QoS之流量整形與流量監(jiān)管(4)

流量監(jiān)管TP(Traffic Policying)、流量整形TS(Traffic Shaping)和接口限速(Line Rate)通過(guò)監(jiān)督進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)的流量速率來(lái)限制流量對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源的使用;

令牌桶(Token Bucket)是常用的流量度量工具,可以對(duì)流量的速率(rate)和突發(fā)(burst)進(jìn)行限制;

令牌桶進(jìn)行流量度量的結(jié)果是給報(bào)文打上紅、黃、綠不同顏色的標(biāo)記,再根據(jù)報(bào)文顏色做正常轉(zhuǎn)發(fā)、重標(biāo)記后轉(zhuǎn)發(fā)或丟棄處理;

一、令牌桶


令牌桶是一個(gè)存放一定數(shù)量令牌的容器;

系統(tǒng)按設(shè)定速度向桶中注入令牌,當(dāng)注入的令牌超出桶的容量時(shí),多出的令牌將從桶中溢出丟掉或溢出到另外一個(gè)桶中;

使用令牌桶對(duì)流量進(jìn)行評(píng)估時(shí),每個(gè)令牌對(duì)應(yīng)一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù),桶中的令牌會(huì)隨數(shù)據(jù)包的發(fā)送而減少,桶中的令牌足夠能轉(zhuǎn)發(fā)稱為流量遵守,否則稱為流量超標(biāo);

根據(jù)令牌注入方式及桶數(shù)量可以分為三種令牌桶模型:

(1)單速單桶雙色模型;

(2)單速雙桶三色模型;

(3)雙速雙桶三色模型;

令牌桶模型中可能有單桶或雙桶模型,單桶模型中使用的令牌桶稱為CBS桶,雙桶模型中使用的令牌桶成為CBS和EBS桶;

CBS(Committed Bucket Size):承諾突發(fā)尺寸,C桶瞬間能夠通過(guò)的承諾突發(fā)流量,也是C桶的容量;cbs提供正常突發(fā),cbs越大波動(dòng)越大,cbs越小波動(dòng)趨于平緩;

EBS(Excess Bucket Size):超額突發(fā)尺寸,E桶瞬間能夠通過(guò)的超出突發(fā)流量;ebs提供過(guò)量突發(fā),ebs越大峰值突發(fā)越大,ebs越小峰值突發(fā)越??;

Tc和Te:分別表示C桶和E桶的當(dāng)前令牌數(shù)量,單位為個(gè);

CIR(Committed Information Rate):承諾信息速率,向C桶中注入令牌的速率,也是C桶允許轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的平均速率,單位bit/s;

Color顏色:模型對(duì)分類數(shù)據(jù)的顏色定義,將能從桶中取走足量令牌的報(bào)文標(biāo)記為綠色或黃色,而將未能在桶中獲得足量令牌的報(bào)文標(biāo)記為紅色;

1、單速單桶? ? ? ? 承諾速率

基于單桶模型對(duì)流量進(jìn)行評(píng)測(cè),根據(jù)評(píng)估的結(jié)果為報(bào)文打上綠色或紅色;

桶中令牌以承諾的恒定速率CIR注入,桶大小固定,當(dāng)注入令牌超出桶的容量后,多余的令牌就會(huì)被丟棄,對(duì)于到達(dá)的報(bào)文用B表示報(bào)文大?。?/p>

若B小于等于Tc,令牌足夠,報(bào)文被標(biāo)記為綠色,且Tc減少B;

若B大于Tc,令牌不夠,報(bào)文被標(biāo)記為紅色,且Tc不減少B;

舉例:

若當(dāng)前C桶中有2000個(gè)令牌,有2份待轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)報(bào)文,大小分別為1500B和800B,假設(shè)此期間沒(méi)有令牌注入:

當(dāng)?shù)谝环輬?bào)文到達(dá)時(shí),令牌足夠,標(biāo)記為綠色同時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)報(bào)文,剩余500個(gè)令牌;

當(dāng)?shù)诙輬?bào)文到達(dá)時(shí),令牌不夠,標(biāo)記為紅色同時(shí)丟棄報(bào)文,令牌不變化;

單速單桶模型僅以承諾速率CIR注入令牌到C桶,所以C桶中令牌是承諾的令牌,消耗C桶令牌的數(shù)據(jù)報(bào)文,轉(zhuǎn)發(fā)速率不會(huì)超出CIR;

在限速、整形中使用的是單速單桶模型;

最大占用帶寬為200kb/s,突發(fā)流量為5000Byte,缺省CBS是CIR的25倍;

2、單速雙桶? ? ? ? 可以過(guò)量突發(fā)

單速雙桶模型對(duì)流量進(jìn)行評(píng)估,根據(jù)評(píng)估結(jié)果為報(bào)文打上綠色、黃色和紅色標(biāo)記;

系統(tǒng)按照CIR速率向令牌桶投放令牌,向C桶注入令牌,溢出的令牌放到E桶,E桶溢出的令牌會(huì)被丟棄:

