以太网QoS
以太网支持QoS通过优先级字段标题标签由IEEE 802.1 q - 2003规范定义的。而802.1 q - 2003规范定义了标题标签格式,IEEE 802.1 d - 2004规范定义了程序设置优先级位。因为优先级字段3位长,8支持优先级级别。目前,只有7个交通类被认为是必要提供足够的QoS。七802.1 d - 2004规范中定义的交通类包括以下:
网络控制信息
语音应用程序
视频应用
控制加载应用程序
优秀的工作程序
尽力服务应用程序
后台应用程序
802.1 d - 2004规范定义了一组推荐的默认映射七交通类和八个以太网之间的优先级值。在以太网交换机支持每端口7个或多个队列,每个交通类可以映射到自己的队列。然而,许多以太网交换机支持少于7每端口队列。802.1 d - 2004规范还定义了建议交通类分组时交通类必须共享队列。这些映射和分组不强制,但他们促进以太网设备之间的互操作性,这样可以对端到端QoS imple-mented成功即插即用的方式(即使在多供应商环境)。
目前,在以太网规范没有定义功能暂停操作码\与优先领域。所以,暂停操作码同时影响所有交通类。换句话说,一个以太网交换机,支持暂停操作码和多个接收队列在给定端口必须发送一个暂停操作码通过端口(影响所有流量类)如果任何一个队列填充。否则,tail-drop发生的队列。然而,tail-drop可以与优先领域。许多以太网交换机由思科系统的支持先进tail-drop排队中,阈值可以为每个以太网设置优先级。独立Tail-drop然后影响每个交通类。队列阈值,当一个特定的交通类超过其帧匹配,交通类下降,而队列仍然高于阈值为交通类定义。其他交通类不受影响,除非他们也超过各自的阈值。暂停操作码需要发送只有在所有队列同时填满。交替,暂停操作码可能只有一个或多个发送高优先级队列填充,从而避免tail-drop高优先级流量,同时为低优先级流量允许tail-drop发生。在这种方式中,暂停操作码可以与优先级字段,但是这个功能是专有的和不支持所有的以太网交换机。对以太网QoS的更多信息,鼓励读者咨询IEEE 802.1 q - 2003和802.1 d - 2004规范。
IP流控制和QoS
本节总结了流控制和QoS机制支持IP。
IP流控制
IP使用几种流控制机制。有些是明确的,和其他人是隐式的。都是被动的。支持的机制包括以下:
Tail-drop
互联网控制消息协议(ICMP) Source-Quench
主动队列管理(包)
显式拥塞通知(ECN)
Tail-drop是路由器的历史机制控制终端节点之间流动的速度。它经常和FIFO算法实现。当数据包从一个完整的队列的尾部,结束节点检测到帧通过TCP机制下降。TCP然后减少它的窗口大小,沉淀的减少的速度传播。因此,tail-drop是隐式的,被动的流控制。
ICMP Source-Quench信息可用于显式地表达请求源降低受感染的几率。ICMP Source-Quench消息可以发送任何IP设备的端到端路径。从概念上讲,ICMP Source-Quench机制运作的方式类似于以太网暂停操作码。一个路由器可以选择向源节点发送一个ICMP Source-Quench数据包为了应对队列溢出。此外,路由器可能向源节点发送一个ICMP Source-Quench数据包之前一个队列溢出,但这是不常见的。尽管ICMP Source-Quench包可以发送队列溢出发生之前,ICMP Source-Quench被认为是被动的机制,因为一些拥堵或潜在的交通拥堵的指示必须触发一个ICMP Source-Quench消息的传播。因此,可以通过额外的数据包的源节点在ICMP Source-Quench包在运输途中,甚至tail-drop可以发生在“主动”ICMP Source-Quench数据包被发送。收到一个ICMP Source-Quench数据包,源节点内的IP过程必须通知适当的网络层协议或ULP。然后通知网络层协议或ULP负责传输速度放缓。ICMP Source-Quench是一种基本的机制,所以一些现代路由器取决于ICMP Source-Quench避免tail-drop信息的主要手段。
RFC 2309定义了对偶问题的概念。而不是仅仅把数据包从尾部的一个完整的队列,对偶问题采用的算法试图主动避免队列溢出,有选择地删除数据包队列溢出之前。第一个这样的算法称为随机早期检测(RED)。更高级的版本的红已经被开发出来。最广为人知的是加权红(wr)和DiffServ兼容的车手。所有RED-based算法试图预测何时会发生交通拥堵和减少基于上升和下降队列平均水平。随着队列级别上升,那么数据包的概率下降的对偶问题的算法。选择要删除的数据包随机当使用红色。弯角和DiffServ兼容弯角时考虑交通类决定哪些包下降,从而导致行政控制的丢包的概率。所有RED-based算法构成隐式流量控制因为丢弃的数据包必须检测通过TCP机制。 Additionally, all RED-based algorithms constitute reactive flow control because some indication of potential congestion must trigger the packet drop. The proactive nature of packet drop as implemented by AQM algorithms should not be confused with proactive flow-control mechanisms that exchange buffer resource information before data transfer occurs, to completely avoid frame/packet drops. Note that in the most generic sense, sending an ICMP Source-Quench message before queue overrun ocurs based on threshold settings could be considered a form of AQM. However, the most widely accepted definition of AQM does not include ICMP Source-Quench.
