利用QOS技术解决网络拥塞

利用QOS 解决网络拥塞

前几天有同学向我诉苦，他们公司的网络时快时慢，问我有没有什么好的解决方案；之后了解了一下他们公司的网络情况，拉的是 10M 的 DDN 专线，大多数情况下带宽还是够用的，但有时侯一到关键时刻，就显得特别的拥塞。原因是有些部门某些时候较大的突发流量，导致网络的速度整体变慢。普通员工倒也不怎么抱怨，公司领导一发不出去邮件，就不高兴了，可苦了我这位同学。最后我建议他使用 QOS 技术，通过限速或其他形式对这些部门的带宽进行限制。

QOS （服务质量）是一种网络拥塞的解决方法，其基本思想是把数据进行分类，放到不同队列中，然后根据数据的类型决定传输的先后或保证一定的带宽。也就是说在不增加带宽的情况下，使数据流均匀的传输，以此避免拥塞的产生。

下面我们模拟一个 QOS 应用的案例，通过两种技术： CAR （承诺访问速率）和 GTS （流量整形配置）来解决上述问题。拓扑图如下：

 

从拓扑上我们可以看到：

l         网关路由器 R1 外网口 E0/0 的 IP 是： 200.200.200.1/24 ，内网口 E0/1 的 IP 是： 192.168.1.1/24.

l         PC1 在这里表示将要被我们限速的 PC ，它的 IP 是： 192.168.1.2/24 ，网关是路由器接口 E0/1 的地址： 192.168.1.1.

l         PC2 在这里表示网管工作站， IP 是 192.168.1.254/24 ，网关： 192.168.1.1

l         位于 Internet 上的 FTP 服务器的 IP 是： 200.200.200.2/24

我们假设 PC1 的正常流量为： 80Kb/S ，突发量为： 200Kb/S ，所以将 PC1 的流量限制在 100Kb/S 既能满足 PC1 主机的正常需求，又能避免突发流量对网络造成拥塞。下面通过 QOS 的两种技术来实现这个需求。

对策一：使用CAR （承诺访问速率）技术

1.       配置 ACL ，定义需要整形的流量。

 

说明：此处设置为到 PC1 的流量将会被整形

2.       进入接口模式，配置进行流量整形的参数

 

完整的命令如下图：

 

说明：上述命令表示匹配访问控制列表 100 的流量，被限速为 100KB/s, 最大突发量为 8000byte, 符合的流量被转发，超出的流量被丢弃；另外，配置 CAR 在 E0/0 或 E0/1 接口上都可以，关键注意配置时用的参数是 input 还是 output.

注意这里的单位很容易搞错，第一个参数 800000 表示 CIR （承诺访问速率）它的范围是： 8000 ― 2000 000 000 ，单位为 Bits per second, 第二个参数 40000 表示 BC （突发量）它的范围是： 1000 ― 512 000 000 ，单位为 byte, 第三个参数 80000 表示 BE （过量突发量或最大突发量）它的范围是： 2000 ― 1024 000 000 ，单位为 byte.

通过上面的配置现在我们来查看配置信息 , 使用 show interface e0/0 rate-limit 可以查端口限速信息。

 

说明：方框中第一行显示的是匹配的 ACL ，此处是 100 ，对应的也就是 PC1 ，第二行显示的是配置的速率限制，可以看到 PC1 的流量被限制在 100Kb/s, 突发量是 40000, 最大突发量是 80000. 第三行显示的是符合的流量统计，动作是继续转发。第四行显示的是违规的流量统计，动作为丢弃。第五行显示的是当前流量中突发量的信息，最后一行是交换机的速率信息。

对策二：使用GTS （流量整形配置）技术

1.       配置 ACL ，定义需要整形的流量。

 

说明：此处设置为到 PC1 的流量将会被整形

2.       定义 chass-map 来匹配一种流量或协议

 

说明：其中 zpp 为创建的 class map 的名称， match-all 表示匹配 class-map 定义的所有条件，是默认配置。

3 ．进入 class map 模式，配置匹配的条件。

 

说明：此处定义的是匹配配置的访问控制列表 100 ；也可以用命令 match protocol protocol 匹配配置的协议。除此之外还可以匹配端口、 VLAN 等信息。例如使用命令 match input-interface interface-type interface-number 可以匹配端口进入的流量，使用命令 match any 匹配任意数据包，使用命令 match source-address | destination-address mac mac-address 匹配源或目的的 MAC 地址。

4.       定义流量控制策略

 

说明：定义名子叫 zpp 的 policy map, 并调用 class map zpp, 此处 policy map 的名子和 class map 名子可以不同，为了方便记忆可以配置成相同的。配置了 policy map 并调用了 class map 后就可以根据实际情况配置标记流量，流量整形， CAR 等信息。

5.       配置 GTS （流量整形配置）

 

说明： shape average 800000, 表示限速为 100kB/s,average 表示平均值。 shape max-buffers 100 定义缓冲区上线为 100 （默认为 1000 ），缓冲区的作用是用来缓存 GTS 队列信息。

6.  在接口上应用策略

说明：接口 e0/1 上应用 GTS ，命令 service-policy output zpp 表示在 e0/1 接口的 output 方向上应用策略 zpp 。需要注意的是， GTS 只能应用在 output 方向，即 e0/1 接口上。而 CAR 可以应用在两个方向上。

现在来验证一下我们的配置

 

说明：通过命令 show policy-map 可以查看到策略的名称是 zpp （第一行）；调用的 class map 的名子也叫 zpp （第二行），再次强调两个名子可以不同；第三行以后显示的是流量整形的配置如：限制的速率为 100kB/s ，缓冲区上线为 100 （报文数）

 

说明：通过 show policy-map interface 命令我们可以得出以下结论：

方框 1 ：定义的策略运用在了 E0/1 接口上

方框 2 ：应用的策略名 zpp, 以及应用的方向 output

方框 3 ：调用的 class map 名子叫 zpp, 转发和丢弃的流量，以及匹配的访问控制列表等信息

方框 4 ：显示的是流量整形配置参数，前面已经逐个解释，此处不在聱述。

方框 5 ：是默认的信息，可以不考虑

现在我们就实现了上述的要求， PC1 的突发流量被限制了，网络的整体性能得到了改良。相信大家应该对 QOS 也有了一定的认识了。通过这个案例，我们可以看到：在企业无法提高网络带宽的情况下，解决网络拥塞更有效的方法是合理利用网络带宽。在网络发生拥塞时，根据业务的性质和需要使用 QOS 技术合理分配现有带宽，降低网络拥塞的影响。