網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與設(shè)計第七章 網(wǎng)絡(luò)性能設(shè)計

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《網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與設(shè)計》課程7.1網(wǎng)絡(luò)帶寬分析與設(shè)計7.2網(wǎng)絡(luò)流量分析與設(shè)計7.3服務(wù)質(zhì)量分析與設(shè)計7.4負載均衡技術(shù)與設(shè)計第七章網(wǎng)絡(luò)性能設(shè)計27.1網(wǎng)絡(luò)帶寬分析與設(shè)計第七章網(wǎng)絡(luò)性能設(shè)計37.1.1帶寬不穩(wěn)定性分析

在頻帶網(wǎng)中，帶寬指頻率上、下邊界之差，以Hz為單位。在基帶網(wǎng)中，帶寬用來衡量數(shù)據(jù)的傳輸速率。ITU-T規(guī)定：數(shù)據(jù)傳輸速率低于1.5Mbit/s（T1）的網(wǎng)絡(luò)為窄帶網(wǎng)；數(shù)據(jù)傳輸速率在1.5Mbit/s以上的網(wǎng)絡(luò)為寬帶網(wǎng)。第七章網(wǎng)絡(luò)性能設(shè)計7.1網(wǎng)絡(luò)帶寬分析與設(shè)計47.1.1帶寬不穩(wěn)定性分析

第七章網(wǎng)絡(luò)性能設(shè)計7.1網(wǎng)絡(luò)帶寬分析與設(shè)計5視頻是網(wǎng)絡(luò)帶寬的主要占用者。帶寬與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)線路、網(wǎng)絡(luò)類型、應(yīng)用環(huán)境等因素有關(guān)。以太網(wǎng)帶寬不穩(wěn)定性分析全部網(wǎng)絡(luò)設(shè)備做非阻塞式設(shè)計投資相當大。光纖線路對帶寬影響不大。雙絞線線路質(zhì)量的好壞，對網(wǎng)絡(luò)帶寬影響很大。信號傳輸過程中，要扣除大約10%的系統(tǒng)開銷。以太網(wǎng)負載超過50%時，容易發(fā)生廣播風暴。線路環(huán)境溫度過高、信息插座或接頭氧化、環(huán)境電磁干擾過大等，都會造成網(wǎng)絡(luò)帶寬下降。第七章網(wǎng)絡(luò)性能設(shè)計7.1網(wǎng)絡(luò)帶寬分析與設(shè)計67.1.2網(wǎng)絡(luò)用戶業(yè)務(wù)模型用戶網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)最低帶寬需求不同的用戶業(yè)務(wù)，需要不同的網(wǎng)絡(luò)帶寬。局域網(wǎng)用戶要求較高的帶寬，而且網(wǎng)絡(luò)上行鏈路和下行鏈路的帶寬相差不多。在因特網(wǎng)中，下行速率與上行速率不一致，用戶對下行速率要求較多。第七章網(wǎng)絡(luò)性能設(shè)計7.1網(wǎng)絡(luò)帶寬分析與設(shè)計7[表7-1]端到端網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)最低帶寬要求第七章網(wǎng)絡(luò)性能設(shè)計7.1網(wǎng)絡(luò)帶寬分析與設(shè)計業(yè)務(wù)類型最低下行帶寬最低上行帶寬業(yè)務(wù)說明網(wǎng)頁瀏覽32kbit/s10kbit/s每個頁面收發(fā)郵件128kbit/s128kbit/s依用戶與郵件服務(wù)器帶寬而定網(wǎng)上聊天64kbit/s32kbit/s文字聊天網(wǎng)上購物64～128kbit/s32kbit/s交互式應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)游戲64～256kbit/s64kbit/s因特網(wǎng)游戲，依用戶與游戲服務(wù)器帶寬而定IP電話128kbit/s32kbit/sH.323純語音IP電話，采用G.723編碼視頻監(jiān)控256～512kbit/s256～512kbit/s分布式多媒體監(jiān)控業(yè)務(wù)，如交通監(jiān)控系統(tǒng)等視頻點播1512kbit/s64kbit/sMPEG-1（VCD）分配型多媒體視頻業(yè)務(wù)IPTV2～8Mbit/s512kbit/s～1Mbit/s網(wǎng)絡(luò)電視業(yè)務(wù)HDTV2～20Mbit/s512kbit/s～1Mbit/s1024×768分辨率以上的高清電視業(yè)務(wù)8網(wǎng)絡(luò)帶寬低于256kbit/s時，很難滿足用戶對網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的需求?；驹O(shè)計思想：根據(jù)帶寬占用大的業(yè)務(wù)來選擇鏈路帶寬，并根據(jù)業(yè)務(wù)使用頻度考慮對帶寬的復用。第七章網(wǎng)絡(luò)性能設(shè)計7.1網(wǎng)絡(luò)帶寬分析與設(shè)計9[圖7-1]

