网络管理中心iBrain NMC

信锐iBrain智能网络管理中心(简称iBrain NMC)是网络设备的集中管理与智能运维中心,可以作为网络管理的智慧大脑,平台支持对无线AP、安视交换机、Turbo Fusion极智融合系列网关、NAC网络控制器等设备进行集中管理,可实现全网设备的快速激活、策略配置、故障定位、安全告警、智能运维等,同时支持对全网用户进行统一身份认证与角色授权等,一站式降低网络管理难度。结
NMC3.13.0-3.14.0
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交换机QoS配置指导

更新时间:2024-06-28

1功能简介

1.1应用场景

QoS(Quality of Service)即服务质量,其目的是针对各种业务的不同需求,为其提供端到端的服务质量保证。QoS是有效利用网络资源的工具,它允许不同的流量不平等的竞争网络资源,语音、视频和重要的数据应用在网络设备中可以优先得到服务。

Qos也就是如何事先避免拥塞,在拥塞发生前如何减少损失。其作用是:

  1. 有效分配和控制网络资源
  2. 避免并管理网络拥塞
  3. 为不同的业务提供不同的服务
  4. 进行端到端的服务保证

QoS处理流程图:

1.2适用版本

文中有关配置截图均基于NMC3.13.0版本,交换机3.6版本。

1.3配置思路

1、确认当前的配置需求是配置哪种类型的QoS策略

2、配置流量管理,重标记当流量经过交换机后对流量对应的QoS字段进行标记,确认标记的值为多少,流量监管需要确认当前网络中实际的流量是多少,合理规划CIRCBSPIRPBS的值。重定向确认具体的流量路径。

3、流量整形确认当前网络的具体流量大小情况,然后进行配置。

4、优先级映射确认映射值的对应关系后进行配置。

5、观察流量如果存在过高,需要保证对部分业务进行转发,则给流量进行标记后结合拥塞管理配合使用。

2注意事项

2.1业务影响范围

配置QoS功能需要确认网络的具体流量情况,然后进行配置。策略中配置的值不正确会导致业务中断,建议在业务空闲期进行修改。

3配置步骤

3.1 流量管理

流量管理功能包括重标记、流量监管、重定向等。

3.1.1重标记

  1. 在【SD-LAN】-【流量管理】-【QoS配置】-【流量管理】,新增策略选择【重标记】设置改写报文的优先级字段,如 VLAN报文的 802.1p 优先级、IP 报文的 DSCP和内部优先级,用于向下一台设备传递差分服务的 QoS 信息。

802.1P优先级:802.1P协议是802.1Q的拓展协议,多了3bits的优先级字段。即CoS(服务类)字段,只在二层打标记。CoS取值范围:0-7(值越大越优先)

IP优先级:即IP Precedence,只使用三层ToS(服务类)字段中的前3bits,只能在三层打标记。IPP取值范围:0-7(值越大越优先)

DSCP优先级:区分服务码点,使用三层ToS(服务类)字段中的前6bits,只能在三层打标记。DSCP取值范围:0-63(值越大越优先),但是只有其中21位可以使用,如下:dscp的参数与2进制对照,如af11 =(1 x 8)+(1 x 2)= 10

3.1.2流量监管

1、在【SD-LAN】-【流量管理】-【QoS配置】-【流量管理】,新增策略选择【流量监管】,配置对应的CIRCBSPIRPBS值。并配置对应颜色的动作。

2、流量监管是一种通过对流量规格的监督,来限制流量及其资源使用的流量控制动作。通过配置流量监管,设备对符合流分类规则的报文的流量进行监督,对于超过规格的流量,可以采取丢弃、重标记颜色、重标记服务等级等动作。

CIR:允许传输或者转发报文的平均速率。

CBS:瞬间能够通过的承诺突发流量。

PIR:允许传输或者转发报文的峰值速率。

PBS:瞬间能够通过的峰值突发流量。

在介绍三色报文前需要介绍一下令牌桶原理:

令牌桶算法:只要在一个接口启用管制(policing)或者整形(shaping),就会生成一个令牌桶。

一个重要的公式:CIR = BC/TC

TC:将单位时间秒级再次细化为若干份(如1秒分成8等份,一个TC=125ms)

BC:一个TC内承诺发送的报文总量,承诺突发。

令牌桶:每个TC时间内,桶内就会加入BC块令牌(一个桶容量就是BC这么大)

