QoS-拥塞管理与拥塞避免（上）

拥塞管理与拥塞避免
--------------------------------前言------------------------------------
·在企业网络中，我们可能带宽没那么充分的前提下，但是有些数据非常重要的，例如我们的VoIP、视频流等等，并且有其他的FTP/HTTP甚至是BT的服务存在的前提下，都需要去使用部分带宽，如果存在贪婪的业务，就会导致带宽全部占满，那么敏感性流量就会导致延迟较高的情况发生，甚至出现大规模丢包，即使把带宽占满了，那么我们为了保证敏感性流量或者说是重要的业务，那么我们就可以实施拥塞管理
·拥塞管理实际上就是学习队列机制，就是让数据排队，某些队列进去以后，相当于是银行VIP待遇，只要你有数据包立马就能走，那么延迟就会相应较低；但是对于部分流量可能能被限制，例如把BT、迅雷的流量全部引入队列里，所以对于拥塞管理来说，是各种各样的管理机制。
·为了保障重要业务，例如VoIP等等，那么我们可以采用不形成拥塞的方法，不形成拥塞就不会有大规模丢包，因此就会采用拥塞避免
·拥塞避免：通过监视网络资源的使用情况，例如队列的情况，比如队列是否满了，或者内存、缓存区是否满了，在拥塞发生或者是有拥塞发生的趋势的时候，就会将不重要的报文主动丢弃，调整网络流量来接触网络过载。

拥塞现象的产生

• 拥塞现象的产生可能有几种情况
  ①速率不匹配，例如RTA去往因特网的链路带宽是1Mbps，而左边的交换机到达RTA的链路带宽是100Mbps，那么就会导致我们发送的流量远远大于出口的流量，在这种情况下，可能会发生拥塞的情况
  ②汇聚问题：例如RTA，现在有多个设备向它发送流量，超过了它的链路带宽，也会导致拥塞现象的发生

• 如果发生拥塞，那么就会引发如下问题
  ①增加了报文传输的时延和抖动。
  ②过高的延迟会引起报文重传。
  ③使网络的有效吞吐率降低，造成网络资源的损害。
  ④加剧耗费大量的网络资源（特别是存储资源），不合理的资源分配甚至可能导致系统陷入资源死锁而崩溃。

• 拥塞会导致我们的数据在队列里面，如果用FIFO的方式进行传输，肯定会导致流量不能及时获得资源，会导致我们服务质量下降，以及服务性能也会下降，因此我们需要考虑怎么做才能够让我们服务质量达到优化。

• 在上面提到的速率不匹配设备达到拥塞，实际上要让我设备了解发生拥塞了，因为原先这种情况不一定会导致拥塞，比如
  
  左边是1Gbps，右边是10Mbps，但是没有流量，实际上也不会造成拥塞。

• 拥塞出现的情况：
  
  了解概念：
  
  -如果发生了拥塞，代表硬件队列已经满了

• 当有数据传送给路由器的时候，实际上会将数据处理后发送给硬件队列，对于硬件队列来说，队列的排序方式就是FIFO，没有优先级之分，按照包到达硬件队列的次序进行发送，硬件队列实际上是有一定的长度的，不是无限的，如果流量来的很多很快，就会导致硬件队列满了。原因就是转发的速率并没有进入的速率快，因此就会拥塞。因此拥塞的体现是硬件队列满了，没有办法容纳数据包，会将数据放入软件队列中，如果没有软件队列就会直接丢包

队列的概念:

• 硬件队列是存在固定长度的，当然有些设备是可以进行硬件队列长度修改的，但是不建议进行修改，因为设置长了设置短了都会出现问题
• 有时候我们在接口配置了QoS以后，设备自动会把QoS队列伸长或者缩短，因此不需要去管理
  ·我们操作的时候实际上都是操作软件队列

硬件队列的总结：

拥塞管理实现的第二步

• 对于不同类型的数据我们放入了不同的队列中，实际上在硬件队列没有满的情况下，我们的数据都是能够FIFO进行发送的，但是如果现在发生了拥塞，那么我们就需要考虑，在拥塞发生时有限转发哪个队列里面的数据，因此需要了解队列的调度机制

队列调度机制：（软件队列）

• CBQ（Class-based Queueing）基于类的加权公平队列

• 软件队列默认情况下也是FIFO，实际上如果不去调整的话，那么对于设备来说，软件队列的出现实际上就是硬件队列的加长版

• 实际上RR和WRR是一种调度的算法，并没有一种队列叫做RR或者WRR队列，但是对于FIFO肯定是个队列

• 对于PQ实际上也是真正的队列，存在PQ队列，CQ也是队列，WFQ也是队列

• 在我们本章节主要是介绍FIFO、PQ、WRR、WFQ、PQ+WFQ、CBQ(增强版WFQ)

• 接下来我们讲的队列全部都是软件队列，硬件队列已经讲完了
  -可以查看QoS拥塞管理与拥塞避免（下）博客