用戶使用因特網(wǎng)的時間規(guī)律第七章網(wǎng)絡(luò)性能設(shè)計7.1網(wǎng)絡(luò)帶寬分析與設(shè)計107.1.3網(wǎng)絡(luò)帶寬設(shè)計案例阻塞式與非阻塞式設(shè)計上層（如匯聚層）鏈路帶寬大于或等于下層（如接入層）鏈路帶寬的總和，稱為非阻塞式設(shè)計；上層鏈路帶寬低于下層鏈路帶寬的總和，稱為阻塞式設(shè)計。非阻塞式帶寬設(shè)計的網(wǎng)絡(luò)匯聚節(jié)點負載輕，網(wǎng)絡(luò)擴展性好，但是工程成本偏高。第七章網(wǎng)絡(luò)性能設(shè)計7.1網(wǎng)絡(luò)帶寬分析與設(shè)計11[圖7-2]

網(wǎng)絡(luò)帶寬的阻塞式與非阻塞式設(shè)計第七章網(wǎng)絡(luò)性能設(shè)計7.1網(wǎng)絡(luò)帶寬分析與設(shè)計127.1.4網(wǎng)絡(luò)帶寬管理技術(shù)1．利用硬件設(shè)備進行網(wǎng)絡(luò)帶寬管理可以通過帶寬管理器、入侵控制系統(tǒng)、路由器等硬件設(shè)備進行控制和管理。硬件設(shè)備管理時性能高，投資大于軟件管理。帶寬管理器可與現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進行集成，無需改變已有的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)，路由器配置，服務(wù)器配置和用戶計算機配置。即使網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)或網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備配置發(fā)生變化，帶寬管理器也無需做任何變動。第七章網(wǎng)絡(luò)性能設(shè)計7.1網(wǎng)絡(luò)帶寬分析與設(shè)計137.1.4網(wǎng)絡(luò)帶寬管理技術(shù)帶寬管理器的功能：針對不同用戶定制最小保證帶寬和最大應(yīng)用帶寬。通過帶寬管理，保證網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵性應(yīng)用的高性能；同時抑制非關(guān)鍵應(yīng)用的帶寬占用。提供防火墻功能，可以對訪問進行控制，有效防止非法數(shù)據(jù)對網(wǎng)絡(luò)帶寬的侵占。具有自動旁路功能，對用戶網(wǎng)絡(luò)的安全性提供有效保證。第七章網(wǎng)絡(luò)性能設(shè)計7.1網(wǎng)絡(luò)帶寬分析與設(shè)計14帶寬管理器一般設(shè)置在邊界路由器附近。應(yīng)當考慮帶寬管理器與高速鏈路的性能匹配問題。[圖7-3]第七章網(wǎng)絡(luò)性能設(shè)計7.1網(wǎng)絡(luò)帶寬分析與設(shè)計152．利用軟件進行網(wǎng)絡(luò)帶寬管理利用軟件也可以管理和控制網(wǎng)絡(luò)帶寬。例如，ISAServer軟件可以進行網(wǎng)絡(luò)帶寬管理。在ISAServer中，帶寬管理規(guī)則按次序排列。每個規(guī)則都分配一個指定的編號，編號為1的規(guī)則最先處理，默認規(guī)則是最后一個處理。ISAServer可以通過配置優(yōu)先級和帶寬規(guī)則給指定類型的網(wǎng)絡(luò)通信分配較多的帶寬。網(wǎng)絡(luò)管理人員可以根據(jù)協(xié)議、調(diào)度、用戶、目的、內(nèi)容等方面指定帶寬規(guī)則。第七章網(wǎng)絡(luò)性能設(shè)計7.1網(wǎng)絡(luò)帶寬分析與設(shè)計161.1網(wǎng)絡(luò)工程概述網(wǎng)絡(luò)工具軟件(參考)[案例]網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗軟件BOSON7.2網(wǎng)絡(luò)流量分析與設(shè)計第17頁共99頁7.2.1網(wǎng)絡(luò)流量的特性1．流量與帶寬帶寬是一個固定值，流量是一個變化的量。帶寬由網(wǎng)絡(luò)工程師規(guī)劃分配，有很強的規(guī)律性；流量由用戶網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)形成，規(guī)律性不強。帶寬與設(shè)備、傳輸鏈路相關(guān)；網(wǎng)絡(luò)流量與使用情況、傳輸協(xié)議、鏈路狀態(tài)等因素相關(guān)。7.2網(wǎng)絡(luò)流量分析與設(shè)計第七章網(wǎng)絡(luò)性能設(shè)計182．不同網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的數(shù)據(jù)流量特性網(wǎng)絡(luò)性能取決于一些變量，如突發(fā)性、延遲、抖動、分組丟失等。不同的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)對這些指標要求會不同。如電子郵件具有很強的突發(fā)性。在網(wǎng)絡(luò)設(shè)計中，應(yīng)當根據(jù)用戶數(shù)據(jù)流量特性進行網(wǎng)絡(luò)流量設(shè)計和管理。7.2網(wǎng)絡(luò)流量分析與設(shè)計第七章網(wǎng)絡(luò)性能設(shè)計193．網(wǎng)絡(luò)流量監(jiān)測流量監(jiān)測硬件或軟件可監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)的流量。[圖7-4]

