QoS的队列和拥塞控制

　　传统IP网受人诟病的关键一点是其QoS能力，其实经过众多厂商长时间的努力，IP技术的QoS已经有了长足的进步。

　　一、队列策略

　　队列调度策略是QOS中针对接收报文和发送报文，按一定优先级策略调度入队和发送，从而保障特定内容的报文，按需发送的机制。它的特点是只在设备内部实现，没有互通性要求，不同厂家的设备可能队列调度策略实现不同，但不存在互通问题。

　　有四种队列机制：FIFO、PQ、CQ、WFQ

　　1、FIFO是传统的先入先出队列，没有策略。

　　2、PQ

　　Preference Queue，优先级队列。共四个优先级：High、Medium、Normal、Low。接口上根据协议类型、报文大小、协议端口号等，划分不同优先级队列，当高优先级队列中有报文时，低优先级队列得不到调度。所以优先级队列适用于应用简单，对某些应用服务要求很高，而其他业务相对不高的应用。它的优势是配置简单，绝对保证高优先级应用的带宽；缺点是不能保证高优先级外的服务得到合理带宽，从而不能公平地保证各种应用的服务质量。

　　3、CQ

　　Customized Queue，用户定制队列。接口上，根据用户预先的定义，最多可配置16个定制队列，加上1个系统队列，共17个队列。用户可根据协议类型、报文大小、协议端口号，以及相应的Access List规则，配置各种队列以及分配相应带宽，各个队列按照预先设定的带宽调度发送。CQ的优点是能保证各种应用能分配到一定的带宽，适用于应用相对简单的场合（如金融等专网），并且调度算法相对简单，路由器转发效率较高；缺点是配置相对复杂，并且网络管理员必须事先知道该网络的详细应用，对于管理员要求较高，对于复杂应用网络，16个优先级似乎不够。

　　4、WFQ

　　Weighted Fair Queue，加权公平队列。WFQ将分组按照不同的业务流、不同的IP优先级，自动按照HASH算法，划分成不同的队列，在保证高优先级业务的同时，按照配置权重，将带宽公平地分给低优先级别的业务。Quidway路由器在每个接口上最大支持4096个队列，在此范围之内，网络管理员可以配置队列的数目和相应权值。WFQ的优点是对所有应用都能比较公平地提供服务质量，对于要求较高的业务可以通过设置权重保障优先级，能智能划分队列和调度，配置相对简单，对网络管理员要求相对较低；缺点是由于相对公平，对于QOS要求极高的应用，不能象PQ那样绝对保证，策略计算复杂，比较消耗路由器处理能力。它适用于应用较复杂，并且应用相对公平的网络，如Internet网。

　　二、拥塞检测和避免

　　1、CAR CAR是一种带宽管理机制。通过配置CAR，网络管理员可以为不同的业务分配不同的带宽，定义业务占用的带宽超过分配额度时的处理策略，通过限制通过路由器某一端口的流量，很好地保证整个网络的QOS。CAR既可用于网络的入口也可用于网络的出口，网络管理员可以根据IP地址、服务端口区分不同的业务流。 CAR利用令牌桶实现业务的带宽分配和测量功能，通过限制带宽资源的分配，以适应IP业务的流量突发的特点。对于超出分配带宽的业务，CAR利用扩展ACL（访问列表）制定处理策略，包括修改分组的优先级、丢弃分组等。管理员可以为不同的业务制定不同的CAR策略。

　　2、RED 随机早期检测（RED）通过对网络拥塞情况的早期检测，依据预先制定的规则按照一定的比例有选择地丢弃某些业务的分组，智能地避免网络拥塞，以保证即使在网络超负载的情况下，路由器仍能保持较高的报文转发效率，为网络管理员提供了灵活制定流量控制策略的能力。

　　3、WRED WRED结合了IP优先级和RED策略，为不同类别的业务提供不同的服务，优先处理优先级高的分组。WRED在检测到网络拥塞的情况下，按照一定的策略对优先级高的业务优先处理，既保证了高优先级业务处理的及时性，同时也不会加剧网络的拥塞程度。网络管理员可以通过为不同服务类别定义队列的最大阈值和最小阈值以及分组丢弃率，灵活地制定区分服务类别的流量控制策略。