ECN是用另一种方法来实现包。ECN使路由器拥塞信息传递给终端节点明确通过堵塞指示器标记包而不是以丢包。当交通拥堵所经历过的包在运输过程中,拥挤的路由器设置两个ECN 11。目标节点然后通知源节点(参见本章的TCP流量控制部分)。当源节点接收到通知,传播的速度放缓。然而,ECN作品只有在传输层协议支持ECN。TCP支持ECN,但许多TCP实现尚未实现ECN。关于IP流控制的更多信息,鼓励读者参考IETF rfc 791, 792, 896, 1122, 1180, 1812, 2309, 2914, 3168。
IP QoS
IP QoS是个健壮的话题,无法准确的总结。也就是说,我们可以将所有IP QoS模型分成两大类:有状态的和无状态的。目前,占主导地位的状态模型是综合服务架构(IntServ)和占主导地位的无状态模型是区分服务体系结构(DiffServ)。
IntServ模型的特征是基于应用程序的信号传递的请求流进入网络。信号通常是通过资源预约协议(RSVP)完成。网络接受请求,并承认新的流或拒绝请求。如果流是承认,网络保障所请求的服务水平的端到端流量的持续时间。这需要国家为每个流保持在每个路由器端到端路径。如果流是拒绝,网络应用程序可能传输数据,但不提供任何服务保证。这就是所谓的最优服务。目前默认的是互联网提供的服务。与最优服务,服务水平呈现不同累积网络上的负载变化。
DiffServ模型不需要任何信号数据传输之前从应用程序。相反,应用程序“标志”每个数据包通过差异化服务Codepoint (DSCP)字段指示所需的服务水平。第一个路由器获得每个包(通常是结束节点的默认网关)条件符合交通流概要文件相关要求DSCP值。这种路由器称为护发素。每个路由器(也称为一个跳)在端到端路径然后根据每跳将每个数据包的转发行为(PHB)规则与每个DSCP值有关。护发素分离应用程序的机制,控制累积负荷放置在网络,所以累计负载可以超过网络的累积能力。,当这一切发生的时候,包可能下降的PHB依照规则,最后受影响的节点必须检测这样的下降(通常通过TCP但有时通过ICMP Source-Quench)。换句话说,DiffServ模型陷入的最优服务对于一些流在网络容量超过给定路径。
这两个QoS模型的优点和缺点。乍一看,这两个模型似乎是不相容的。然而,这两个模型可以交织在一起,各种rfc发表详细说明如何完成这样的互相配合。关于IP QoS的更多信息,鼓励读者参考IETF rfc 791, 1122, 1633, 1812, 2205, 2430, 2474, 2475, 2815, 2873, 2963, 2990, 2998, 3086, 3140, 3260, 3644, 4094。
TCP流量控制和QoS
本节总结了TCP流控制和QoS机制支持。
TCP流量控制
TCP流量控制是一个健壮的话题,无法准确的总结。TCP实现许多流控制算法,和很多扩展了这些算法。说,主要的TCP流控制算法包括慢启动、拥塞避免、快速重传时,和快速复苏。这些算法控制TCP初始连接建立后的行为,以避免拥挤和数据包丢失和拥堵和包丢失期间为了减少进一步拥堵和包丢失。
正如前面所讨论的那样,TCP滑动窗口是不断变化的接收缓冲区大小广告同行TCP节点。最近广告价值被称为接收机窗口(RWND)。RWND是补充的拥塞窗口(CWND),这是一个状态变量在每个TCP节点控制的数据量可能会传播。当网络中的拥塞检测时,TCP反应通过减少其发射率。具体来说,减少CWND传输节点。在任何时候,一个TCP节点传输数据的序列号=小同行的RWND +承认最高序列号或CWND +最高承认序列号。如果没有经历过拥堵,RWND值使用。如果有经验的拥堵,CWND值使用。交通拥堵可以检测到隐式地通过TCP的确认机制或超时机制(适用于丢弃的数据包)或显式地通过ICMP Source-Quench消息或TCP报头的ECE一点。