MRTG監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)流量負載的軟件7.2網(wǎng)絡(luò)流量分析與設(shè)計第七章網(wǎng)絡(luò)性能設(shè)計20流量監(jiān)測圖功能：峰值流量大小，出現(xiàn)時間，持續(xù)時間；平均流量大小；流出與流入情況，出口是否存在擁塞；資源負載情況，如磁盤空間、CPU負載等；服務(wù)流量分布情況，如Web、FTP等；設(shè)備流量情況，如路由器、交換機等。7.2網(wǎng)絡(luò)流量分析與設(shè)計第七章網(wǎng)絡(luò)性能設(shè)計21[案例]流量監(jiān)測7.2網(wǎng)絡(luò)流量分析與設(shè)計第七章網(wǎng)絡(luò)性能設(shè)計22[案例]流量監(jiān)測統(tǒng)計表7.2網(wǎng)絡(luò)流量分析與設(shè)計第七章網(wǎng)絡(luò)性能設(shè)計23[案例]網(wǎng)絡(luò)流量分析7.2網(wǎng)絡(luò)流量分析與設(shè)計第七章網(wǎng)絡(luò)性能設(shè)計247.2.2網(wǎng)絡(luò)流量設(shè)計模型1．分層網(wǎng)絡(luò)的流量模型從接入層流向核心層時，收斂在高速鏈路上；從核心層流向接入層時，發(fā)散到低速鏈路上；核心層設(shè)備匯聚的網(wǎng)絡(luò)流量最大；接入層設(shè)備的流量相對較小。7.2網(wǎng)絡(luò)流量分析與設(shè)計第七章網(wǎng)絡(luò)性能設(shè)計25[圖7-5]數(shù)據(jù)流量模型7.2網(wǎng)絡(luò)流量分析與設(shè)計第七章網(wǎng)絡(luò)性能設(shè)計262．匯聚層鏈路聚合鏈路聚合的目的是保證鏈路負載均衡。雙鏈路可能會產(chǎn)生負載不均衡的現(xiàn)象。如果對匯聚層上行鏈路進行鏈路聚合配置，就可以使上行鏈路負載均衡。7.2網(wǎng)絡(luò)流量分析與設(shè)計第七章網(wǎng)絡(luò)性能設(shè)計273．流量設(shè)計中的80-20規(guī)則和20-80規(guī)則80-20規(guī)則：網(wǎng)段上80%的數(shù)據(jù)流量在本網(wǎng)段內(nèi)部流動，只有20%的網(wǎng)絡(luò)流量訪問其他網(wǎng)段。[圖7-6]7.2網(wǎng)絡(luò)流量分析與設(shè)計第七章網(wǎng)絡(luò)性能設(shè)計28這種流量設(shè)計模型主要適應(yīng)于分布式服務(wù)設(shè)計的園區(qū)網(wǎng)（如大學校園網(wǎng)），網(wǎng)絡(luò)通信主要在本網(wǎng)段的客戶機與服務(wù)器之間進行，如局域網(wǎng)下的文件存取、數(shù)據(jù)庫存取、OA系統(tǒng)、CAD應(yīng)用等，這些應(yīng)用的數(shù)據(jù)流量占有80%的流量，而只有20%的流量流往其他網(wǎng)段。優(yōu)點：減輕了網(wǎng)絡(luò)核心層的流量壓力；缺點：不利于網(wǎng)絡(luò)集中管理。7.2網(wǎng)絡(luò)流量分析與設(shè)計第七章網(wǎng)絡(luò)性能設(shè)計2920-80規(guī)則：只有20%的數(shù)據(jù)流量訪問本地局域網(wǎng)，而80%的數(shù)據(jù)流量需要流出本地網(wǎng)絡(luò)。[圖7-7]主要用于B/S工作模式的小型企業(yè)局域網(wǎng)。7.2網(wǎng)絡(luò)流量分析與設(shè)計第七章網(wǎng)絡(luò)性能設(shè)計304．網(wǎng)絡(luò)峰值流量設(shè)計原則在設(shè)計時，必須考慮最繁忙時段的數(shù)據(jù)流量，否則這個時段會發(fā)生網(wǎng)絡(luò)擁塞和數(shù)據(jù)丟失。不同用戶的最繁忙時段不同。例如，企業(yè)網(wǎng)絡(luò)的繁忙時段在上午9～10點之間；網(wǎng)吧最繁忙的時段在晚上20～23點之間；超市網(wǎng)絡(luò)最繁忙時段往往在晚上收市的時間。在這些時段，網(wǎng)絡(luò)達到了最大吞吐量，在網(wǎng)絡(luò)設(shè)計時要滿足這些繁忙時段的特殊要求。7.2網(wǎng)絡(luò)流量分析與設(shè)計第七章網(wǎng)絡(luò)性能設(shè)計317.2.3網(wǎng)絡(luò)鏈路聚合設(shè)計1．鏈路聚合協(xié)議鏈路聚合是將交換機上的多個端口在物理上連接起來，在邏輯上捆綁在一起，形成一個有較大寬帶的端口，實現(xiàn)均衡負載，并提供冗余鏈路。7.2網(wǎng)絡(luò)流量分析與設(shè)計第七章網(wǎng)絡(luò)性能設(shè)計32[圖7-8]流量均衡與鏈路聚合拓撲結(jié)構(gòu)7.2網(wǎng)絡(luò)流量分析與設(shè)計第七章網(wǎng)絡(luò)性能設(shè)計33IEEE802.3ad是實現(xiàn)鏈路動態(tài)聚合的協(xié)議。