QoS项目设计方案

版本号：1.5

QoS项目设计方案

中国工商银行QoS技术研究及实施项目小组

2006年11月9日

＞文档属性

属性内容

项目名称：中国工商银行QoS技术研究及实施项目

项目编号：

文档主标题：QoS项目设计方案

文档副标题：

文档编号：

文档版本号：1.5

版本日期：2006-11-9

文档状态：

作者：中国工商银行QoS技术研究及实施项目小组

＞文档变更过程

版本修正日期修正人描述

中国工商银行QoS技术

1.02005年10月28日

研究及实施项目小组

1.12005年11月19日李英哲、是炮修订稿

1.22005年12月19日李英哲、马鸿胤修订稿

1.32006年4月3日李英哲、马鸿胤修订稿

1.42006年9月30日李英哲修订稿

1.52006年11月9日李英哲修订稿

＞本版本变更内容描述

序号修改内容描述

1.1版本中总体说明了一级骨干网、二级骨干网和汇接网的QoS部

署原则；根据总行的意见，将视频和语音业务分别放置到不同的PQ

队列中，针对不同的单位保障不同路数的视频会议终端；增加了软

件开发中心QoS的部署原则和采用的QoS技术；对于网点思科路

1

由器不支持LLQ技术的采用了PQ技术；根据总行的意见，细化

QoS的管理要求；增加了对一级骨干网电话银行的QoS保障原则；

增加了对视频会议的QoS保障原则；增加了中思科路由器支持

framerelay和ATM的软件版本。

1.2版本中根据总行最新的评审意见，重新调整了本方案的结构及

2

相关章节的内容。

1.3版本中根据总行的意见，增加了各类应用的分类原则、QoS基

3

础理论和测试结论、QoS测试场景。

41.4版本中修改了数据中心（上海）到票据中心的QoS设计方案。

1.5版本中修改了汇接网使用LLQ时的QoS设计方案；修订第五章

5的相关内容：使用PQ队列前五次最大流量平均值作为带宽调整的

依据。

目录

第一章、前言.......................................................8

1.1背景介绍..................................................8

1.2设计目标..................................................8

1.3局限性.....................................................9

第二章、QoS技术简介.............................................10

1.1分类和标识................................................12

1.2拥塞管理.................................................13

1.2.1PQ技术.............................................13

1.2.2LLQ技术............................................14

1.2.3MDRR技术..........................................21

1.2.4PQ、LLQ、MDRR技术的对比.........................24

1.3拥塞避免.................................................25

1.3.1RED技术............................................26

1.3.2WRED技术..........................................28

1.4其他技术.................................................29

1.4.1基于类的管制及应用...................................29

第三章、QoS部署现状和存在问题....................................31

3.1数据中心的出方向..........................................31

3.1.1从数据中心到分行的出方向............................31

3.1.2从数据中心到软件开发中心的出方向....................32

3.1.3从数据中心（上海）到票据中心的出方向................32

3.2一级分行的出方向..........................................34

3.2.1从一级分行到总行、数据中心的出方向..................34

3.2.2从一级分行到二级分行的出方向........................35

3.3二级分行的出方向.........................................36

3.3.1从二级分行到总行、数据中心、一级分行的出方向........36

3.3.2从二级分行到网点的出方向............................37

3.4网点的出方向..............................................38

3.4.1从网点到总行、数据中心、一级分行、二级分行的出方向..…38

3.5软件开发中心（广州基地）的出方向.........................39

3.5.1从广州基地到总行、数据中心、研发分部的出方向........39