ECN实现时,TCP节点来表达他们的支持ECN通过设置两个ECN的IP报头10 - 01。一个路由器可以改变这些位11拥塞发生时。收到,目标节点意识到交通拥堵有经验。目的节点然后通知源节点通过设置为1的ECE在TCP报头下一个数据包传输。收到,源节点减少CWND和轨位设置为1的下一个数据包传输的TCP报头。因此,目的地TCP节点明确通知,传播的速度减少。关于TCP流量控制的更多信息,鼓励读者参考IETF rfc 792, 793, 896, 1122, 1180, 1323, 1812, 2309, 2525, 2581, 2914, 3042, 3155, 3168, 3390, 3448, 3782, 4015。
TCP QoS
TCP与IP QoS机制实现的。此外,TCP提供了两个明确的自己的QoS机制:紧急,推动TCP报头的旗帜。紧急标志指示是否紧急指针域是有效的。有效时,紧急指针指出紧迫的最后一个字节数据的位置在数据包的数据字段。紧急指针字段表示为一个偏移量从TCP报头中的序号。没有迹象表明提供紧急数据的第一个字节的位置。同样,关于什么是紧急的数据没有提供指导。ULP或应用程序决定何时数据标记为迫切。接收TCP节点不需要采取任何特殊措施收到紧急数据,但一般的期望是,一些努力将不会发生的更快处理紧急数据如果数据并不紧急。
正如前面所讨论的那样,TCP决定何时收到一个ULP传输数据。然而,ULP偶尔需要确保数据提交给源节点的TCP字节流实际上已经被发送到目的地。这可以通过将函数来完成。ULP通知TCP,所有数据之前需要提交“推”到目的地ULP通过请求(通过TCP服务提供者接口)推送功能。这导致TCP在源节点立即字节流传输所有数据和设置把国旗在最后一个包。在接收的数据包将标志设置为1时,TCP在目标节点立即将字节流中的所有数据转发到所需的就ulp进行(主题的规则顺序交付基于序列号字段)。关于TCP QoS的更多信息,鼓励读者参考IETF rfc 793和1122。
iSCSI流控制和QoS
本节总结了iSCSI支持的流控制和QoS机制。
iSCSI流控制
主要受雇于iSCSI的流控制机制是准备转移(R2T)协议数据单元(PDU)。iSCSI目标使用SCSI的R2T PDU控制流数据在写命令。所需的数据传输长度字段R2T PDU头控制多少数据可以转让/输出数据序列PDU。R2T PDU辅以其他机制。MaxOutstandingR2T文本关键控制多少R2T pdu同时可能是优秀的。使用隐式R2T pdu(主动数据)通过InitialR2T和ImmediateData文本协商密钥。当主动数据支持,FirstBurstLength文本关键控制多少数据可以转让或SCSI命令PDU,从而执行一个等效函数所需的数据传输长度字段。MaxRecvDataSegmentLength文本关键控制多少数据可以在一个单一的输出数据传输或数据输入PDU。MaxBurstLength文本关键控制多少数据可以转让一个PDU序列(请求或主动)。因此,FirstBurstLength值必须等于或小于MaxBurstLength值。 The MaxConnections text key controls how many TCP connections may be aggregated into a single iSCSI session, thus controlling the aggregate TCP window size available to a session. The MaxCmdSN field in the Login Response BHS and SCSI Response BHS controls how many SCSI commands may be outstanding simultaneously. For more information about iSCSI flow control, readers are encouraged to consult IETF RFC 3720.