工作原理：在交換機某端口啟動LACP（鏈路聚合控制協(xié)議）后，該端口將通過發(fā)送LACPDU，向?qū)Ψ蕉丝谕ǜ孀约旱南到y(tǒng)優(yōu)先級、系統(tǒng)MAC、端口優(yōu)先級、端口號等參數(shù)。對方接收到這些信息后，將這些信息與其它端口所保存的信息進行比較，以選擇能夠聚合的端口，從而雙方可以對端口加入或退出某個動態(tài)聚合組達成一致。7.2網(wǎng)絡(luò)流量分析與設(shè)計第七章網(wǎng)絡(luò)性能設(shè)計342．鏈路聚合的條件鏈路聚合需要硬件設(shè)備的支持，不是所有交換機端口都可以設(shè)置成聚合模式。各鏈路的傳輸介質(zhì)必須相同，均為超五類雙絞線或均為光纖；各鏈路傳輸速率必須相同，如都為100M或1000M；各鏈路兩端的參數(shù)必須一致，如流量控制；各鏈路速率不小于100M等。7.2網(wǎng)絡(luò)流量分析與設(shè)計第七章網(wǎng)絡(luò)性能設(shè)計357.3服務(wù)質(zhì)量分析與設(shè)計367.3.1QoS主要技術(shù)指標QoS是指IP網(wǎng)絡(luò)在傳輸數(shù)據(jù)流時，滿足一系列服務(wù)請求的實現(xiàn)機制。Qos是網(wǎng)絡(luò)的一種安全機制，用來解決網(wǎng)絡(luò)延遲和阻塞等問題。QoS提供端到端的服務(wù)質(zhì)量控制或保證。QoS技術(shù)指標（傳輸時延、時延抖動、丟包率、吞吐量）傳輸時延產(chǎn)生時延的因素很多，如分組時延、排隊時延、交換時延和傳輸時延。話音數(shù)據(jù)包到達目的地的總時間不得超過150ms。在任何系統(tǒng)中，傳輸時延總是存在的。7.3服務(wù)質(zhì)量分析與設(shè)計第七章網(wǎng)絡(luò)性能設(shè)計37時延抖動時延抖動是不同數(shù)據(jù)包之間延遲時間的差別。抖動主要由于分組排隊等候時間不同而引起。話音網(wǎng)絡(luò)的抖動不應(yīng)超過30ms。丟包率數(shù)據(jù)包丟失由網(wǎng)絡(luò)擁塞引起。在高可用網(wǎng)絡(luò)中，數(shù)據(jù)包丟失率應(yīng)小于1%。吞吐量吞吐量是在一定時間段內(nèi)網(wǎng)上信號的流量，有時也使用數(shù)據(jù)傳輸速率進行表示。一般吞吐量越大越好。7.3服務(wù)質(zhì)量分析與設(shè)計第七章網(wǎng)絡(luò)性能設(shè)計38QoS的分類不同業(yè)務(wù)對QoS要求不同，必須對QoS分類。ITU-TY.1541標準根據(jù)數(shù)據(jù)包的傳輸時延、時延抖動、丟包率、錯誤率綜合劃分了QoS類別。QoS分為6類：按0～5優(yōu)先級相應(yīng)遞減。0類和2類對時延要求嚴格，0類對抖動有限制；1類和3類的時延要求比較嚴格；4類時延要求比較寬松，沒有抖動限制；5類對性能無保證。除第5類外，都對丟包率和錯誤率有要求。7.3服務(wù)質(zhì)量分析與設(shè)計第七章網(wǎng)絡(luò)性能設(shè)計39[案例]不同業(yè)務(wù)對QoS要求不同7.3服務(wù)質(zhì)量分析與設(shè)計第七章網(wǎng)絡(luò)性能設(shè)計40QoS存在的問題QoS的復雜性。在IP網(wǎng)絡(luò)上保證QoS還存在以下困難：因特網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸由ISP提供，信息由ICP提供，兩者之間需要共同協(xié)調(diào)；IP數(shù)據(jù)包采用統(tǒng)一格式，使網(wǎng)絡(luò)設(shè)備很難知道用戶的業(yè)務(wù)類型；用戶可能混合使用多種業(yè)務(wù)，很難建立流量模型；網(wǎng)絡(luò)中端到端的可用資源很難判斷。單用戶的QoS都難以處理，保證全網(wǎng)的QoS就更困難了。7.3服務(wù)質(zhì)量分析與設(shè)計第七章網(wǎng)絡(luò)性能設(shè)計41QoS提供以下三種服務(wù)模型：Best-Effortservice（盡力而為服務(wù)模型）Integratedservice（綜合服務(wù)模型，簡稱IntServ)Differentiatedservice（區(qū)分服務(wù)模型，簡稱DiffServ）7.3服務(wù)質(zhì)量分析與設(shè)計第七章網(wǎng)絡(luò)性能設(shè)計42Best-Effort服務(wù)模型Best-Effort是一個單一的服務(wù)模型，也是最簡單的服務(wù)模型。網(wǎng)絡(luò)盡最大的可能性來發(fā)送報文。但對時延、可靠性等性能不提供任何保證。是網(wǎng)絡(luò)的缺省服務(wù)模型，通過FIFO隊列來實現(xiàn)。適用于絕大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，如FTP、E-mail等。7.3服務(wù)質(zhì)量分析與設(shè)計第七章網(wǎng)絡(luò)性能設(shè)計437.3.2IntServ綜合服務(wù)模型IntServ是一個綜合服務(wù)模型，它可以滿足多種Qos需求。