對(duì)于到達(dá)的報(bào)文,用B表示報(bào)文的大?。?/p>

(1)若B小于等于Tc,C桶令牌足夠,報(bào)文被標(biāo)記為綠色同時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)報(bào)文,Tc減少B;

(2)若B大于Tc且B小于等于Te,C桶令牌不夠,E桶令牌夠,報(bào)文被標(biāo)記為黃色同時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)報(bào)文,Te減少B;

(3)若B大于Te,C桶令牌不夠,E桶令牌也不夠,報(bào)文被標(biāo)記為紅色,Tc和Te令牌不變;

舉例:

若C桶當(dāng)前令牌為2000,E桶令牌為1000,待轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)報(bào)文有3份,大小分別為1500B、800B、700B,假設(shè)3份報(bào)文在轉(zhuǎn)發(fā)過(guò)程中沒(méi)有令牌注入;

當(dāng)?shù)谝环輬?bào)文到達(dá)時(shí),C桶令牌足夠,標(biāo)記為綠色同時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)報(bào)文,C桶令牌剩余500個(gè),E桶不變;

當(dāng)?shù)诙輬?bào)文到達(dá)時(shí),C桶令牌不夠,E桶令牌足夠,標(biāo)記為黃色同時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)報(bào)文,C桶令牌不變,E桶令牌剩余200個(gè);

當(dāng)?shù)谌輬?bào)文到達(dá)時(shí),C桶令牌不夠,E桶令牌也不夠,標(biāo)記為紅色同時(shí)丟棄報(bào)文,C桶令牌不變,E桶令牌不變;

雙桶模型用于流量監(jiān)管;

雙桶模型由于EBS令牌桶的存在,流量可以在承諾速率CIR基礎(chǔ)上過(guò)量突發(fā),在某時(shí)刻速率可以達(dá)到很高;

由于前一時(shí)刻數(shù)據(jù)量低,令牌沒(méi)有使用,因此在下一時(shí)刻有過(guò)量突發(fā)所致的流量過(guò)高,但流量的平均速率仍低于CIR;

3、雙速雙桶? ? ? ? 限制過(guò)量突發(fā)時(shí)的速率

雙速雙桶對(duì)流量進(jìn)行測(cè)評(píng),根據(jù)評(píng)估結(jié)果為報(bào)文打上綠色、黃色和紅色顏色標(biāo)記;

PBS(Peak Burst Size):峰值突發(fā)尺寸,P桶瞬間能通過(guò)的峰值突發(fā)流量,也是P桶的容量;

PIR(Peak Information Rate):峰值信息速率,P桶允許傳輸報(bào)文的峰值速率,也是向P桶注入令牌的速率,PIR大于CIR;

系統(tǒng)按照PIR速率向P桶中投放令牌,按照CIR速率向C桶中投放令牌,雙桶之間獨(dú)立;

對(duì)于到達(dá)的報(bào)文,用B表示報(bào)文大?。?/p>

若B小于等于Tp且B小于等于Tc,P桶令牌足夠、C桶令牌也足夠,報(bào)文標(biāo)記為綠色同時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)報(bào)文,P桶令牌減少、C桶令牌也減少;

若B小于等于Tp且B大于Tc,P桶令牌足夠、C桶令牌不夠,報(bào)文標(biāo)記為黃色同時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)報(bào)文,P桶令牌減少、C桶令牌不變;

若B大于Tp,P桶令牌不夠,報(bào)文標(biāo)記為紅色同時(shí)丟棄報(bào)文,P桶令牌不變、C桶令牌不變;

舉例:

P桶令牌為2000,C桶令牌為1000,待轉(zhuǎn)發(fā)報(bào)文有3份,大小分別為1500B、800B、400B;

第一份報(bào)文到達(dá)時(shí),P桶令牌足夠、C桶令牌不夠,報(bào)文標(biāo)記為黃色同時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)報(bào)文,P桶令牌剩余500個(gè),C桶令牌不變;

第二份報(bào)文到達(dá)時(shí),P桶令牌不夠,報(bào)文標(biāo)記為紅色同時(shí)丟棄報(bào)文,P桶令牌不變,C桶令牌不變;

第三份報(bào)文到達(dá)時(shí),P桶令牌足夠、C桶令牌足夠,報(bào)文標(biāo)記為綠色同時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)報(bào)文,P桶令牌剩余100個(gè),C桶令牌剩余600個(gè);

雙速雙桶模型能解決單速雙桶模型中因E桶的原因而導(dǎo)致流量過(guò)量突發(fā)所引起的速率波動(dòng)幅度不確定性,所以對(duì)最高速率做了限制;

P3代表綠色流量,報(bào)文使用承諾速率注入的令牌;

P2代表黃色流量,報(bào)文使用不是承諾的令牌;

P1代表紅色流量,報(bào)文沒(méi)有對(duì)應(yīng)的令牌不能被轉(zhuǎn)發(fā);

二、流量監(jiān)管




三、流量整形





四、流量限速


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