高速公路會(huì)堵車，網(wǎng)絡(luò)這條信息的高速公路也會(huì)堵。
距離過完假期也有段時(shí)間了，相信大家對(duì)假期期間開車返鄉(xiāng)堵在高速路上一天一夜一動(dòng)不動(dòng)的痛苦經(jīng)歷深有體會(huì)。因?yàn)榈缆穼捳徒煌üぷ魅藛T處理工作效率有限，導(dǎo)致車流量在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到高峰就會(huì)造成堵車，如果把網(wǎng)絡(luò)比作高速公路，數(shù)據(jù)流量比作車流量，那么網(wǎng)絡(luò)帶寬等資源和存儲(chǔ)、處理數(shù)據(jù)的能力有限，在出現(xiàn)突發(fā)流量時(shí)也會(huì)造成網(wǎng)絡(luò)擁塞。
網(wǎng)絡(luò)擁塞不僅會(huì)造成資源浪費(fèi)，嚴(yán)重的話還會(huì)引發(fā)業(yè)務(wù)異常，網(wǎng)絡(luò)擁塞作為普遍發(fā)生的網(wǎng)絡(luò)問題，有什么機(jī)制可以提高網(wǎng)絡(luò)資源使用率，提供更好的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量呢？
為了解決這個(gè)問題，QoS（Quality of Service，服務(wù)質(zhì)量）誕生了！
小貼士：影響網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量有 4 個(gè)要素：帶寬、時(shí)延、抖動(dòng)和丟包率，這四個(gè)要素也是 QoS 質(zhì)量指標(biāo)。關(guān)于網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量四要素的具體介紹，大家可以看網(wǎng)絡(luò)不卡頓，這四個(gè)要素很重要。
Qos 如何提高網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量？
QoS 是如何對(duì)網(wǎng)絡(luò)流量進(jìn)行調(diào)控，避免并處理網(wǎng)絡(luò)擁塞的呢？QoS 是通過 3 種服務(wù)模型為用戶提高網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量的，下面開始詳細(xì)為大家介紹這 3 種模型。
1、Best-Effort 服務(wù)模型（盡力而為）
簡單的一種服務(wù)模型，通過 FIFO（Frist in First Out，先進(jìn)先出）隊(duì)列來實(shí)現(xiàn)。例如小明需要從 FTP 服務(wù)器中拷貝某一文件到自己的電腦中，小明的電腦要發(fā)送一個(gè)報(bào)文到 FTP 服務(wù)器，并從 FTP 中獲取到一個(gè)個(gè)報(bào)文組成該文件，電腦可以在不通知網(wǎng)絡(luò)的情況下隨時(shí)發(fā)送報(bào)文，發(fā)送的報(bào)文在網(wǎng)絡(luò)中不被分類和標(biāo)記，直接進(jìn)入 FIFO 隊(duì)列進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)或者丟棄。該服務(wù)模型適用于 FTP、E-Mail 等對(duì)質(zhì)量指標(biāo)要求不高的業(yè)務(wù)。
2、IntServ 服務(wù)模型（Integrated Service，綜合服務(wù)）
該模型通過 RSVP（Resource ReSerVation Protocol，資源預(yù)留協(xié)議）申請(qǐng) QoS 需求的方式來工作的，用手機(jī)看視頻時(shí)，手機(jī)發(fā)送一個(gè)報(bào)文到網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器，并從視頻服務(wù)器中獲取到一個(gè)個(gè)報(bào)文在手機(jī)中組成視頻畫面，手機(jī)發(fā)送報(bào)文到服務(wù)器前通知網(wǎng)絡(luò)待發(fā)送報(bào)文的流量配置和需要的特定服務(wù)質(zhì)量請(qǐng)求，報(bào)文將經(jīng)過的所有傳輸設(shè)備確認(rèn)這些請(qǐng)求，隨后視頻服務(wù)器向網(wǎng)絡(luò)申請(qǐng)資源預(yù)留，在網(wǎng)絡(luò)中報(bào)文要經(jīng)過的所有傳輸設(shè)備為手機(jī)發(fā)送到服務(wù)器的報(bào)文
預(yù)留了資源后，手機(jī)才開始發(fā)送報(bào)文給服務(wù)器，同時(shí)手機(jī)發(fā)送的報(bào)文流量要在申請(qǐng)的范圍內(nèi)。該模型不適用于有大量數(shù)據(jù)量的骨干網(wǎng)，目前主要與 MPLS-TE（Multi-Protocol Label Switching-TE，基于流量工程的多協(xié)議標(biāo)簽交換）一起使用。
RSVP 工作在傳輸層，從第一節(jié)點(diǎn)開始使用路徑消息（Path）逐跳對(duì)每個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行資源請(qǐng)求，到達(dá)目的地后使用預(yù)留消息（Resv）反向逐跳進(jìn)行資源預(yù)留。
3、DiffServ 服務(wù)模型（Differentiated Service，差分服務(wù)）
該模型一般用來為一些重要的應(yīng)用提供 QoS，主要包含流量分類和標(biāo)記、流量監(jiān)管、流量整形、接口限速、擁塞管理和擁塞避免等技術(shù)。下面我以一個(gè)有 5 輛貨車的車隊(duì)在 A 高速路通行為例來介紹 A 設(shè)備在此服務(wù)模型下如何處理轉(zhuǎn)發(fā)一個(gè) 5Bit 大小的報(bào)文。