使用資源預(yù)留協(xié)議(RSVP),RSVP運行在從源端到目的端的每一個設(shè)備上，可以監(jiān)視每一個流，以防止其消耗資源過多。能夠明確區(qū)分并保證每一個業(yè)務(wù)流的服務(wù)質(zhì)量，為網(wǎng)絡(luò)提供最細粒度化的服務(wù)質(zhì)量區(qū)分。7.3服務(wù)質(zhì)量分析與設(shè)計第七章網(wǎng)絡(luò)性能設(shè)計44[案例]保證服務(wù)7.3服務(wù)質(zhì)量分析與設(shè)計第七章網(wǎng)絡(luò)性能設(shè)計45IntServ缺點：網(wǎng)絡(luò)規(guī)模大到一定程度時，網(wǎng)絡(luò)鏈路狀態(tài)維護工作將使核心層路由器不堪重負。必須進行信令傳遞，非常占用網(wǎng)絡(luò)帶寬。需要全部網(wǎng)絡(luò)設(shè)備提供一致的技術(shù)才能實現(xiàn)QoS?？蓴U展性很差，難以在Internet核心網(wǎng)絡(luò)實施。在網(wǎng)絡(luò)設(shè)計中，并不推薦使用IntServ模型，一般以DiffServ模型為主。7.3服務(wù)質(zhì)量分析與設(shè)計第七章網(wǎng)絡(luò)性能設(shè)計467.3.3DiffServ區(qū)分服務(wù)模型1．DiffServ區(qū)分服務(wù)基本思想：將網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)分成不同的類別，根據(jù)業(yè)務(wù)類別進行區(qū)分對待。DiffServ功能：將用戶業(yè)務(wù)劃分為幾種業(yè)務(wù)類型，為不同業(yè)務(wù)類型提供相應(yīng)的優(yōu)先權(quán)。對流量進行整形、隊列調(diào)度等處理，減少網(wǎng)絡(luò)擁塞。7.3服務(wù)質(zhì)量分析與設(shè)計第七章網(wǎng)絡(luò)性能設(shè)計47[案例]將網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)分成不同的類別7.3服務(wù)質(zhì)量分析與設(shè)計第七章網(wǎng)絡(luò)性能設(shè)計48DiffServ是一個多業(yè)務(wù)模型，可以滿足不同的Qos需求。與IntServ不同，不需要通知網(wǎng)絡(luò)為每個業(yè)務(wù)預(yù)留資源，即不需要信令?？梢杂貌煌姆椒▉碇付〝?shù)據(jù)包的QoS，如IP包的優(yōu)先級位，數(shù)據(jù)包的源地址和目的地址等。DiffServ用于對QoS有嚴格要求的端到端應(yīng)用。區(qū)分服務(wù)實現(xiàn)簡單，擴展性較好。7.3服務(wù)質(zhì)量分析與設(shè)計第七章網(wǎng)絡(luò)性能設(shè)計492．Qos技術(shù)綜述Qos技術(shù)包括流分類、流量監(jiān)管、流量整形、接口限速、擁塞管理、擁塞避免等。7.3服務(wù)質(zhì)量分析與設(shè)計第七章網(wǎng)絡(luò)性能設(shè)計502．Qos技術(shù)綜述流分類：采用一定的規(guī)則識別符合某類特征的報文，它是對網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)進行區(qū)分服務(wù)的前提和基礎(chǔ)。流量監(jiān)管：對進入或流出設(shè)備的特定流量進行監(jiān)管。當流量超出設(shè)定值時，可以采取限制或懲罰措施，以保護網(wǎng)絡(luò)資源不受損害。流量整形：一種主動調(diào)整流的輸出速率的流量控制措施，用來使流量適配下游設(shè)備可供給的網(wǎng)絡(luò)資源，避免不必要的報文丟棄，通常作用在接口出方向。7.3服務(wù)質(zhì)量分析與設(shè)計第七章網(wǎng)絡(luò)性能設(shè)計512．Qos技術(shù)綜述擁塞管理：就是當擁塞發(fā)生時如何制定一個資源的調(diào)度策略，以決定報文轉(zhuǎn)發(fā)的處理次序，通常作用在接口出方向。擁塞避免：監(jiān)督網(wǎng)絡(luò)資源的使用情況，當發(fā)現(xiàn)擁塞有加劇的趨勢時采取主動丟棄報文的策略，通過調(diào)整隊列長度來解除網(wǎng)絡(luò)的過載，通常作用在接口出方向。7.3服務(wù)質(zhì)量分析與設(shè)計第七章網(wǎng)絡(luò)性能設(shè)計52[案例]各Qos技術(shù)在同一網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中的處理順序7.3服務(wù)質(zhì)量分析與設(shè)計第七章網(wǎng)絡(luò)性能設(shè)計53[案例]各Qos技術(shù)在同一網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中的處理順序（1）首先通過流分類對各種業(yè)務(wù)進行識別和區(qū)分，它

