QOS
QOS 是服務質量的統稱，好的服務質量對應低的延時、丟包率、抖動和高的帶寬。QOS分為Best Effort、IntServ、DiffServ三種模型。每一種模型就是一種設計方案。
在DiffServ設計方案中，首先將報文進行分類。
1，對於二層報文的分類：是通過二層報文的tag字段里的優先級字段（priority字段）進行分類，該字段有3個bit，總共8個等級，數值范圍從0-7，數值越大優先級越高。對於untag報文，會被標記為端口默認的優先級。被標記了優先級的tag報文稱為802.1P報文，對二層報文打標記的機制稱為COS.
2， 對於三層報文的分類：是通過IP報文的TOS字段進行分類。TOS字段總共8個bit，前三位表示ip-precedence。前6位表示DSCP。在DSCP中，前3位表示優先級，后面2位表示丟棄優先級，最后一位始終為0. COS和TOS是報文標記的一種機制，一個是對二層報文，一個是對三層報文的。
3, 對於端口可以手動指定端口的trust-mode，COS模式或者DSCP模式。
這樣報文就被分為不同的類，然后再對不同的類進行打標記，也就是將同一類的報文設置相同的內部DSCP值或者內部COS值；再根據內部COS-queue、或者DSCP-queue的映射表，將報文送入不同的隊列，（或者通過COS-PHB, PHB-queue，DSCP-PHB,PHB-queue映射表）再通過隊列的調度技術，比如PQ/WRR/WDRR技術讓隊列出隊列。在報文被發送之前我們引入流量監管，也就是通過令牌桶算法，將報文分為紅、黃、綠三種顏色，綠包轉發，紅包丟棄，黃包重新打標記再轉發/或者丟棄，最終實現對流量的限速。這里的令牌桶算法分為SRTCM/TRTCM。對於SRTCM算法，有C桶設E桶兩個桶，算法以CIR的速率向C桶里面注入令牌，C桶里的令牌數表示為Tc，C桶的深度表示為CBS;E桶里的令牌數表示為Te，E桶的深度表示為EBS.當進來的報文B長度小於Tc的時候，報文被標記為綠色，Tc減少B；當報文長度大於Tc、並且小於Te的時候，報文被標記為黃色，TE減少B，Tc不變；當報文長度大於Te的時候，報文被標記為紅色，Tc、Te不減少。對於綠色報文（即conform）采取的動作是轉發；對於黃包（即exceed報文）采取的動作是從新打標記或者丟棄；對於紅包（即vilolate報文）采取的動作是丟棄。這里是色盲模式下對報文的標記方式，在非色盲模式下，除了考慮報文長度外，還要考慮報文的顏色，對於進來的報文時綠色，那么在根據報文長度最終把報文標記為紅黃綠；對於進來的報文如果時黃色，那么報文最終的顏色只能是黃色或者紅色，如果報文長度B小於Te那么就是黃色，如果B大於Te那么最終結果是紅色；對於紅色報文，那么不管報文長度是多少，最終結果都是紅色。
至此，高優先級的報文得到了優先轉發，低優先級的報文延遲發送或者丟棄，最終實現了服務質量的要求。
QOS技術之令牌桶算法有兩種工作模式
- 色盲模式（Color-Blind mode），假定所有incoming packet是無色的。
- 非色盲模式（Color-Aware mode），假定所有incoming packet已經被先前的網絡元素上了色。如果Meter工作在非色盲模式，它會認為每一個packet都有一種顏色，要么綠要么黃要么紅。
對於srTCM（的英文全稱是Single Rate Three Color Marker，單速率三顏色標記）
CIR: Committed information Rate，承諾信息速率
CBS:Committed Burst Size,承諾突發尺寸
EBS：Excess Burst Size,超額突發尺寸
為方便，將兩個令牌桶稱為C桶和E桶，用Tc和Te表示桶中的令牌數量，Tc和Te初始化等於CBS和EBS。CBS比EBS要小。
Tc和Te在每秒鍾內更新CIR次，更新時遵循以下規則：
如果Tc < CBS，則Tc增加1，否則
如果Te < EBS，則Te增加1，否則
Tc和Te都不增加
色盲模式下，在對到達報文（假設報文大小為B）進行評估時，遵循以下規則：
如果Tc-B >= 0，則報文被標記為綠色，且Tc降低B，否則
如果Tp-B >= 0，則報文被標記為黃色，且Te降低B，否則
報文被標記為紅色且Tc和Tp都不降低。
非色盲模式下，在對到達報文（假設報文大小為B）進行評估時，遵循以下規則：
如果報文已被標記為綠色且Tc-B >= 0，則報文被標記為綠色，且Tc降低B，否則
如果報文已被標記為綠色或黃色且Te-B >= 0，則報文被標記為黃色，且Te降低B，否則報文被標記為紅色且Tc和Te都不降低。