对于三色令牌,涉及到第二个桶:

一个重要的公式:PIR =(BC+BE)/TC

BE:一个TC内,第二个桶所容纳的过量突发令牌数,一般BC = BE

令牌是干啥的:当一个接口启用了管制或整形,此时进入一个报文,这个报文一定要先从桶内抓取一个令牌。

绿色报文:一个TC内从第一个桶内抓到令牌的报文就是绿色报文。当用户的流量速率小于配置的CIR时,报文被标记为绿色;

黄色报文:一个TC内第一个桶内令牌用完了,从第二个桶抓到令牌的报文就是黄色报文。当用户的流量大于CIR而小于PIR时,报文被标记为黄色;

红色报文:两个桶内令牌都用完了,对于抓取不到令牌的报文,称红色报文。当用户的流量大于PIR时,报文被标记为红色。

流镜像:设备复制一份和被观察流的原始报文一模一样的报文,并传送到指定的观察端口上。维护手段的一种,可以通过流镜像收集某个端口某个时段进出的报文,用作问题故障分析。

重定向:根据流分类决定报文的转发路径。通过配置重定向,设备将符合流分类规则的报文重定向到指定接口。流量重定向只支持入口方向

3.1.3重定向

1、在【SD-LAN】-【流量管理】-【QoS配置】-【流量管理】,新增策略点击高级设置后选择【重定向】,重定向根据流分类决定报文的转发路径。通过配置重定向,设备将符合流分类规则的报文重定向到指定接口。流量重定向只支持入口方向

3.2流量整形

1、在【SD-LAN】-【流量管理】-【QoS配置】-【流量整形】,新增策略。流量整形是一种主动调整流量输出速率的措施,对上游输入的不规整流量进行缓冲,使流量输出趋于平稳,从而解决下游设备的拥塞问题。有线侧的限速,可基于端口限速或者对经过端口的队列进行限速。

3.3优先级映射

1、在【SD-LAN】-【流量管理】-【QoS配置】-【优先级映射】,新增策略,优先级映射实现从二层COS优先级到三层DSCP优先级之间的映射,设备可根据优先级提供有差别的QoS服务。

3.4拥塞管理

1、在【SD-LAN】-【流量管理】-【QoS配置】-【拥塞管理】,新增策略,当时延敏感业务要求得到比非时延敏感业务更高质量的 QoS 服务,且网络中间歇性的出现拥塞,此时需要进行拥塞管理。拥塞管理一般采用排队技术,使用不同的调度算法来发送队列中的报文流。常用调度模式包括严格优先模式、轮询模式、加权轮询模式、严格优先+加权轮询模式和差分加权轮询模式。

  1. 严格优先模式:严格按照优先级从高到低的次序优先发送较高优先级队列中的分组。
  2. 轮询模式:将每个端口分为多个输出队列,队列之间轮流调度。
  3. 加权轮询模式:将每个端口分为多个输出队列,队列之间轮流调度。加权值表示获取资源的比重。
  4. 严格优先+加权轮询模式:部分队列按照严格优先模式调度(加权值设置为0),部分队列按照加权轮询模式调度。
  5. 差分加权模式:根据不同队列报文所占权重,按照每个队列报文长度进行调度。

常用优先级信任模式包括信任报文优先级信任端口优先级

信任报文优先级是指直接根据报文携带的报文优先级来转发数据,信任端口优先级分两种情况:


1.当入口报文不带802.1p优先级,设备将使用端口优先级,根据此优先级查找802.1p优先级到内部优先级映射表,然后为报文标记内部优先级。

2.当入口报文携带802.1p优先级,此时按报文携带的802.1p优先级,查找802.1p优先级到内部优先级映射表,然后为报文标记内部优先级。

4效果演示

优先级映射实现从二层COS优先级到三层DSCP优先级之间的映射,设备可根据优先级提供有差别的QoS服务。

4.1.1流量管理-重标记

案例:抓取内网HTTP流量,为报文打上ef标记(重标记)提供优先级

智能交换机配置案例:

1)配置ACL策略:

“HTTP”策略只抓取80端口报文,绑定接口Gi0/0/21:

“放通所有”策略放通所有业务流量(该策略必须配置,否则Gi0/0/1只通http流量)


QoS调用ACL HTTP,并进行重标记:

Cisco配置案例:

1)ACL用来抓取内网的HTTP流量

ip access-list extended HTTP

 permit tcp any any eq www

 permit tcp any eq www any

2)class-map用来调用访问控制列表HTTP

class-map (match-all) HTTP //match-all是默认规则,同“and”语法。

match access-group name HTTP //匹配acl HTTP

3)policy-map用来调用class-map HTTP

policy-map HTTP

class HTTP //调用class-map HTTP

set dscp ef //打上ef进行重标记

4)在接口下调用qos策略

interface Ethernet0/0

duplex auto

service-policy output HTTP //出接口下调用qos策略,经过该接口的http报文都会打上ef标记,并发送给下游设备。

4.1.2流量管理-流量监管

案例:还是抓取内网http报文,进行限速4Mbps,峰值速率8Mbps.当流量小于4Mbps时进行转发,大于4小于8时标记为dhcp的default(0)值,大于8时直接废弃。

智能交换机配置案例(ACL配置见3.1

1.流量监管,四个参数的单位注意,如cir=400Kb/s,则CBS=(4000 /8 )x 1000=500000byte;PIR和PBS同理:

2.绿色报文直转发:

3.黄色报文打标记0再转发:

4.红色报文直接废弃:


Cisco配置案例:

1)ACL用来抓取内网的HTTP流量

ip access-list extended HTTP

permit tcp any any eq www

permit tcp any eq www any

2)class-map用来调用访问控制列表HTTP

class-map (match-all) HTTP //match-all是默认规则,同“and”语法。

match access-group name HTTP //匹配acl HTTP

3)policy-map用来调用class-map HTTP

policy-map HTTP-police

class HTTP //调用class-map

police cir 4000000 bc 500000 pir 8000000 //cir和pir单位bps,BC是byte

conform-action transmit //绿色流量直接放通

exceed-action set-dscp-transmit default //黄色流量标记为default(0)

violate-action drop //红色流量直接丢弃

4)接口下调用qos策略:

interface Ethernet0/1

duplex auto

service-policy output HTTP-police

4.1.3流量整形:

基于端口整形(单纯限速),只能基于出方向限速(下载速度),如下限速下载速度4Mbps(该配置比较简单易懂就不做cisco案例对比)

基于队列整形,即指定对应流量(如抓取的http报文),上游设备对改报文打标记后本地交换机接收,或者本地交换机自身进行打标记,其标记数值都会跟队列一一对应,此时数据携带什么标记,该标记就会对应一个队列。队列跟标记对应关系见【QoS配置】-【优先级映射】。

案例:抓取http报文进行流量整形,承诺限速4Mbps,允许瞬间突发到8Mbps

智能交换机配置案例:

  1. 做acl抓取http报文,直接打标记

  1. 在【QoS配置】-【优先级映射】进行标记(CoS或者DSCP)到队列的映射

  1. 此时在【QoS配置】-【流量整形】里对映射后的队列进行整形,承诺速率4Mbps,允许瞬间突发到8Mbps


Cisco配置对比:(cisco的整形机制跟我们智能交换机不同,还是直接用ACL抓取特定流量然后进行整形限速,无需队列)

1)ACL用来抓取内网的HTTP流量

ip access-list extended HTTP

permit tcp any any eq www

permit tcp any eq www any

2)class-map用来调用访问控制列表HTTP

class-map (match-all) HTTP //match-all是默认规则,同“and”语法。

match access-group name HTTP //匹配acl HTTP

3)policy-map用来调用class-map HTTP

policy-map HTTP-shaping

class HTTP

shape average 4000000 500000 500000 //后面参数分别是cir bc be,后面两个参数一般不写,cisco的cpu会自动算出最佳值.

4)接口下调用qos整形配置

interface Ethernet0/2

duplex auto

  service-policy output HTTP-shaping

4.1.4优先级映射(可自定义)

CoS跟队列进行映射,DSCP跟CoS进行映射(二层到三层的映射2),优先级值越大,优先级越高,一般搭配流量管理、流量整形、拥塞管理一起使用。

4.1.5拥塞管理

客户比较喜欢刷网页,要求在带宽满载的时候实现刷网页不受太大影响,用尽量不影响其他业务流量的方式来优化网络。使用qos拥塞管理的差分加权轮询模式。

智能交换机配置案例

信任报文优先级:指直接根据报文携带的报文优先级来转发数据