是后續(xù)各種動作的基礎(chǔ)；（2）通過各種動作對特性的業(yè)務(wù)進行處理。這些動作

需要與流分類關(guān)聯(lián)起來才有意義。具體采取何種

動作，與所處的階段和網(wǎng)絡(luò)當前的負載狀況有關(guān)。

例如，當報文進入網(wǎng)絡(luò)是進行流量監(jiān)管；流出節(jié)

點之前進行流量整形；擁塞時對隊列進行擁塞管

理；擁塞加劇時采取擁塞避免措施等。7.3服務(wù)質(zhì)量分析與設(shè)計第七章網(wǎng)絡(luò)性能設(shè)計543．Qos配置方式簡介分為Qos策略配置方式和非Qos策略配置方式兩種。1.非Qos策略配置方式是指不通過Qos策略來進行配置。例如，端口限速功能可以通過直接在接口上配置來實現(xiàn)。2.Qos策略配置方式是指通過配置Qos策略來實現(xiàn)Qos功能。7.3服務(wù)質(zhì)量分析與設(shè)計第七章網(wǎng)絡(luò)性能設(shè)計553．Qos配置方式簡介Qos策略包含了三個要素：類、流行為、策略。用戶可以通過Qos策略將指定的類和流行為綁定起來，靈活地進行Qos配置。（1）類

類的要素包括：類的名稱和類的規(guī)則。

用戶可以通過命令定義一系列的規(guī)則來對報文進

行分類。7.3服務(wù)質(zhì)量分析與設(shè)計第七章網(wǎng)絡(luò)性能設(shè)計56（2）流行為

流行為用來定義針對報文所做的Qos動作。

用戶可以通過命令在一個流行為中定義多個動作。（3）策略

策略用來將指定的類和流行為綁定起來，對分類后的報文執(zhí)行流行為中定義的動作。

策略的要素包括：策略名稱、綁定在一起的類和

流行為的名稱。

用戶可以在一個策略中定義多個類和流行為的綁定關(guān)系。7.3服務(wù)質(zhì)量分析與設(shè)計第七章網(wǎng)絡(luò)性能設(shè)計574．優(yōu)先級映射簡介報文在進入設(shè)備以后，設(shè)備會根據(jù)自身情況和相應(yīng)規(guī)則（primap、remark）分配或修改報文的各種優(yōu)先級的值，為隊列調(diào)度和擁塞控制服務(wù)。優(yōu)先級映射功能通過報文所攜帶的優(yōu)先級字段來映射其優(yōu)先級字段值，就可以獲得各種用以決定報文調(diào)度能力的各種優(yōu)先級字段，從而可以全面有效的控制報文的轉(zhuǎn)發(fā)調(diào)度能力。7.3服務(wù)質(zhì)量分析與設(shè)計第七章網(wǎng)絡(luò)性能設(shè)計584．優(yōu)先級映射簡介優(yōu)先級用于標識報文傳輸?shù)膬?yōu)先程度，可以分為兩類：報文攜帶優(yōu)先級和設(shè)備調(diào)度優(yōu)先級。報文攜帶優(yōu)先級包括：802.1p優(yōu)先級、DSCP優(yōu)先級、IP優(yōu)先級、EXP優(yōu)先級等。這些優(yōu)先級都是根據(jù)公認的標準和協(xié)議生成，體現(xiàn)了報文自身的優(yōu)先等級。7.3服務(wù)質(zhì)量分析與設(shè)計第七章網(wǎng)絡(luò)性能設(shè)計594．優(yōu)先級映射簡介設(shè)備調(diào)度優(yōu)先級是指報文在設(shè)備內(nèi)轉(zhuǎn)發(fā)時所使用的優(yōu)先級，只對當前設(shè)備自身有效。包括以下幾種：