3.5.2从广州基地到珠海基地的出方向........................41

3.6软件开发中心（珠海基地）的出方向.........................42

3.6.1从珠海基地到总行、数据中心、广州基地的出方向........42

3.7票据中心的出方向.........................................43

3.7.1从票据中心到总行、数据中心、票据分部的出方向........43

3.8存在的问题................................................44

第四章、新的QoS设计思路和部署方案...............................46

4.1各类应用的分类原则和对我行主要应用的分类.................46

4.1.1各类应用的分类原则..................................46

4.1.2数据中心侧应用的分类................................49

4.1.3Nova2.2.1中各种应用的分类..........................49

4.2数据中心（北京）出方向...................................51

4.2.1从数据中心（北京）到城域网单位的出方向..............51

4.2.2从数据中心（北京）到数据中心（上海）的出方向........51

4.2.3从数据中心（北京）到票据中心的出方向................52

4.2.4从数据中心（北京）到深圳分行（包括海外中心）的出方向.52

4.2.5从数据中心（北京）到含有研发分部的分行的出方向......59

4.2.6从数据中心（北京）到含有票据分部的分行的出方向......61

4.2.7从数据中心（北京）到其他分行的出方向................63

4.2.8从数据中心（北京）到软件开发中心的出方向............65

4.3数据中心（上海）出方向...................................67

4.3.1从数据中心（上海）到总行等城域网单位的出方向........67

4.3.2从数据中心（上海）到数据中心（北京）的出方向........68

4.3.3从数据中心（上海）到深圳分行（包括海外中心）的出方向.68

4.3.4从数据中心（上海）到含有研发分部的分行的出方向......71

4.3.5从数据中心（上海）到含有票据分部的分行的出方向......73

4.3.6从数据中心（上海）到其他分行的出方向................75

4.3.7从数据中心（上海）到软件开发中心的出方向............77

4.3.8从数据中心（上海）到票据中心的出方向................79

4.4深圳分行（包括海外中心）出方向...........................81

4.4.1从深圳分行（包括海外中心）到数据中心的出方向........81

4.4.2从深圳分行到网点的出方向............................87

4.5含有研发分部的一级分行出方向.............................88

4.5.1从含有研发分部的分行到数据中心的出方向..............88

4.5.2从含有研发分部的分行到二级分行的出方向..............90

4.6含有票据分部的一级分行出方向.............................92

4.6.1从含有票据分部的分行到数据中心的出方向..............92

4.6.2从含有票据分部的分行到二级分行的出方向..............94

4.7其他一级分行出方向.......................................96

4.7.1从其他一级分行到数据中心的出方向....................96

4.7.2从其他一级分行到二级分行的出方向....................98

4.8二级分行出方向...........................................99

4.8.1从二级分行到一级分行的出方向........................99

4.8.2从二级分行到网点的出方向...........................101

4.9网点出方向...............................................102

4.9.1数据流的分类........................................103

4.9.2数据流的拥塞管理...................................103

4.10软件开发中心（广州基地）出方向..........................104

4.10.1从广州基地到数据中心的出方向......................104

4.10.2从广州基地到珠海基地的出方向......................107

4.11软件开发中心（珠海基地）出方向..........................109

4.11.1数据流的分类和染色.................................110

4.11.2数据流的拥塞管理和拥塞避免.........................111

4.12票据中心出方向..........................................111

