略，

这个策略可以包括物理接口、源地址、目的地址、MAC地址、IP协议、应用程序的端口号等。

一般的分类算法都局限在IP报文的头部，包括链路层（Layer2）、网络层（layer3）、传输层

（layer4），很少使用报文内容作为分类标准。分类的结果没有范围限制，它可以是一个由五元组

（源地址、源端口号、协议号码、目的地址、目的端口号）确定的流，也可以是到某个网段的所

有报文。

报文分类使用如下技术：ACL和IP优先级。一般在网络的边界，使用ACL、MAC地址、接

口等匹配规则来进行报文的分类。

1.3拥塞管理

拥塞管理是指当网络发生拥塞时，如何进行管理和控制。拥塞管理的处理方法是使用队列技

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术，将所有要从一个接口发出的报文送入多个队列，按照各个as倒装句的用法 队列的优先级进行处理。不同的队

列算法用于解决不同的问题，并产生不同的效果。

拥塞管理的处理包括队列的创建、报文的分类、将报文送入不同的队列、队列调度等。当一

个接口没有发生拥塞时，报文在到达接口后立即就被发送出去。当报文到达的速度超过接口发送

报文的速度时，接口就发生了拥塞。

这时，拥塞管理就会将这些报文进行分类，送入不同的队列；而队列调度对不同优先级的报

文进行分别处理，优先级高的报文会得到优先处理。

1．先进先出队列（FirstInFirstOutQueueing，FIFO）

所有要从该接口输出的报文，按照到达的先后顺序进入接口的FIFO队列尾部；而接口在发

送报文时，从FIFO队列的头部开始，依次发送报文。所有的报文在发送过程中，没有任何区别，

也不对报文传送的质量提供任何保证。

2．优先队列（PriorityQueueing，PQ）

优先队列（PQ）对报文进行分类，最多可将所有报文分成4类，分别属于PQ的4个队列

中的一个。然后，按报文的类别将报文送入相应的队列。

PQ的4个队列分别为高优先队列（high）、中优先队列（medium）、正常优先队列（normal）

和低优先队列（low），它们的优先级依次降低。

在报文出队的时候，PQ首先让高优先队列中的报文出队并发送，直到高优先队列中的报文

发送完，再发送中优先队列中的报文。同样，中优先队列中的报文发送完后，再发送正常优先队

列中的报文，最后是低优先队列。

这样，分类时属于较高优先级队列的报文将会得到优先发送，而较低优先级的报文将会在发

生拥塞时被较高优先级的报文抢先。这使得关键业务的报文能够得到优先处理，非关键业务的报

文在网络处理完关键业务后的空闲中得到处理，既保证了关键业务的及时处理，又充分利用了网

络资源。

3．基于类的加权公平队列（ClassBadWeightedFairQueueing,CBWFQ）

CBWFQ是对WFQ（基于流的加权公平队列）功能的扩展，为用户提供了定义类的支持。特

点如下：

对报文进行分类，不同类别的报文进入不同的队列。

不同队列设置相应的权重。

默认队列按WFQ进行处理。

设置一优先级队列，保证实时处理。

作为高速链路或主干的首选。

CBWFQ提供一个紧急队列，紧急报文入紧急队列，该紧急队列采用FIFO调度，没有带宽限

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制。这样，如果CBWFQ加权公平对待所有类的队列，那么语音报文这类对延迟敏感的数据流就