iSCSI QoS
iSCSI主要取决于下层协议提供QoS。然而,iSCSI支持加快命令处理通过我在登录请求PDU的黑洞,SCSI命令PDU, TMF请求PDU。关于iSCSI QoS的更多信息,鼓励读者参考IETF RFC 3720。
FC流控制和QoS
本节总结了流控制和QoS机制支持的俱乐部。
FC流控制
主要使用的流控制机制在现代FC-SANs(3班面料)是Buffer-to-Buffer_Credit (BB_Credit)机制。链路级别BB_Credit机制提供流量控制。FLOGI程序通知对等端口的数量BB_Credits每个N_Port和F_Port用于帧接待。同样,交换链接参数(ELP)程序通知对等端口的数量BB_Credits每个E_Port用于接收帧。每次一个端口传送一帧,港口的精神性BB_Credit计数器与对等端口。如果BB_Credit计数器达到零,没有更多的帧可能传播到Receiver_Ready (R_RDY)原始信号。每一次收到R_RDY,接收端口BB_Credit计数器递增与对等端口相关联。每次一个港口流程收到的帧,端口传输的R_RDY对等端口。明确的、主动的性质BB_Credit机制确保没有框架下降FC-SANs链路级别的缓冲区溢出。然而,line-rate吞吐量是非常难以实现长距离因为BB_Credit高数的要求。 Some of the line cards available for FC switches produced by Cisco Systems support thousands of BB_Credits on each port, thus enabling long-distance SAN interconnectivity over optical networks without compromising throughput. When FC-SANs are connected over long-distance optical networks, R_RDY signals are sometimes lost. When this occurs, throughput drops slowly over a long period. This phenomenon can be conceptualized as颞下垂。这种现象也发生在本地FC inter-switch链接(种),但发生的可能性是与本地连接低得多。FC-FS-2规范定义了一个叫做BB_Credit复苏的检测和恢复时间下垂。对FC流控制的更多信息,鼓励读者咨询ANSI T11 FC-FS-2和FC-BB-3规范。
FC交换机由思科系统还支持专有流量控制称为FC拥塞控制(FCC)的特性。从概念上讲,FCC模仿ICMP Source-Quench的行为。当一个港口拥挤,FCC信号切换到源节点连接。源开关然后人为放缓的速度BB_Credits传输源N_Port。思科可能提交FCC ANSI列入未来俱乐部的标准。
FC QoS
FC支持几种QoS机制通过FC头字段。DSCP分场CS_CTL /优先级字段可用于实现差异化服务类似于IP DiffServ模型。但是,FC-FS-2规范目前储备以外的所有值为零,这是分配给的最优服务。CS_CTL /重点领域的优先领域可用于实现一个简单的两级优先级系统。FC-FS-2规范要求所有3班设备支持优先领域。不存在需求为序列中的每一帧或交换有相同的偏好值。所以,这在理论上是可能的框架提供了基于偏好不一致的值字段内帧序列或交换。然而,这种情况不太可能发生,因为所有的FC主机总线适配器(HBA)供应商认识到这种行为的危险。CS_CTL /重点领域的优先领域可用于实现一个多级优先级系统。再一次,不存在需求为序列中的每一帧或交换有相同的优先级值,所以无序架交付理论上是可能的(虽然不可能)。 The Preemption subfield in the CS_CTL/Priority field can be used to preempt a Class 1 or Class 6 connec-tion to allow Class 3 frames to be forwarded. No modern FC switches support Class 1 or Class 6 traffic, so the Preemption field is never used. For more information about FC QoS, readers are encouraged to consult the ANSI T11 FC-FS-2 specification.