4.12.1数据流的分类和染色.................................112

4.12.2数据流的拥塞管理和拥塞避免.........................112

第五章、QoS队列的带宽配置策略...................................114

5.1数据中心侧的QoS例行化带宽调整.........................114

5.1.1在连接分行的子端口上...............................114

5.1.2在连接软件开发中心的子端口上.......................121

5.1.3在连接票据中心的端口上.............................122

5.2一级分行侧的QoS例行化调整............................122

5.2.1在连接数据中心的ATM子端口上......................122

5.2.2在连接二级分行的ATM子端口上......................129

5.3二级分行侧的QoS例行化调整............................129

5.3.1在连接一级分行的ATM子端口上......................129

5.3.2在连接网点的端口上.................................130

5.4软件开发中心侧的QoS例行化调整.........................131

5.4.1在广州基地路由器连接数据中心ATM子端口上...........131

5.4.2在广州基地和珠海基地互连的ATM子端口上............133

5.5票据中心侧的QoS例行化调整.............................134

5.5.1在连接数据中心（上海）的端口上.....................134

附件1、QoS基础理论和测试结论...................................135

附件2、QoS测试场景.............................................151

附件3、一级骨干网电话银行的QoS保障原则.........................152

附件4、视频会议的QoS保障原则..................................154

附件5、各厂商网络产品软件版本支持情况............................156

第一章、前言

1.1背景介绍

2004年，我行全面实施完成了一级骨干网网络规划建设项目和一级分行

辖内网络建设项目，基于IP整合思路，构建了承载全行所有业务应用系统的

一体化网络系统。目前，在全国网络系统中，一、二级骨干网络和汇接网络同

时承载着全行各级生产、测试、研发、办公业务应用，随着新的业务应用不断

推出、业务量的不断增大，如何解决不同业务应用争抢一、二级骨干网和汇接

网的通信线路带宽问题，即网络服务质量（QoS）问题，成为全行广域网络管

理的一个重点。

为此，我行曾先后组织两大中心制订了详细的一、二级骨干网、汇接网

QoS技术使用规范和标准，并下发全行执行。但是，由于QoS技术较为复杂,

各厂商实现原理各不相同，导致目前我行各级单位在使用QoS技术过程中，

存在技术理论掌握不深入、参数设置原理不清楚、有关应用分类和队列设置不

合理等问题，导致近一年来全行发生多起因QoS技术使用不正确而影响到部

分分行95588语音漫游、网点柜面业务、视频会议系统不能正常运行等问题。

为加强我行对有关QoS技术的理解和掌握，确保通过实施有效的QoS优

先级控制，达到充分利用各级网络通信线路带宽资源的目的，总行信息科技部

启动了网络QoS技术研究及全行QoS技术实施项目。

1.2设计目标

上一阶段我们对网络QoS的通用技术及我行广泛使用的思科、华为、迈

普、锐捷四个厂商网络设备的广域网QoS技术进行了研究（其中针对迈普、

锐捷设备，主要研究其在汇接网的QoS技术），搭建了测试环境对这四家厂商

设备实现的QoS技术进行测试，并提交了《QoS技术研究及测试报告》。本阶

段我们将依据《QoS技术研究及测试报告》中的测试结果，结合我行一、二级

骨干网、三级汇接网QoS优先级管理需求，对我行各类应用的优先级队列归

属、网络设备QoS配置方法进行重新设计，制定全行的QoS项目设计方案和

标准实施方案。此次应用QoS的主要目的是在网络拥塞时能够保证我行关键

业务类、语音业务类和视频会议类的带宽不会被其他业务所占用，这三类业务

之间不会相互影响，更主要的是在网络流量发生异常时QoS能够起到一个隔

离的作用，能够保护我行这三类业务不受影响或少受影响。

1.3局限性

本方案是在上一阶段对QoS技术研究和测试结果的基础上编写的，并没

有在真正的生产环境中进行过实际配置和验证。为了减少后续实施阶段中的风

险，建议先在试点分行进行小范围的试点，根据试点的实施情况进一步完善本

方案。

第二章、QoS技术简介

在早期计算机网络中，网络只是简单地提供“尽力而为"(best-effort)的服

务，在这种服务模型下，所有的业务流公平地竞争网络资源，路由器对所有的

IP数据包都采用先来先处理(FirstComeFirstService,FCFS)的工作方式,

它尽最大努力将IP数据包送达目的地，但对IP数据包传递的可靠性、延迟等

不能提供任何保证。这种方式很适合Email、FTP、WWW等业务。

但随着Internet和各种业务的迅猛发展，尤其是随着视频、语音等多媒体

