QoS（服務(wù)質(zhì)量）用于為不同的流量提供不同的優(yōu)先級(jí)，以控制延遲和抖動(dòng)，并降低丟包率。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)過載或擁塞時(shí)，QoS可以確保關(guān)鍵業(yè)務(wù)流量的正常傳輸，QoS（服務(wù)質(zhì)量）不是一個(gè)技術(shù)，是多個(gè)技術(shù)的組合。

QoS是用于控制網(wǎng)絡(luò)中的帶寬，延遲，抖動(dòng)和數(shù)據(jù)包丟失的技術(shù)的組合。所有QoS機(jī)制均設(shè)計(jì)為影響至少一個(gè)或所有上述功能。

影響網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的四個(gè)主要因素包括：

帶寬：網(wǎng)絡(luò)最熟悉的因素是帶寬，它是網(wǎng)絡(luò)鏈路上可用容量的度量，即鏈路的寬度。通常以每秒位數(shù)（bps）為單位。

延遲：也稱為延遲，延遲處理的是數(shù)據(jù)包從發(fā)送方到接收方所花費(fèi)的時(shí)間。當(dāng)然，延遲越大，網(wǎng)絡(luò)“似乎”就越慢。延遲通常以毫秒（ms）為單位。

抖動(dòng)：這是數(shù)據(jù)包之間延遲變化的一種度量。例如，如果一個(gè)數(shù)據(jù)包從A點(diǎn)到達(dá)B點(diǎn)需要30ms（即延遲），而另一個(gè)數(shù)據(jù)包從同一點(diǎn)A到達(dá)B點(diǎn)則需要40ms，則抖動(dòng)為10ms（即40ms – 30ms）。

丟包：當(dāng)數(shù)據(jù)包通過網(wǎng)絡(luò)“飛行”時(shí)，其中一些可能會(huì)丟失，即無法到達(dá)目的地。

Classification and marking mechanisms 分類和標(biāo)記機(jī)制

Policing and shaping mechanisms 監(jiān)管和整形機(jī)制

Congestion management mechanism 擁塞管理機(jī)制

Congestion avoidance mechanism 擁塞避免機(jī)制

從入口接口進(jìn)入系統(tǒng)后，對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行分類和標(biāo)記。在此過程中，監(jiān)管機(jī)制將丟棄某些數(shù)據(jù)包。然后，將根據(jù)其標(biāo)記再次對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行分類。擁塞管理和擁塞避免機(jī)制為不同類型的數(shù)據(jù)包賦予不同的優(yōu)先級(jí)，以便在網(wǎng)絡(luò)擁塞的情況下，具有較高優(yōu)先級(jí)的數(shù)據(jù)包可以更早地通過網(wǎng)關(guān)。最后，系統(tǒng)將從出口接口發(fā)送經(jīng)過QoS機(jī)制處理過的數(shù)據(jù)包。

擁塞管理

? First-In-First-Out (FIFO)

? Priority Queuing (PQ)

? Custom Queuing (CQ)

? Weighted Fair Queuing (WFQ)

? Class-Based Weighted Fair Queuing (CBWFQ)

? Low-Latency Queuing (LLQ)

?

1、FlFO（先進(jìn)現(xiàn)出隊(duì)列）

先進(jìn)先出隊(duì)列(First In First Out Queuing,簡(jiǎn)稱FIFO)不對(duì)報(bào)文進(jìn)行分類，當(dāng)報(bào)文進(jìn)入接口的速度大于接口能發(fā)送的速度時(shí)，F(xiàn)IFO按報(bào)文到達(dá)接口的先后順序讓報(bào)文進(jìn)入隊(duì)列，同時(shí)，F(xiàn)IFO在隊(duì)列的出口讓報(bào)文按進(jìn)隊(duì)的順序出隊(duì)，先進(jìn)的報(bào)文將先出隊(duì)，后進(jìn)的報(bào)文將后出隊(duì)。

2、PQ (優(yōu)先隊(duì)列）----低優(yōu)先級(jí)可能會(huì)“餓死”

PQ使用了4個(gè)子隊(duì)列，優(yōu)先級(jí)分別是high，medium，normal，low。PQ會(huì)先服務(wù)高優(yōu)先級(jí)的子隊(duì)列，若高優(yōu)先級(jí)子隊(duì)列里沒有數(shù)據(jù)后，再服務(wù)中等優(yōu)先級(jí)子隊(duì)列，依次類推。

如果PQ正在服務(wù)中等優(yōu)先級(jí)子隊(duì)列，但是高優(yōu)先級(jí)里又來了數(shù)據(jù)包，則PQ會(huì)中斷中等優(yōu)先級(jí)子隊(duì)列的服務(wù)，轉(zhuǎn)而服務(wù)高優(yōu)先級(jí)子隊(duì)列。每一個(gè)子隊(duì)列都有一個(gè)最大隊(duì)列深度(queue-size)，如果達(dá)到了最大隊(duì)列深度，則進(jìn)行尾丟棄。

3、CQ（用戶自定義隊(duì)列）---不同優(yōu)先級(jí)獲得不同的帶寬---避免低優(yōu)先級(jí)“餓死”