對於非色盲模式：
1，如果報文已經被標記為綠色，並且B<=Tc,則最終結果是，報文被標為綠色；如果B在Tc和Te之間，那最終結果是黃色；如果B>Te那最終結果是紅色。
2，如果報文已經被標記為黃色，那么最終結果只能是黃色或者紅色，如果B<=Te，則最終結果是黃色，如果B>Te,則最終結果是紅色；
3，如果報文已經被標記為紅色，那么最終結果只能是紅色。此時報文最終顏色與c桶e桶令牌數無關。
4，如果報文沒有被標記顏色，那么說明報文不符合匹配規則，此時不限速。（那么會被當成是綠色報文，然后按照已經被標記為綠包的規則進行處理？）
(這里已經被標記的報文顏色（非最終顏色）是通過drop precedence來標記的，drop precedence有三個值0，1，3，分別對應綠，紅，黃。交換機里面有一張DSCP/cos與drop precedence的對應表。根據DSCP的值來確定對應的drop precedence的值，再根據drop precedence的值來確定報文的顏色。這里的顏色是非最終顏色，最終顏色還得根據令牌桶算法來確定。我們公司的產品，有待考證)
當往第一個桶里加了多余的令牌，會放入到第二個桶中。這里conform、exceed、violate分別對應綠、黃、紅包。
對於trTcm （全稱 Two Rate Three Color Marker ，雙速率三顏色標記。基本思路和srTCM相同，有一些細節上的差異。）
- 配置單速率三色標記器時要指定4個參數：承諾信息速率CIR 、峰值信息速率PIR、承諾突發尺寸CBS 和超額突發尺寸PBS。trTCM算法中兩個令牌桶的填充令牌的速率不同，分別為承諾的平均速率CIR（Committed Information Rate）和峰值速率PIR（Peak Information Rate）。為方便將這兩個令牌桶稱為C桶和P桶，這兩個桶的尺寸分別為承諾突發尺寸CBS（Committed Burst Size）和峰值突發尺寸PBS（Peak Burst Size）。用Tc和Tp表示桶中的令牌數量，Tc和Tp初始化等於CBS和PBS。Tc和Tp在每秒鍾內分別更新CIR和PIR次，每次更新增加一個令牌（除非桶滿）。
在色盲模式下，在對到達報文（假設報文大小為B）進行評估時，遵循以下規則：（這里默認CBS<PBS）
如果Tp-B < 0，則報文被標記為紅色，否則
如果Tc-B < 0，則報文被標記為黃色，且Tp降低B，否則
報文被標記為綠色且Tc和Tp都降低B。
在非色盲模式下，在對到達報文（假設報文大小為B）進行評估時，遵循以下規則：
如果報文已被標記為紅色或者Tp-B < 0，則報文被標記為紅色，否則
如果報文已被標記為黃色或者Tc-B < 0，則報文被標記為黃色，且Tp降低B，否則
報文被標記為綠色且Tc和Tp都降低B。
對於非色盲模式：
如果報文已經被標記為綠色，並且B>=Tp,則最終結果是紅色，如果Tc<=B<=Tp報文最終結果被標為黃色；如果B<Tc,則報文最終結果唄標為綠色。
如果報文已經被標記為黃色，那么最終結果只能是黃色或者紅色，如果B<=Tp，則最終結果是黃色，如果B>Tp,則最終結果是紅色；
如果報文已經被標記為紅色，那么最終結果只能是紅色。
如果報文沒有被標記顏色，那么會被當成是綠色報文，然后按照已經被標記為綠包的規則進行處理
(這里已經被標記的報文顏色（非最終顏色）是通過drop precedence來標記的，drop precedence有三個值0，1，3，分別對應綠，紅，黃，交換機里面有一張DSCP/cos與drop precedence的對應表。根據DSCP的值來確定對應的drop precedence的值，再根據drop precedence的值來確定報文的顏色。這里的顏色是非最終顏色，最終顏色還得根據令牌桶算法來確定。本工作產品，有待考證）
QOS術語之PHB
PHB: 是單個設備對不同的數據流采取的不同轉發行為，可以是確保轉發、加速轉發、盡力而為。PHB體現的是報文等級的高低，而不是服務質量的好壞，QOS是端到端的服務質量，PHB是單個設備的轉發行為。就像酒店分為3、4、5星級，PHB只規定了入住3星級酒店，但是沒有規定是入住如家還是莫泰168.所以PHB只是個籠統的概念，不是具體實現。PHB分為4類：CS、EF、AF、BE,每一類都對應一個或者一組DSCP值。
BE:盡力而為。目標可達，不保證服務質量。
AF:確保轉發：視頻類的數據流，要求帶寬的保證。
EF:加速轉發：語音類的數據流，要求低的時延，低的抖動、低的丟包率