可能不能及时发送。为此将PQ特性引入CBWFQ，称其为LLQ（LowLatencyQueu生男生 eing，低延迟

队列），为语音报文这样的对延迟敏感的数据流提供严格优先发送服务。

LLQ将严格优先队列机制与CBWFQ结合使用，用户在定义类时可以指定。其享受严格优先

服务，这样的类称作优先类，特点如下：

所有优先类的报文将进入同一个优先队列，在入队列之前需对各类报文进行带宽限制的

检查。

报文出队列时，将首先发送优先队列中的报文，直到发送完后才发送其他类对应的队列

的报文。在发送其他队列报文时将仍然按照加权公平的方式调度。

1.4流量监管

流量监管（trafficpolicing）的典型作用是限制进入某一网络的某一连接的流量与突发。在报

文满足一定的条件时，如果某个连接的报文流量过大，流量监管就可以对该报文采取不同的处理

动作，如丢弃报文、重新设置报文的优先级等。通常的用法是使用CAR来限制某类报文的流量，

例如限制HTTP报文不能占用超过50%的网络带宽。

对于ISP来说，对用户送入网络中的流量进行控制是十分必要的。对于企业网，对某些应用

的流量进行控制也是一个有力的控制网络状况的工具。网络管理者可以使用约定访问速度

（CommittedAccessRate，CAR）来控制流量。

CAR利用令牌桶（TokenBucket，TB）进行流量控制：

首先，根据预先设置的匹配规则来对报文进行分类。如果是没有规定流量特性的报文，就直

接继续发送，并不需要经过令牌桶的处理；如果是需要进行流量控制的报文，则会进入令牌桶中

进行处理。

如果令牌桶中有足够的令牌可以用来发送报文，则端午节黑板报 允许报文通过，报文可以被继续发送下去；

如果令牌桶中的令牌不满足报文的执政为民 发送条件，则报文被丢弃。这样，就可以对某类报文的流量进

行控制。

令牌桶按用户设定的速度向桶中放置令牌，并且用户可以设置令牌桶的容量，当桶中令牌的

量超出桶的容量的时候，令牌的量不再增加。当报文被令牌桶处理时，如果令牌桶中有足够的令

牌可以用来发送报文，则报文可以通过，同时，令牌桶中的令牌量根据报文的长度做相应的减少。

当令牌桶中的令牌少到报文不能再发送时，报文被丢弃。

令牌桶是一个控制数据流量的很好的工具。当令牌桶中充满令牌的时候，桶中所有的令牌代

表的报文都可以被发送，这样可以允许数据的突发性传输。当令牌桶中没有令牌的时候，报文将

不能被发送，只有等到桶中生成了新的令牌，报文才可以被发送，这使得报文的流量只能小于等

于令牌生成的速度，达到限制流量的目的。

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1.5拥塞避免

由于内存资源的有限，按照传统的处理方法，当队列的长度达到规定的最大长度时，所有到

来的报文都被丢弃。对于TCP报文，如果大量的报文被丢弃，将造成TCP超时，从而引发TCP

的慢启动和拥塞避免机制，使TCP减少报文的发送。当队列同时丢弃多个TCP连接的报文时，

将造成多个TCP连接同时进入慢启动和拥塞避免，称之为：TCP全局同步。这样多个TCP连接

发向队列的报文将同时减少，使得发向队列的报文的量不及线路发送的速度，减少了线路带宽的

利用。并且，发向队列的报文的流量总是忽大忽小，使线路的上的流量总在极少和饱满之间波动。

为了避免这种情况的发生，队列可以采用WRED的报文丢弃策略（WRED与RED的区别在

于前者引入IP优先权来区别丢弃策略）。采用WRED时，用户可以设定队列的低限和高限。

当队列的长度小于低限时，不丢弃报文；当队列的长度在低限和高限之间时，WRED开始随

机丢弃报文（队列的长度越长，丢弃的概率越高）；当队列的长度大于高限时，丢弃所有的报文。

由于WRED随机地丢弃报文，将避免使多个TCP连接同时降低发送速度，从而避免了TCP

的全局同步现象。当某个TCP连接的报文被丢弃，开始减速发送的时候，其他的TCP连接仍然

有较高的发送速度。这样，无论什么时候，总有TCP连接在进行较快的发送，提高了线路带宽的

利用率。

如果直接采用队列的长度与用户设定的低限、高限比较并进行丢弃（这是设置队列门限的绝

对长度），将会对突发性的数据流造成不公正的待遇，不利于数据流的传输。

所以，在与低限、高限比较并进行丢弃时，采用队列的平均长度（这是设置队列门限与平均

长度比较的相对值）。队列的平均长度是队列长度被低通滤波后的结果。它既反映了队列的变化趋

势，又对队列长度的突发变化不敏感，避免了对突发性的数据流造成不公正的待遇。

1.6QoS优先级字段继承

1．二层到三层的优先级字段的继承

为二层到三层的优先级字段的映射，实现802.1p字段到IPP、MPLS-EXP字段的映射。

2．MPLS-EXP到IP优先级字段的映射

实现符合RFC标准（RFC3270）的映射方式：

uniform模式

在PE入口，IPP和TTL被继承到标签的EXP和TTL中，在PE出口，标签的EXP和TTL

被继承到IPP和IP的TTL中。

pipe模式

在PE入口，IPP和TTL均不被继承到标签的EXP和TTL中，在PE出口，标签的EXP和

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TTL也不被继承到IPP和IP的TTL中。在pipe模式下报文就存在了两个不一致的优先级，做Qos