业务的兴起，计算机的交互也越来越实时和生动，这就对网络提出了更高的要

求。对那些有带宽、延迟、抖动等特殊要求的应用来说，现有的“尽力而为”的

服务显然是不够的。同时，近年来发展起来的一些新的应用(如多媒体应用，

组播应用等)不仅增加了网络流量，更因为这些应用改变了以往互联网上的流

量性质，它们具有全新的服务要求。由于不能预留带宽，不能限制网络延迟和

抖动，传统的IP网络没有服务质量保证的弱点已经显示出来，为此，业界提

出了IPQoS(QualityofService)的概念，就是希望在IP网络上能够对不同

的业务提供不同的带宽、延迟等方面的保证。

QoS旨在针对不同用户和不同应用的需求，为其提供不同的服务质量保

证，例如：提供专用带宽、减少链路时延、降低时延抖动、减少数据包丢失率、

平滑网络流量等。它有一系列的度量指标，包括时延、抖动、吞吐量和丢包率

等：

①时延：也称为延迟，指两个参照点之间发送和接收数据包的时间间隔。

②抖动：指在同一条路径上发送的一组数据流中数据包之间的时间差异。

③吞吐量：网络中发送数据包的速率，可用平均速率或峰值速率表示。

④丢包率：在网络中传输数据包时丢弃数据包的比率。

目前有很多服务模型和机制可以满足网络服务质量(QoS)的需求，主要

使用的模式为以下两种：IntegratedServices和DifferentiatedServices,简称

IntServ模式和DiffServ模式。

IntServ是综合服务模式。该模式在发送数据包前，需要通过向网络发送

信令(signal)来申请特定的服务，应用程序首先通知网络它自己的流量参数

和需要的特定服务质量请求，包括带宽、时延等。网络在收到该请求后，基于

应用程序的资源申请和网络现有的资源情况，判断是否为应用程序分配资源。

一旦网络确认为应用程序的数据包分配资源，则只要应用程序的数据包控制在

流量参数描述的范围内，网络将承诺满足应用程序的QoS需求。这种预留需

要在网络路径上的每一跳都要进行，这样才能提供端到端的QoS保证。由于

该模式为应用程序预留了网络资源，因此该资源就只能为该应用程序所使用，

如果这些预留的资源没有被使用，就会造成网络资源的浪费。

DiffServ是多服务模式。与IntServ不同，应用程序在发出数据包前，它

不需要通知网络为其预留资源，同时网络不需要为每个流维护状态。它可以根

据每个数据包指定的QoS来提供特定的服务。相比较而言，DiffServ模式的方

式更加灵活，更具扩展性。该模式的实现方式简单说明如下：当网络拥塞时，

首先网络设备会对流经的数据包进行分类(Classification)和标识(Marking),

根据分类的情况数据包会进入不同的队列中，进入队列前可以对这些数据包进

行流量控制(TrafficRegulation)和拥塞避免(CongestionAvoidance),进入

队列后可以对这些数据包实施拥塞管理(CongestionManagement),最终数

据包或者被发送出去或者被丢弃，这样就保证了整个网络的高效运行。整个过

程大体如下图所示：

分类标识流量控制拥塞避免拥塞管理（队列和调度）

下面我们将对DiffServ模式的相关实现环节及技术进行介绍：

1.1分类和标识

分类是指把网络流量根据一定的条件划分成多个优先级或多个服务级别。

网络设备可以根据不同的信息对数据包进行分类，比如：IPprecedence值、

DSCP值、协议端口、二层802.1Q的CoS值、流入端口、源/目的Mac地址

等。

标识是指通过设置不同级别数据包的IPprecedence值和DSCP值来实现

的，它用于把属于不同级别的数据包“染色”。通过把经过分类的数据包标识成

不同的级别，整个网络中的设备就都可以识别数据包的类别，而不需要进行再

分类和再标识。当然我们也可以在其它的设备中根据所实施策略的不同对数据

包进行重新分类和标识。

数据包的分类和标识通常应该在网络边缘（接入层或分布层）实施，比如

在非核心路由器或支持三层交换的交换机上实现。在骨干网上一般不进行数据

包的分类和标识，骨干网只负责数据包的高速传输，但为了实现集中控制也可

以在分布层或核心层设备上进行分类和标识。

数据包在网络入口点进行分类和标识后，网络设备会根据数据包的优先级

按照预定的QoS策略进行相应的处理，比如拥塞管理、带宽分配等等，为数

据包提供适当的延迟范围、延迟抖动范围和带宽等QoS参数。

1.2拥塞管理

网络设备的每个物理端口都有自己的硬件和软件队列系统：硬件队列系统

（通常称为传输队列或TxQ）一般使用FIFO队列，软件队列系统可以根据不

同的平台和IOS版本进行选择和配置。如果软件队列为空而且硬件队列不满

时，数据包会直接进入硬件队列等待传输，否则数据包会进入软件队列，经过

不同的软件队列调度方式调度后，进入硬件队列进行传输。如下图所示：

拥塞管理是指网络在发生拥塞时，如何进行流量的管理和控制。处理的方

法是使用队列技术：通过将数据包放到不同的队列，根据各个队列的优先级最

终决定数据包从接口发送出去的顺序。拥塞管理的处理包括创建队列，识别不

同类别的数据包，将数据包放到不同的队列，对不同队列进行调度等。

在一个接口没有发生拥塞的时候，数据包在到达接口后立即就被发送出

去。在数据包到达的速度超过接口发送数据包的速度时，接口就发生了拥塞。

拥塞管理会将这些数据包进行分类，送入不同的队列；而队列调度对不同优先

级的数据包进行分别处理，优先级高的数据包会得到优先处理。

拥塞管理提供了许多队列技术，下面将对一些队列技术进行详细的说明。

1.2.1PQ技术

PQ技术是拥塞管理中的一种队列技术，它的工作原理如下图所示:

ForwardedPackets

如图所示，PQ使用了4个FIFO队列，优先级分别为High、Medium.