本地優(yōu)先級（LP）：設(shè)備為報文分配的一種具有本地意義的優(yōu)先級，每個本地優(yōu)先級對應(yīng)一個隊列，本地優(yōu)先級值越大的報文，進入的隊列優(yōu)先級越高，從而能夠獲得優(yōu)先的調(diào)度。

丟棄優(yōu)先級（DP）：在進行報文丟棄時參考的參數(shù)，丟棄優(yōu)先級值越大的報文越被優(yōu)先丟棄。

用戶優(yōu)先級（UP）：設(shè)備對于進入的流量，會自動獲取報文的優(yōu)先級，這種報文優(yōu)先級稱為用戶優(yōu)先級。7.3服務(wù)質(zhì)量分析與設(shè)計第七章網(wǎng)絡(luò)性能設(shè)計604．優(yōu)先級映射簡介優(yōu)先級映射表設(shè)備提供了多張優(yōu)先級映射表，分別對應(yīng)相應(yīng)的優(yōu)先級映射關(guān)系。通常情況下，可以通過查找缺省優(yōu)先級映射表來為報文分配相應(yīng)的優(yōu)先級。如果缺省優(yōu)先級映射表無法滿足用戶需求，可以根據(jù)實際情況對映射表進行修改。7.3服務(wù)質(zhì)量分析與設(shè)計第七章網(wǎng)絡(luò)性能設(shè)計615．流量監(jiān)管、流量整形和接口限速簡介為了使有限的網(wǎng)絡(luò)資源能夠更好地發(fā)揮效用，更好地為更多的用戶服務(wù)，必須對用戶的流量加以限制。比如限制每個時間間隔某個流只能得到承諾分配給它的那部分資源，防止由于過分突發(fā)所引發(fā)的網(wǎng)絡(luò)擁塞。

流量監(jiān)管、流量整形和接口限速都可以通過對流量規(guī)格的監(jiān)督來限制流量及其資源的使用，它們有一個前提條件，就是要知道流量是否超出了規(guī)格，然后才能根據(jù)評估結(jié)果實施調(diào)控。

一般采用令牌桶對流量的規(guī)格進行評估。7.3服務(wù)質(zhì)量分析與設(shè)計第七章網(wǎng)絡(luò)性能設(shè)計625．流量監(jiān)管、流量整形和接口限速簡介1.令牌桶的特點

令牌桶可以看作是一個存放一定數(shù)量令牌的容器。系統(tǒng)按設(shè)定的速度向桶中放置令牌，當桶中令牌滿時，多出的令牌溢出，桶中令牌不再增加。2.用令牌桶評估流量在用令牌桶評估流量規(guī)格時，是以令牌桶中的令牌數(shù)量是否足夠滿足報文的轉(zhuǎn)發(fā)為依據(jù)的。如果桶中存在足夠的令牌可以用來轉(zhuǎn)發(fā)報文，稱流量遵守或符合這個規(guī)格，否則稱為不符合或超標。7.3服務(wù)質(zhì)量分析與設(shè)計第七章網(wǎng)絡(luò)性能設(shè)計635．流量監(jiān)管、流量整形和接口限速簡介

每到達一個報文就進行一次評估。每次評估，如果桶中有足夠的令牌可供使用，則說明流量控制在允許的范圍內(nèi)，此時要從桶中取走與報文轉(zhuǎn)發(fā)權(quán)限相當?shù)牧钆茢?shù)量；否則說明已經(jīng)耗費太多令牌，流量超標了。7.3服務(wù)質(zhì)量分析與設(shè)計第七章網(wǎng)絡(luò)性能設(shè)計645．流量監(jiān)管、流量整形和接口限速簡介（A)流量監(jiān)管流量監(jiān)管的典型應(yīng)用是監(jiān)督進入網(wǎng)絡(luò)的某一流量的規(guī)格，把它限制在一個合理的范圍之內(nèi)，或?qū)Τ龅牟糠至髁窟M行“懲罰”，以保護網(wǎng)絡(luò)資源和運營商的利益。例如可以限制HTTP報文不能占用超過50%的網(wǎng)絡(luò)帶寬。如果發(fā)現(xiàn)某個連接的流量超標，流量監(jiān)管可以選擇丟棄報文，或重新設(shè)置報文的優(yōu)先級。7.3服務(wù)質(zhì)量分析與設(shè)計第七章網(wǎng)絡(luò)性能設(shè)計65[圖7-10流量監(jiān)管示意圖]7.3服務(wù)質(zhì)量分析與設(shè)計第七章網(wǎng)絡(luò)性能設(shè)計665．流量監(jiān)管、流量整形和接口限速簡介