CS:類選擇器。因為現網有些設備不支持差分服務，只解析DSCP前3位，為了后向兼容，標准預留了所有格式為XXX000的DSCP值 ，這類值就對應為CS PHB。其實CS的分類，最終還是對應到EF、AF、BE相對應。所以可以認為PHB只有三種行為：加速轉發、確保轉發、盡力而為
QOS技術之流量監管(CAR)
CAR （Committed Access Rate）：約定訪問速率分類器
采用令牌桶算法對報文進行評估，對符合規定的報文采取“直接轉發”；對不符合規定的報文采取“直接丟棄”；對部分符合的報文采取“重新打表記，然后再轉發”
QOS技術之流量整形（GTS）
GTS （Generic Traffic Shaping）：解決鏈路兩邊的接口速率不匹配
1, 利用令牌桶算法對每一類的報文進行度量，滿足約定直接發送；不滿足約定，入隊緩存
2, 可采用多種隊列技術來緩存報文，如PQ、WFQ、CBWFQ等
QOS技術之擁塞管理，即隊列調度
1， 優先級隊列調度（PQ Priority Queuing）
默認8個隊列，0-7，優先級依次升高，只有當高優先級的隊列中的報文，發送完畢，低優先級的隊列報文才能發送。
缺點：低優先級的隊列里的報文無法發送。
2， 加權循環調度（WRR Weight Round Robin）
設備根據每個隊列的權值進行調度，每調度一輪權值減1，當權值為0時，停止調度，當所有隊列的權值為0時，開始下一輪調度。
缺點：WRR調度是以報文為單位，長的報文獲得的帶寬要要大於短報文的實際帶寬。
3, 加權赤字循環調度（WDRR Weighted Deficit Round Robin）
以報文的長度為權重來進行調度，初始情況下赤字為0，發送報文，當發送完報文后，根據報文長度重新計算赤字，如果為負值則停止調度，只有當赤字大於0的時候，才能調度成功並發送報文。
假設根據權重Q7,Q6能獲取的帶寬分別為400byte/s , 300byte/s
第1輪調度
Deficit[7][1] = 0+400 = 400，Deficit[6][1] = 0+300 = 300，從Q7隊列取出一個900byte的報文發送，從Q6隊列取出一個400byte的報文發送；發送后，Deficit[7][1] = 400–900 =–500，Deficit[6][1] = 300–400 =–100。
第2輪調度
Deficit[7][2] = -500+400 = -100，Deficit[6][2] = -100+300 = 200，Q7隊列Deficit值小於0，此輪不參與調度，從Q6隊列取出一個300byte的報文發送；發送后，Deficit[6][2] = 200–300 =–100。
第3輪調度
Deficit[7][3] = -100+400 = 300，Deficit[6][3] = -100+300 = 200，從Q7隊列取出一個600byte的報文發送，從Q6隊列取出一個500byte的報文發送；發送后，Deficit[7][3] = 300–600 =–300，Deficit[6][3] = 200–500 =–300。
這樣可以使隊列獲取一個合理的帶寬。
QOS術語之隊列
隊列分為硬件隊列和軟隊列，只有當硬件隊列滿的時候才會啟用軟隊列。硬件隊列只有FIFI，QOS調度其實是將軟隊列中的報文放入硬件隊列。擁塞產生時，說明硬件隊列已滿，此時會調用軟件隊列，
如果隊列長度過長，丟包減少，時延增大；如果隊列太短，時延減少，但是丟包增多。
流量監管：用令牌桶算法對報文進行限速，讓符合規則的報文進行轉發，讓不符合規則的報文進行丟棄
流量整形：用令牌桶算法對不符合規則的報文緩存后再發送
擁塞管理：就是隊列調度
擁塞避免：通過主動丟包避免擁塞的發生
QOS技術之擁塞避免：
1， 尾丟棄（Tail-Drop）：當隊列已滿的時候，后來的報文全部丟棄。這種擁塞避免的方式缺點：造成TCP流量忽大忽小。
2， RED（Random Early Detection）：需要設置緩存閾值，閾值有最大值和最小值，當隊列長度小於緩存最小值時，不丟包；當隊列長度處於緩存最大值最小值之間時，隨機丟棄，按照丟包率進行丟包；
當隊列長度大於緩存最大值時，全部丟棄。這里的隊列長度是指報文所需要的隊列長度，其實也就是報文長度。
3， WRED（Weighted Random Early Detection）：就是在RED算法前加上一個權值，讓優先級高的報文不容易丟棄。
文章出處：
https://www.cnblogs.com/ZCplayground/p/9451935.html
http://www.h3c.com/cn/d_201104/922145_30005_0.htm