Normal.Low,我们可以根据数据包的特征定义一系列的规则，将数据包按照

先进先出的策略分别放入这四个优先级不同的队列。

■调度方式：在发送数据包的时候，每次都调度高优先级队列中的数据包,

当该队列中没有数据包时较低优先级队列中的数据包才得

到调度。如果当较低优先级的数据包发送时高优先级的队列

中又来了新的数据包，则在较低优先级队列中的该数据包发

送完毕后又会去发送高优先级队列中的数据包，依此类推。

没有分类的数据包缺省进入Normal队列。

■丢弃策略：每个队列都采用尾丢弃的策略，当一个队列满时新到达该队

列的数据包将被丢弃。

1.2.2LLQ技术

LLQ技术也是拥塞管理中的一种队列技术。在介绍这个技术之前我们先介

绍与其相关的其他几个技术。

令牌桶技术

令牌桶是传输速率的一种测量工具。它由三部分组成：平均速率(Mean

Rate),突发大小(BurstSize)和时间间隔(TimeInterval,Tc)。平均速率

通常用bps(bitspersecond)来表示，这三部分之间的关系如下：平均速率

=突发大小/时间间隔。

这三部分的定义如下：

•平均速率：也称为承诺信息速率(CommittedInformationRate,CIR),

它定义了平均情况下每个单元时间内所能发送或者转发的数据

量。

•突发大小：也称为承诺突发大小(Comm让tedBurstSize,Be),它定义了

在给定的时间单元内所能发送流量的比特数或字节数。对于流

量管制(例如CAR)来说，它定义了突发的字节数；对于流量

整形(例如GTS)来说，它定义了突发的比特数。

•时间间隔：也称为测量间隔(MeasurementInterval),它定义了每次突发

的时间额度(单位是秒)。

令牌桶可以在流量管制或者流量整形中使用。它本身并不会丢弃数据包或

者实施优先级策略，它只会丢弃超出令牌桶大小的令牌。令牌桶是这样工作的：

1、令牌桶中的每个令牌允许源发送一定数量的数据包。

2、令牌以一定的速率放置到令牌桶中。

3、发送一个数据包，就要从桶中取出与数据包大小相同的令牌。

4、如果令牌桶中没有足够的令牌来发送数据包，根据配置策略的不同，对数

据包会采取不同的动作(数据包或者会等待令牌数量足够时再发送、或者

被丢弃、或者被重新标识)。

5、令牌桶有一定的容量，如果令牌桶已经装满了令牌，后续的新令牌都会被

丢弃。

基于类的管制

基于类的管制(class-basedpolicing)需要对数据包进行分类，对每一

类数据包都使用单独的单令牌桶或者双令牌桶来衡量，并根据衡量结果对数据

包执行符合、超出或违反动作。下面我们介绍的是单桶模型。

对于每类流量，单桶模型使用了如下两个参数来衡量其速率：

■平均速率(CommittedInformationRate,CIR)：定义了一段时间内的

平均发送速率。

■普通突发(NormalBurstSize,Be)：定义了令牌桶的大小。当令牌桶

中的令牌达到了Be大小时，后续的令牌都会被丢弃。

它的工作方式如下：当数据包到达时，如果令牌桶中没有足够的令牌，则

记录当前的数据包到达时间，通过如下的公式计算出当前应该有多少新的令牌

放置到令牌桶中：

（当前数据包到达时间一上一次放置令牌的时间）XCIR

如果此时令牌桶中已经有足够的令牌我们称其为符合（conform）,同时从

令牌桶中取出相同数量的令牌；如果令牌桶中的令牌数量不足，我们称其为超

出（exceed）。根据配置的不同，可以对数据包采取不同的符合和超出动作。

一般情况下我们会发送符合的流量，丢弃超出的流量。

WFQ技术

ForwardedPackets

Interface°

WFQ可以为所有的网络流量提供一种公平的带宽分配方式，它是一种动

态的调度方法，采用的是基于流（Flow-Based）的公平队列。所谓的流是由IP

包头和TCP/UDP包头中的如下信息确定的：源/目标地址，源/目标TCP或

UDP端口，传输层协议，IP包头的ToS值。WFQ根据每个流的上述信息使

用Hash算法，可以将每个流的数据包映射到相应的队列中。由此可见，同一

个流的数据包都会进入同一个队列，但由于受WFQ队列总体数量的限制，同

一个队列也可能包含多个流的数据包。

在说明WFQ的调度方式和丢弃策略前，我们先介绍一个概念：数据包的

传输结束时间。当前数据包的传输结束时间=同一队列中前一数据包的传输结

束时间+当前数据包的大小X当前数据包的权值。权值与数据包的IP

precedence<+1成反比。从上述公式可以看出，数据包越小、IPprecedence

值越大，该数据包的传输结束时间也越小。

■调度方式：在发送数据包的时候，由于所有的数据包在进入各自所属的

队列前都计算了自己的传输结束时间，因此在下一步进入硬

件队列时，就可以按照数据包的传输结束时间依次调度。数

据包的传输结束时间越小，数据包进入硬件队列的次序也就

越早，也就能够越早的得到传输。

根据WFQ的调度方式，我们可以得出如下的结论：IPprecedence值

越小，所占用的带宽越少；IPprecedence值越大，所占用的带宽越多。这

样就保证了相同优先级业务之间的公平，同时又体现了不同优先级业务之

间的权值。

例如：在一个128kbps的广域网线路上，存在着1个VoIP数据流(IP

precedence值为5),5个Data数据流(IPprecedence值为0),那么我

们可以大概计算出VoIP所占用的带宽：(5+1)/((5+1)x1+(0+1)

x5)x128=69.8kpbSo

又例如：在一个128kbps的广域网线路上，存在着1个VoIP数据流(IP

precedence值为5),20个Data数据流(IPprecedence值为0),那么我

们可以大概计算出VoIP所占用的带宽：(5+1)/((5+1)x1+(0+1)

x20)x128=29.5kpbSo

■丢弃策略：所有的队列采用WFQ的丢弃策略。

4No\NoEnqueue

N-thpacket

N>HQO?N>CDT?packet

WorstWorst&No

FinishFinish

Time?Time?

Dropthepacketwith

theworstfinishtime

(old)andenqueuethe

N-thpacket(new)

如上图所示，WFQ系统定义了全局队列长度值(HQO)和拥塞丢

弃门限值(CDT)