FCP流控制和QoS
本节总结了流控制和QoS机制由铸造。
冷冻铸造流控制
主要的流控制机制受雇于铸造是FCP_XFER_RDY国际单位。冷冻铸造目标使用SCSI的FCP_XFER_RDY IU控制流数据在写命令。FCP_XFER_RDY IU FCP_BURST_LEN字段标题控制多少数据可以转让/ FCP_DATA IU。FCP_XFER_RDY IU辅以各种各样的其他机制。PLOGI ELS 3班服务参数字段标题决定了有多少FCP_XFER_RDY单位同时可能是优秀的。这是间接地通过谈判的最大并发数序列在每个交换。使用隐式FCP_XFER_RDY单位协商(主动数据)通过写FCP_XFER_RDY PRLI服务残疾人字段参数页面。
当主动数据支持,第一个SCSI Disconnect-Reconnect裂解大小参数模式页面控制多少数据可以转让的主动FCP_DATA IU,从而执行一个等效函数FCP_BURST_LEN字段。最大破裂大小参数在SCSI Disconnect-Reconnect模式页面控制多少数据可以转让在单个FCP_DATA IU(请求或主动)。因此,第一个裂解大小值必须等于或小于最大破裂大小的值。铸造不支持谈判的SCSI命令的最大数量,同时突出,因为建筑限FCP_CMND IU CRN字段的大小头是255 iSCSI(和4294967296)。更多信息关于FCP流控制,鼓励读者咨询ANSI T10 FCP-3和ANSI T11 FC-LS规范。
冷冻铸造QoS
冷冻铸造主要取决于下层协议提供QoS。然而,铸造提供了支持加快命令处理通过优先级字段FCP_CMND IU头。更多信息关于FCP QoS,鼓励读者咨询ANSI T10 FCP-3规范。
FCIP流控制和QoS
本节总结了FCIP支持的流控制和QoS机制。
FCIP流控制
FCIP并不提供任何的流控制机制。注意的唯一FCIP流控制功能之间的映射函数是FC和TCP / IP流控制机制。FCIP厂商实现各种专有特性增强FCIP性能。最引人注目的是FCP_XFER_RDY IU欺骗技术。在某些情况下,甚至连FCP_RSP IU是欺骗。关于FCIP流控制的更多信息,鼓励读者参考IETF RFC 3821和ANSI T11 FC-BB-3规范。
FCIP QoS
FCIP并不提供任何的QoS机制。然而,RFC 3821需要FC实体指定每一个新的TCP连接的IP QoS特性FCIP实体时,TCP连接请求。在这一过程中,不存在需求的FC实体FC QoS机制映射到IP QoS机制。这可能会选择通过映射的价值偏好分支或CS_CTL /重点领域的优先领域的FC头IntServ /资源预留请求或DiffServ DSCP值。FCIP链接不建立动态响应收到FC帧,所以FC实体需要预测FC帧接收之前所需的服务水平。一个方法,以适应所有可能的FC QoS的价值观是建立一个TCP连接的每个7交通类由IEEE 802.1 d - 2004规范标识。可以聚合为一个或多个TCP连接FCIP链接,或者每个TCP连接可以关联到一个单独的FCIP链接。随后的FC QoS的值映射到七TCP连接可以以专有的方式进行。许多其他技术存在,都是专有的。关于FCIP QoS的更多信息,鼓励读者参考IETF RFC 3821和ANSI T11 FC-BB-3规范。
总结
本章回顾了流控制和QoS机制支持以太网、IP、TCP、iSCSI, FC,铸造,FCIP。因此,本章为网络性能优化提供洞察力。应用程序性能优化需要注意流控制和QoS机制在每个OSI层在每个协议栈。
审查问题
所有流控制机制的主要功能是什么?
QoS算法的两种类型是什么?
叫什么名字的队列管理算法与tail-drop相关历史吗?
该规范定义了交通类、类分组对以太网和class-priority映射吗?
叫什么名字的第一个算法用于在IP网络包吗?
的名字是什么IP网络中使用的两个主导QoS模型今天好吗?
叫什么名字的TCP状态变量控制的数据量可能传播的?
主要受雇于iSCSI的流控制机制是什么?
两个QoS分支学科的名称是什么目前用于FC-SANs吗?
冷冻铸造使用的主要流控制机制是什么?
FCIP设备需要FC QoS机制映射到IP QoS机制?
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