CQ最多可包含16個(gè)組(即group-number的取值范圍為1～16)，在每個(gè)組中指明了什么樣的數(shù)據(jù)包進(jìn)入什么樣的隊(duì)列、各隊(duì)列的長度和每次輪詢各隊(duì)列所能連續(xù)發(fā)送的字節(jié)數(shù)等信息。CQ對(duì)報(bào)文進(jìn)行分類，將所有報(bào)文分成最多至17類，分別屬于CQ的17個(gè)隊(duì)列中的一個(gè)，然后，按報(bào)文的類別將報(bào)文進(jìn)入相應(yīng)的隊(duì)列。

CQ的17個(gè)隊(duì)列中，0號(hào)隊(duì)列是PQ隊(duì)列，路由器總是先把0號(hào)隊(duì)列中的報(bào)文發(fā)送完，然后才處理1到16隊(duì)列中的報(bào)文，所以0號(hào)隊(duì)列一般作為系統(tǒng)隊(duì)列把實(shí)時(shí)性要求高的交互式協(xié)議報(bào)文放到0號(hào)隊(duì)列。1到16號(hào)隊(duì)列可以按用戶的定義分配它們能占用接口帶寬的比例，在報(bào)文出隊(duì)的時(shí)候，CQ按定義的帶寬比例分別從1到16號(hào)隊(duì)列中取一定量的報(bào)文在接口上發(fā)送出去。其中，按帶寬比例分別發(fā)送的實(shí)現(xiàn)過程是這樣的，16個(gè)普通隊(duì)列采用輪詢的方式進(jìn)行調(diào)度，當(dāng)調(diào)度到某一個(gè)隊(duì)列時(shí)，從這個(gè)隊(duì)列取出一定字節(jié)數(shù)的報(bào)文發(fā)送，用戶通過指定這個(gè)字節(jié)數(shù)，就可以控制不同隊(duì)列之間的帶寬分配比例。

4、WFQ（加權(quán)公平隊(duì)列）---相比于CQ不用手工分類

WFQ是一個(gè)復(fù)雜的排隊(duì)過程，可以保證相同優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)間公平，不同優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)間加權(quán)。隊(duì)列的數(shù)目可預(yù)先配置，范圍是(16-4096)。

WFQ，在保證公平(帶寬、延遲)的基礎(chǔ)上體現(xiàn)權(quán)值，權(quán)值大小依賴于JP報(bào)文頭中攜帶的IP優(yōu)先級(jí)(Precedence)。WFQ對(duì)報(bào)文按流進(jìn)行分類(相同源IP地址，目的IP地址，源端口號(hào)，日的端口號(hào)，協(xié)議號(hào)，Precedence的報(bào)文屬于同一個(gè)流)，每一個(gè)流被分配到一個(gè)隊(duì)列，該過程稱為散列。WFQ入隊(duì)過程采用HASH算法來自動(dòng)完成，盡量將不同的流分入不同的隊(duì)列。在出隊(duì)的時(shí)候，WFQ按流的優(yōu)先級(jí)(precedence)來分配每個(gè)流應(yīng)占有出口的帶寬。優(yōu)先級(jí)的數(shù)值越小，所得的帶寬越少。優(yōu)先級(jí)的數(shù)值越大，所得的帶寬越多。這樣就保證了相同優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)之間的公平，體現(xiàn)了不同優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)之間的權(quán)值。

5、CBWFQ（基于類的加權(quán)公平隊(duì)列）

CBWFQ通常使用ACL定義數(shù)據(jù)流類別，并將注入寬帶和隊(duì)列限制等參數(shù)應(yīng)用于這些類別。CBWFQ是網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)隊(duì)列配置方案，其允許通信基于標(biāo)準(zhǔn)分類，例如訪問控制列表，輸入界面名，協(xié)議和服務(wù)質(zhì)量（QoS）標(biāo)志。CBWFQ擴(kuò)展了加權(quán)公平隊(duì)列WFQ功能的標(biāo)準(zhǔn)來提供自定義通信類型支持。

6、LLQ（低延遲隊(duì)列）

LLQ為基于類別的加權(quán)公平排隊(duì)（CBWFQ）提供絕對(duì)優(yōu)先排隊(duì)功能，減少了語音會(huì)話的抖動(dòng)。LLQ相當(dāng)于CBWFQ加上一個(gè)嚴(yán)格優(yōu)先級(jí)隊(duì)列，該隊(duì)列優(yōu)先級(jí)高于其他所有隊(duì)列，非常適合時(shí)延敏感性應(yīng)用。LLQ的嚴(yán)格優(yōu)先級(jí)隊(duì)列是一個(gè)有最小保證帶寬的優(yōu)先級(jí)隊(duì)列，出現(xiàn)擁塞時(shí)，該隊(duì)列的數(shù)據(jù)量不能超過所允許的帶寬，否則會(huì)被丟棄。

LLQ具有CBWFQ的所有優(yōu)點(diǎn)，包括自定義流量類別，為每種類別的流量提供帶寬保證，并且可以在所有類別的隊(duì)列上應(yīng)用WRED。（嚴(yán)格優(yōu)先級(jí)隊(duì)列除外）

對(duì)于LLQ和CBWFQ來說，任何沒有被顯示分類的流量都被認(rèn)為class-default流量，可以將class-default流量類別隊(duì)列由FIFO改為WFQ，需要時(shí)也可以用WRED。

LLQ最大優(yōu)勢(shì)是可以為時(shí)延和抖動(dòng)敏感型應(yīng)用的流量提供一個(gè)或多個(gè)有帶寬保證的嚴(yán)格優(yōu)先級(jí)隊(duì)列，LLQ并不局限于特定平臺(tái)或傳輸介質(zhì)。

?