•当全局队列长度达到HQO时，下一数据包会根据计算出的传输结束

时间采取不同的策略：如果该数据包的传输结束时间是所有队列中

数据包传输结束时间最晚的，则丢弃该数据包，否则丢弃队列中现

有传输结束时间最晚的数据包，该数据包进入相应的队列。

•如果全局队列长度没有达到HQO,但是达到了CDT,下一数据包根

据计算出的传输结束时间也采取不同的策略：如果传输结束时间是

所有队列中数据包传输结束时间最晚的，则丢弃该数据包，否则该

数据包进入相应的队列。

•如果全局队列长度没有达到HQO,也没有达到CDT,下一数据包直

接进入相应的队列。

优点：

■配置简单，不需要对数据包进行分类。

■可以通过IPPrecedence值的设置保证不同业务的带宽。

缺点：

■由于同一队列中可能会包含多个数据流，因此对该队列中的多个数据流

无法进行进一步的QoS保证。

■不能提供固定的带宽保证。

■由于分类算法和调度算法很复杂，因此对性能可能会有一些影响。

CBWFQ技术

ForwardedPackets

CBWFQ扩展了WFQ的功能，它允许用户根据协议、accesslist、流入

端口等信息自定义流量的类别，满足同一条件的数据包构成了一类流量，进入

同一个队列，没有经过分类的数据包都属于缺省类别，进入缺省队列中。

定义了类别后，我们就可以针对这一类流量配置所需要的带宽和队列长

度。配置带宽是指在拥塞发生时该类流量所能得到保证的最低带宽，队列长度

是指该类流量所在队列允许积累的最大数据包数量。

CBWFQ最多可以配置64个队列，每个队列采用FIFO的方式进行调度

和丢弃。如果为缺省类别配置了带宽，缺省队列采用FIFO的方式进行调度和

丢弃；如果没有配置缺省类别，缺省队列采用WFQ的方式进行调度和丢弃。

■调度方式：在发送数据包的时候，所有的队列之间采用和WFQ一样的

调度方式，CBWFQ中的每个队列都对应了一个权值。权值

的大小取决于该队列分配的带宽占物理端口带宽的比例，带

宽越大，权值越小。带宽的配置可以采用以下的方式之一：

•带宽的绝对值

•带宽的百分比

•可用带宽的百分比

■丢弃策略：每个队列有自己的长度限制(queuelimit),缺省情况下每个

队列都采用尾丢弃的策略，当一个队列满时到达该队列的新

数据包将被丢弃。另外还可以使用加权随机早期监测方式

（WRED）来丢弃较低优先级的数据包。

优点：

■用户可以根据需要将不同的数据流分配到不同的类别中。

■没有被使用的带宽可以被其他类别的流量所占用。

■对于每个队列还可以单独配置QoS,比如可以对其中的一个队列单独配

置WFQ。

缺点：

■由于带宽的分配比例决定了不同队列中数据包被调度的先后次序，因此

无法满足VoIP这一类对延迟和抖动敏感的业务的需要。

介绍了以上的几个技术后，下面我们开始介绍LLQ技术。

LLQ的工作原理如下图所示：

ForwardedPackets

由于CBWFQ无法满足VoIP这一类对延迟和抖动敏感的业务的需要，因

此LLQ在CBWFQ的基础上增加了PQ优先队列，我们可以根据需要将这类

对延迟敏感的业务放到PQ中，在CBWFQ中的数据包发送前优先发送这些数

据包，这样优先队列中的数据包被发送的延迟最多是接口发送一个最大长度数

据包的时间，无论是延迟还是抖动，优先队列都可以将之降低为最低限度，这

就对延迟敏感的业务提供了良好的服务质量保证。