流量分類和標(biāo)記
道路上有不同的車隊(duì)，有運(yùn)輸車隊(duì)、游行車隊(duì)、驢友車隊(duì)等等，這些車隊(duì)有不同的任務(wù)要完成，對(duì)交通服務(wù)有不同的需求。為了給有不同業(yè)務(wù)的各個(gè)車隊(duì)提供有差別的服務(wù)，交通服務(wù)人員會(huì)根據(jù)服務(wù)需求對(duì)各個(gè)進(jìn)來的車隊(duì)進(jìn)行服務(wù)等級(jí)分類，分好類后給車隊(duì)的領(lǐng)隊(duì)相應(yīng)位置貼上不同的標(biāo)記，來識(shí)別車隊(duì)處理通行的優(yōu)先等級(jí)。
流量監(jiān)管和流量整形
在 A 高速路入口和出口處各放置了一臺(tái)自動(dòng)出卡機(jī)，出卡機(jī)以一定的速率不停的向卡桶（令牌桶）中投放通行證。這時(shí)過來了一個(gè)有 5 輛車的車隊(duì) A，該車隊(duì)的領(lǐng)隊(duì)小明從卡桶中領(lǐng)取到 5 張通行證小明的車隊(duì)才可以通行，此時(shí)桶內(nèi)只有 3 張通行證，小明從桶內(nèi)拿出通行證后發(fā)現(xiàn)數(shù)量不夠，他們不允許通行，小明只好沮喪地把拿到的 3 張通行證放回桶中另尋他法。為了將業(yè)務(wù)流量限制在一定帶寬內(nèi)，預(yù)防網(wǎng)絡(luò)擁塞，利用令牌桶機(jī)制評(píng)估報(bào)文，丟棄流量超出的報(bào)文，未超出流量的報(bào)文進(jìn)入隊(duì)列調(diào)度或者轉(zhuǎn)發(fā)的處理過程稱為流量監(jiān)管。
擁塞管理
A 車隊(duì)走在 A 高速路上，突然前方道路發(fā)生了交通擁堵，小明他們只好進(jìn)入調(diào)度隊(duì)列排隊(duì)接受交通管制人員的安排協(xié)調(diào)，管制人員看了看各個(gè)領(lǐng)隊(duì)車上貼的標(biāo)記，開始討論調(diào)度方案，隨后協(xié)調(diào)隊(duì)伍中各個(gè)車隊(duì)通行的次序。在發(fā)生網(wǎng)絡(luò)擁塞時(shí)將報(bào)文放入隊(duì)列中緩存，并采取 PQ、CQ、WFQ、WRR、DWRR 等隊(duì)列調(diào)度算法安排報(bào)文的轉(zhuǎn)發(fā)次序的過程稱為擁塞管理。
擁塞避免
交通管制人員小王時(shí)刻觀察著車輛通行情況，小王發(fā)現(xiàn)交通開始越來越擁堵了，于是決定采取策略強(qiáng)烈禁止后面的所有或者部分車輛通行，以此來緩解交通過于擁堵。在網(wǎng)絡(luò)擁堵時(shí)采用丟棄策略，主動(dòng)調(diào)整流量來解除網(wǎng)絡(luò)過載的過程稱為擁塞避免。
流量整形
A 車隊(duì)到了出口處只領(lǐng)到了一張通行證，放回通行證后因?yàn)樾∶魉麄兲幚韮?yōu)先級(jí)很高，可以排隊(duì)等待交通管制人員的安排調(diào)度，經(jīng)過調(diào)度后小明從桶中拿到了 5 張通行證，終于可以順利通行了。流量整形就是在設(shè)備出口處利用令牌桶機(jī)制評(píng)估報(bào)文，超出流量的報(bào)文進(jìn)入隊(duì)列緩存處理的流量控制措施。
接口限速
不區(qū)分車隊(duì)而是對(duì)入口、出口處的所有來往車輛統(tǒng)一采取流量監(jiān)管或者流量整形的制度。
QoS 升級(jí)版 HQos 提升網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量效果更好？
隨著互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)用戶規(guī)模不斷擴(kuò)大，業(yè)務(wù)數(shù)量和種類不斷增多，傳統(tǒng) QoS 已經(jīng)不適合部署在用戶接入側(cè)，無法對(duì)多個(gè)用戶的多個(gè)業(yè)務(wù)進(jìn)行流量監(jiān)管和調(diào)度。為了解決該問題，QosHQos（Hierarchical Quality of Service，層次化 Qos）誕生了！
HQoS 也是提升網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量的，與傳統(tǒng) QoS 區(qū)別就是 HQoS 可以將調(diào)度隊(duì)列劃分為多個(gè)調(diào)度級(jí)別，每個(gè)級(jí)別使用不同的特征進(jìn)行流量監(jiān)管。
HQoS 不僅可以更細(xì)化的區(qū)分業(yè)務(wù)流量還可以對(duì)多個(gè)用戶和多種業(yè)務(wù)等傳輸對(duì)象進(jìn)行統(tǒng)一流量監(jiān)管和分層調(diào)度。
今天，我們又 get 到了以下知識(shí)！
1. 網(wǎng)絡(luò)是一條信息高速公路，需要 QoS 來避免堵車。
2. QoS 的 3 大法寶，可以用來提高網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量。Best-Effort 服務(wù)模型適用于 FTP、E-Mail 等應(yīng)用；IntServ 服務(wù)模型適用于電視會(huì)議、視頻點(diǎn)播等應(yīng)用；DiffServ 服務(wù)模型適用于游戲 / 視頻網(wǎng)站等應(yīng)用。
3. HQos 帶來的更細(xì)化區(qū)分和多層調(diào)度可以更好地幫助運(yùn)營商進(jìn)行多用戶、多業(yè)務(wù)的服務(wù)管理。
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