时需要指定信任哪个优先级，又衍生出pipe和short-pipe两种模式：pipe模式下，从P到PE的接

口做Qos时信任MPLS-EXP字段，也就是根据MPLS-EXP字段决定报文发送的优先级。

short-pipe模式

从PE到P的接口做Qos时信任IPP字段，也就是根据IPP字段决定报文发送的优先级。

MPLS-EXP到IP优先级字段的映射。

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第2章配置QoS

2.1QoS配置思路

1．ZXR10路由器的Qos配置主要分为：对队列的配置，在接口应用优先级队列，设置的

队列处理规则。

2．ZXUAS的QOS配置基于Policy-map配置，要先定义class-map和policy-map，然后在

接口上应用定义好的策略。

2.2QoS配置命令

2.2.1CAR配置

设置接口输入或输出的流量监管策略，配置承诺访问速率：

命令格式命令模式命令功能

rate-limit{input|output}{access-group

|localport|dscp|mpls-exp

|precedence|

802.1p<802.1p-value>|mac<>|

mac-dst<>[<>]}

conform-action

exceed-action

接口

设置接口输入或输出的流量监管策

略，配置承诺访问速率

2.2.2PQ配置

1．为优先级列表内进入某个指定接口的数据包分配一个优先级队列

命令格式命令模式命令功能

priority-listinterface

{high|medium|normal|low}

全局

为优先级列表内进入某个指定接口

的数据包分配一个优先级队列

该命令仅适用于GAR/ZSR、GER路由器。

2．为优先级列表内不符合任何规则的数据包分配一个优先级队列

命令格式命令模式命令功能

priority-listdefault{high|medium|

normal|low}

全局

为优先级列表内不符合任何规则的

数据包分配一个优先级队列

3．为优先级列表内DSCP为指定值的数据包分配一个优先级队列

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命令格式命令模式命令功能

priority-listdscp{high|

medium|normal|low}

全局

为优先级列表内DSCP为指定值的

数据包分配一个优先级队列

4．为优先级列表内ACL编号为指定编号的数据包分配一个优先级队列

命令格式命令模式命令功能

priority-listlist

{high|medium|normal|low}

全局

为优先级列表内ACL编号为指定编

号的数据包分配一个优先级队列

5．为优先级列表内MPLS-EXP字段值为指定值的数据包分配一个优先级队列

命令格式命令模式命令功能

priority-listmpls-exp

{high|medium|normal|low}

全局

为优先级列表内MPLS-EXP字段值

为指定值的数据包分配一个优先级

队列

6．为优先级列表内IP优先级值为指定值的数据包分配一个优先级队列

命令格式命令模式命令功能

priority-listprecedence

{high|medium|normal|low}

全局

为优先级列表内IP优先级值为指定

值的数据包分配一个优先级队列

7．设置优先级列表内每个优先级队列所能容纳的最大数据包个数

命令格式命令模式命令功能

priority-listqueue-limit

全局

设置优先级列表内每个优先级队列

所能容纳的最大数据包个数

8．将指定的优先级列表分配给一个接口，该接口应用该优先级列表所定义的拥塞管理规则

命令格式命令模式命令功能

priority-group

全局

将指定的优先级列表分配给一个接

口，该接口应用该优先级列表所定

义的拥塞管理规则

2.2.3WRED配置

1．设置接口启用加权随机早检测（WRED）

命令格式命令模式命令功能

random-detectenable

接口

设置接口启用加权随机早检测

（WRED）

该命令适用于仅适用于GER、T64E/T128、T600/T1200路由器。

2．接口应用加权随机早检测（WRED）

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命令格式命令模式命令功能

random-detect{[weight][precedence

<

medium-threshold>

[]]}

接口

接口应用加权随机早检测（WRED），

并可设置用于计算平均队列长度的指

数和各优先级报文的数据包限制和丢

弃概率分母、丢弃表

2.2.4基于Policy-map的QoS配置

基于Policy-map的QoS配置相关命令如下：

命令格式命令模式命令功能

class-map