我们可以根据需要配置多个优先类别，但是属于这些优先类别的数据包都

会进入同一个PQ中等待调度传输，只是在拥塞时每个优先级类别的数据包都

会根据配置的带宽进行流量限制(policing),超出流量的数据包将被丢弃，这

样保证了CBWFQ的数据包也能够得到传输。

■调度方式：在发送数据包的时候，在其他队列的数据包进入硬件队列前,

在PQ配置的带宽范围内LLQ会优先保证PQ队列中数据包

的传输，其他的队列采用CBWFQ的调度方法。

■丢弃策略：发生拥塞时，如果PQ队列已满，后续符合PQ条件的数据

包会被丢弃，即在拥塞的情况下，PQ队列不可以超额抢占

带宽；如果其它非PQ队列满，可以使用WRED(稍后介绍)

来丢弃较低优先级的数据包。

1.2.3MDRR技术

MDRR技术也是拥塞管理中的一种队列技术，它的工作原理如下图所示：

ForwardedPackets

MDRR是思科GSR路由器上的一种基于类别的队列技术。它基于IP数

据包的IPprecedence值，把IP数据包映射到不同的队列中。MDRR支持八

个轮循队列，其中一个可以是PQ队列。它有两种调度模式：严格优先级模式

(StrictPriorityMode)和交替优先级模式(AlternativeMode)。

我们在数据中心的Intranet接入路由器上使用的是MDRR严格优先级模

式，它采用如下的方式进行调度：只要PQ队列中有数据包就传送，只有当

PQ队列中没有数据包时才按照轮循的方式传送其他队列中的数据包。如果在

传送其他队列的数据包时，PQ队列中又有数据包，则传送完当前的数据包后,

会继续传送PQ队列中的数据包。

拥塞时非空的RoundRobin队列会以轮循的方式传输固定数量的数据包。

如果在本次轮循中该队列传输的数据包超过了固定的数量，MDRR会记录下超

出的数值，这样在下次传输时，该队列会减少传输的数据包，结果使得每个队

列平均传输的数据包数量更接近这个固定的数量。由此可知，MDRR的每个

RoundRobin队列都有两个变量：

1)计量值(quantumvalue)：它是在每一轮中能够允许发送的数据包大小。

2)赤字计数器(deficitcounter)：它用于跟踪每次轮循中队列还可以传输

多少字节的数据包。它的初始值等于计量值。

只要赤字计数器大于零，该队列中的数据包就会被传输。数据包被传输完

毕后，赤字计数器会减去和数据包大小相同的字节数。如果赤字计数器小于等

于零，该队列就会结束本次轮循，不会继续发送数据包。在每次新的轮循开始

之前，非空队列的赤字计数器都会增加计量值大小的字节数。

下面举例说明MDRR的严格优先级调度模式，假设我们配置了以下三个

队列：

■Queue0：该队列是PQ队列。

■Queue1：Quantum为3000字节。

■Queue2：Quantum为1500字节。

1)队列的初始状态如下表：

所在队列队列中的数据包(到达顺序/字节大小)赤字计数器

Queue03/2502/15001/250—

Queue16/15005/15004/15000

Queue211/150010/2509/2508/2507/2500

由于采用的是严格优先级调度模式，因此只要Queue0中有数据包就会

得到优先传输，所以Queue。中的三个数据包都会得到传输。Queue0中

的数据包传输完毕后，队列的状态如下表:

所在队列队列中的数据包（到达顺序/字节大小）赤字计数器

Queue0——

Queue16/15005/15004/15000

Queue211/150010/2509/2508/2507/2500

2）下面开始传输Queue1中的数据包，同样其赤字计数器会增加Quantum

的大小变为3000字节，此时大小为1500字节的数据包4和数据包5

都会被传输，由于赤字计数器变成了零，Queue1停止发送数据包。此

时队列的状态如下表：

所在队列队列中的数据包（到达顺序/字节大小）赤字计数器

Queue0—

Queue16/15000

Queue211/150010/2509/2508/2507/2500

3）根据严格优先级模式调度算法的工作机制，下面开始传输Queue2中

的数据包，其赤字计数器会增加Quantum的大小变为1500字节。如果

数据包7、8、9传输完毕后，赤字计数器将变为750字节，队列的状态

如下表：

所在队列队列中的数据包（到达顺序/字节大小）赤字计数器

Queue0—

Queue16/15000

Queue211/150010/250750

4）在Queue2在传输数据包10的时候，Queue0中又来了一个新的数据

包12,其大小为1500字节。此时队列的状态如下表:

所在队列队列中的数据包（到达顺序/字节大小）赤字计数器

Queue012/1500—

Queue16/15000

Queue211/150010/250750

（传输中）

5）虽然在传输完数据包10时Queue2的赤字计数器为500字节，还可以

继续发送数据包11,但是根据严格优先级模式的调度算法，此时应该传

输Queue0中的数据包12。Queue2中的数据包10和Queue0中的

数据包12传输完毕后，队列的状态如下：

所在队列队列中的数据包（到达顺序/字节大小）赤字计数器

Queue0—

Queue16/15000

Queue211/1500500

6）由于Queue2中的赤字计数器仍大于零，下面继续传输Queue2中的

数据包，大小为1500字节的数据包11被传输,赤字计数器变为一1000,

Queue2停止发送数据包。此时队列的状态如下表：

所在队列队列中的数据包（到达顺序/字节大小）赤字计数器

Queue0—

Queue16/15000

Queue2-1000

7）由于Queue0中一直没有数据包，在传输完Queue2中的数据包后，

下面开始传输Queue1中的数据包，其赤字计数器会增加Quantum的

大小变为3000字节，此时大小为1500字节的数据包6会被传输，由

于Queue1中没有数据包了，因此赤字计数器被置为0,Queue1停止

发送数据包。此时所有队列的数据包都被传输完毕了，队列的状态如下

表：

所在队列队列中的数据包（到达顺序/字节大小）赤字计数器

Queue0—

Queue10

Queue2-1000

整个过程中Queue。、Queue1>Queue2中数据包传输的次序如下:

Queue0（数据包1）、Queue0（数据包2）、Queue0（数据包3）、Queue

1（数据包4）、Queue1（数据包5）、Queue2（数据包7）、Queue2（数据

包8）、Queue2（数据包9）,Queue2（数据包10）、Queue0（数据包12）、

Queue2（数据包11）、Queue1（数据包6）

1.2.4PQ、LLQ、MDRR技术的对比

拥塞管理技术优点缺点

PQ1、为高优先级队列的数据包提供1、当高优先级队列中的数据包拥塞

了低延迟的传输。时，会造成低优先级队列中的数

据包无法传输。

2、在网络中经过的每一跳都需要对

数据包进行分类。

LLQ1、可以将对延迟和抖动敏感的业

务放到PQ队列中，满足其对

延迟的需要。

2、为PQ和CBWFQ队列提供了

最低的带宽保障。

3、未被使用的带宽可以被

CBWFQ队列使用。

MDRR1、可以将对延迟和抖动敏感的业1、由于严格优先级模式下，PQ队

务放到PQ队列中，满足其对列没有带宽限制，因此当PQ队

延迟的需要。列的数据包拥塞时，会造成

2、由于每次轮循时都会考虑上次RoundRobin队列中的数据包

轮循的赤字计数器值，因此无法传输。

MDRR能够在RoundRobin2、只能根据数据包的IP

队列之间进行准确的带宽分precedence值进行分类。

配。3、只能支持有限的队列（8个队

列）。