(B)流量整形是一種主動調(diào)整流量輸出速率的措施。一個典型應(yīng)用是基于下游網(wǎng)絡(luò)結(jié)點的流量監(jiān)管指標來控制本地流量的輸出。流量整形與流量監(jiān)管的主要區(qū)別在于，流量整形對流量監(jiān)管中需要丟棄的報文進行緩存——通常是將它們放入緩沖區(qū)或隊列內(nèi)。當令牌桶有足夠的令牌時，再均勻的向外發(fā)送這些被緩存的報文。流量整形與流量監(jiān)管的另一區(qū)別是，整形可能會增加延遲，而監(jiān)管幾乎不引入額外的延遲。7.3服務(wù)質(zhì)量分析與設(shè)計第七章網(wǎng)絡(luò)性能設(shè)計67[圖7-11流量整形示意圖]7.3服務(wù)質(zhì)量分析與設(shè)計第七章網(wǎng)絡(luò)性能設(shè)計685．流量監(jiān)管、流量整形和接口限速簡介

(C)接口限速利用LR（物理接口限速）可以在一個物理接口上限制發(fā)送報文（包括緊急報文）的總速率。LR也是采用令牌桶進行流量控制。如果在設(shè)備的某個接口上配置了LR，所有經(jīng)由該接口發(fā)送的報文首先要經(jīng)過LR的令牌桶進行處理。如果令牌桶中有足夠的令牌，則報文可以發(fā)送；否則，報文將進入QoS隊列進行擁塞管理。這樣，就可以對通過該物理接口的報文流量進行控制。7.3服務(wù)質(zhì)量分析與設(shè)計第七章網(wǎng)絡(luò)性能設(shè)計69[圖7-12接口限速示意圖]7.3服務(wù)質(zhì)量分析與設(shè)計第七章網(wǎng)絡(luò)性能設(shè)計706．擁塞管理簡介擁塞管理的中心內(nèi)容就是當擁塞發(fā)生時如何制定一個資源的調(diào)度策略，以決定報文轉(zhuǎn)發(fā)的處理次序。一般采用隊列技術(shù)，使用一個隊列算法對流量進行分類，之后用某種優(yōu)先級別算法將這些流量發(fā)送出去。擁塞管理的處理包括隊列的創(chuàng)建、報文的分類、將報文送入不同的隊列、隊列調(diào)度等。隊列調(diào)度對不同優(yōu)先級的報文進行分級處理，優(yōu)先級高的會得到優(yōu)先發(fā)送。7.3服務(wù)質(zhì)量分析與設(shè)計第七章網(wǎng)絡(luò)性能設(shè)計716．流量擁塞簡介—常用隊列調(diào)度機制

(A）FIFO（先入先出隊列）7.3服務(wù)質(zhì)量分析與設(shè)計第七章網(wǎng)絡(luò)性能設(shè)計726．流量擁塞簡介—常用隊列調(diào)度機制

(B）PQ（優(yōu)先隊列，PriorityQueuing）7.3服務(wù)質(zhì)量分析與設(shè)計第七章網(wǎng)絡(luò)性能設(shè)計736．流量擁塞簡介—常用隊列調(diào)度機制

(C）CQ（定制隊列，CustomQueuing）7.3服務(wù)質(zhì)量分析與設(shè)計第七章網(wǎng)絡(luò)性能設(shè)計746．流量擁塞簡介—常用隊列調(diào)度機制

(D）WFQ（加權(quán)公平隊列，WeightedFairQueuing）7.3服務(wù)質(zhì)量分析與設(shè)計第七章網(wǎng)絡(luò)性能設(shè)計757.4負載均衡技術(shù)與設(shè)計767.4.1負載均衡的基本類型1．負載均衡基本工作原理負載均衡是采用一組設(shè)備和多條通信鏈路，將通信量及其他工作智能地分配到整個設(shè)備組中的不同設(shè)備上，或?qū)?shù)據(jù)流量均衡的分配到多條鏈路上，提供最快地響應(yīng)速度，以及不停頓的服務(wù)。負載均衡需要進行兩方面的處理一是將大量的并發(fā)訪問或數(shù)據(jù)流量分配到多臺節(jié)點設(shè)備上分別處理，以減少用戶等待時間；二是每個節(jié)點設(shè)備處理結(jié)束后，需要將結(jié)果進行匯總，返回給用戶端主機。7.4負載均衡技術(shù)與設(shè)計第七章網(wǎng)絡(luò)性能設(shè)計772.硬件負載均衡技術(shù)硬件負載均衡是直接在服務(wù)器和交換機之間安裝負載均衡設(shè)備。負載均衡設(shè)備往往采用專用的處理芯片和獨立的操作系統(tǒng)，因此整體性能很好，有較高的可靠性。硬件負載均衡設(shè)備：F5負載均衡器Radware