全局定义class-map

matchaccess-group{|}

class-map

匹配ACL

matchmpls-exp<0-7>

匹配MPLSEXP

matchdot1p<0-7>

匹配Dot1p

matchip-prcedence<0-7>

匹配IP优先级

matchip-dscp<0-63>

匹配IPDSCP

policy-map

全局定义policy-map

tip-precedence<0-7>

policy-map

设置IP优先级

tip-dscp<0-63>

设置IPDSCP值

tmpls-exp<0-7>

设置MPLSEXP值

tdot1p<0-7>

设置Dot1p

priority-queue<0-7>

配置优先级队列

police

conform-action{continue|drop|transmit}

exceed-action{continue|drop|transmit}

配置CAR功能

rvice-policy{input|output}

接口

设置接口出方向或入方向上绑定一

个策略映射

2.2.5队列优先级长度和拥塞控制配置

队列优先级长度和拥塞控制配置相关命令如下：

命令格式命令模式命令功能

queue-limit

接口配置队列长度

random-detect-wred

接口在当前接口配置相应的队列WRED

random-detect-weight

接口改变WRED加权因子的大小

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第3章QoS配置实例

3.1PQ配置实例

3.1.1网络拓扑

如图3.1-1所示，在路由器上指定网段192.168.2.0/24的网段数据包进入high队列。

图3.1-2PQ配置实例

3.1.2配置步骤

ZXR10(config)#ipaccess-liststandardnumber10

ZXR10(config-std-acl)#permit192.168.2.00.0.0.255

ZXR10(config-std-acl)#exit

ZXR10(config)#priority-list3list10high

//创建PQ列表3，并指定规则为基于ACL列表10的匹配IP的数据包进入high队列

ZXR10(config)#interfacegei_1/1

ZXR10(config-if)#priority-group3

//给接口gei_1/1应用PQ列表3

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3.2CAR配置实例

3.2.1网络拓扑

如图3.2-1所示的网络拓扑中，限制路由器接口gei_1/1下IP为192.168.1.1的流的速率为

500K，所有这个范围以内的数据包的优先级字段设为2，超出这个范围的数据包的优先级字段设

为6。

图3.2-2CAR配置实例

3.2.2配置步骤

ZXR10(config)#ipaccess-liststandardnumber99

ZXR10(config-std-acl)#permit192.168.1.10.0.0.0

ZXR10(config-std-acl)#exit

ZXR10(config)#interfacegei_1/1

ZXR10(config-if)#rate-limitoutputaccess-group995confire-action

t-prec-transmit2exceed-actiont-prec-transmit6

//限制流的速率为500K，且优先级字段设为2，超出这个范围的数据包的优先级字段设为6

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第4章QoS维护与诊断

常用的QoS查看命令如下。

1．显示优先级列表的配置信息

命令格式命令模式命令功能

showqueueingpriority[]

除用户模式

外所有模式

显示PQ列表的配置信息

检查结果如下：

ZXR10(config)#showqueueingpriority

Currentpriorityqueueconfiguration:

ListQueueArgs

3highlist10

2．查看接口上QoS的发包和丢包情况

命令格式命令模式命令功能

showqueueingstatistics

除用户模式

外所有模式

查看接口上QoS的发包和丢包情况

3．显示所有或指定类映射及其所有匹配规则设置

命令格式命令模式命令功能

showclass-map[]

除用户模式

外所有模式

显示所有或指定类映射及其所有匹配

规则设置

4．显示所有或指定策略映射及其所有或指定策略类的配置

命令格式命令模式命令功能

showpolicy-map[[class

]]

除用户模式

外所有模式

显示所有或指定策略映射及其所有或

指定策略类的配置