廣域網流量調度方案發展與應用

標簽：H3C 流量調度

隨著企業信息業務的不斷豐富，數據大集中已經成為IT建設的趨勢，在廣域網帶寬緊張、成本昂貴的情況下，解決帶寬與業務之間的矛盾，構建快速、穩定、高質量的廣域網絡，保障關鍵業務傳輸質量，實現鏈路資源的充分利用，成為廣域網解決方案的重要組成部分。

廣域網流量調度方案發展與應用

一、 從流量控制到流量調度

1、廣域網流量與帶寬的矛盾

廣域網覆蓋范圍廣、接入用戶多、承載業務復雜。隨著政府、企業等信息化的不斷發展，尤其是近年來數據大集中帶來的業務整合，高清視頻、IP語音、公共資源平臺等應用上線，推動廣域網數據類型、數據流量、網絡規模的快速增加。

相對于園區網、城域網和數據中心，廣域網跨越距離遠，線路資源有限，高速帶寬費用昂貴。快速增加的業務流量與有限的帶寬資源之間的矛盾，使得廣域網上的流量很容易產生擁塞，導致業務延時增加、流量抖動，甚至丟包。如圖1所示。

廣域網的上述矛盾決定了廣域網業務質量的“不可靠”性，也使得流量控制始終是廣域網方案設計的核心內容。

2、流量控制方案

隨著線路類型以及網絡產品和技術的發展，在廣域網上進行流量控制的技術主要分為三種。

l InterServ方式

集中服務方式，主要應用于早期的廣域網專線，如ATM、FR，通過將線路劃成多個PVC**(Permanent Virtual Circuit，永久虛電路，例如ATM線路的VPI/VCI、FR線路的DLCI等)，每個PVC分配所需的保證帶寬(CBR)，將線路的實際帶寬在PVC上進行分配。通過將不同類型的業務映射到對應的PVC上，使用PVC的分配帶寬，實現不同類型業務的傳輸帶寬和時延質量保證。

該種方式要求網絡中的所有節點(包括核心節點)都記錄并保留每個類型業務流的資源預留狀態，同時為每個類型的業務流設置單獨的內部虛電路資源，以保證業務流的帶寬。因而該方式對于可劃分PVC的ATM、FR等線路比較容易實現。

然而現在廣域線路以POS、E1、以太網為主，采用共享帶寬方式，在線路上已經不能進行虛擬電路劃分。另外，在大型網絡中，業務流數量非常龐大，對網絡節點設備的處理能力有著非常高的要求。同時，由于必須在所有節點上都保留每個類型業務流的資源狀態，整體網絡設計和部署的可擴展性也較低。

因此，IntServ方式主要在早期的廣域網線路中應用，而不再適應當前以IP為主的廣域網線路，以及日益增多的應用業務，它逐漸被DiffServ方式所替代。

l DiffServ方式

區分服務方式，是IETF工作組為了克服InterServ的可擴展性差而提出的服務模型，目的是制定一個可擴展性相對較強的方法來保證IP的服務質量。在DiffServ模型中，業務流被劃分成不同的區分服務類。一個業務流的區分服務類由其IP包頭中的區分服務標記字段(Different Service Code Point，簡稱DSCP)來表示。在實施DiffServ的網絡中，每一個節點路由器都會根據數據包的DSCP字段執行相應的PHB(Per Hop Behavior)行為，主要包括EF、AF、BE三類：

1. Expedited Forwarding (EF)：主要用于低延遲、抖動和丟包率的業務，這類業務一般運行一個相對穩定的速率，需要在路由器中進行快速轉發。

2. Assured Forwarding (AF)：這類業務在沒有超過最大允許帶寬時能夠確保轉發，一旦超出最大允許帶寬，則允許根據不同的丟棄級別丟棄報文。

3. Best Effort (BE)：盡力轉發，主要用于對時延、抖動和丟包不敏感的業務。

區分服務只包含有限數量的業務級別，狀態信息的數量少，因此擴展性較好。目前，區分服務是業界認同的IP骨干網的QoS解決方案。盡管IETF為每個標準的PHB都定義了推薦的DSCP值，但是設備廠家可以重新定義DSCP與PHB之間的映射關系，用戶可根據網絡實際需要進行靈活定義。

l MPLS TE方式：

Diffserv是基于流分類的逐跳行為，但是不能選擇路徑。MPLS TE流量工程是將InterServ方式應用到IP網絡中，進行資源預留和流量分擔，從而提高線路帶寬利用率，對網絡資源的使用進行優化。但是TE的實現機制比較復雜，對設備的功能和性能要求很高;同時TE主要應用于運營商骨干網絡，適合于網狀或者半網狀網絡結構，對于企業級的星形、層次化網絡結構并不適合。因此MPLS TE在企業級廣域網中應用比較少見。

在以上三種方式中，目前較為常用的是DiffServ方式，采用流量分類、流量監管(限速)、擁塞管理(優先級隊列)等QoS技術，對不同類型流量執行不同的流量控制策略，保證高優先級關鍵業務的傳輸質量。

3、流量調度需求

流量控制方案雖然能夠保證關鍵業務的傳輸質量，但隨著廣域網上業務類型的增加，面臨多樣化的業務流量控制需求，逐漸顯現一些不足，主要體現在以下幾點。

l 不能全局協調

DiffServ方式的出發點就是通過PHB的方式，每個節點獨立執行流量控制策略。目前廣域網的雙節點、雙鏈路組網方式已經成為主流，這種基于單節點、單鏈路的PHB控制策略，無法充分利用主、備鏈路帶寬。例如，當主鏈路業務流量突發超過主鏈路帶寬時，根據主鏈路節點設備的流量控制策略，即使備鏈路有空閑帶寬，仍然會對主鏈路上過載流量進行丟棄，導致同一網絡節點上的鏈路資源沒有得到充分利用。備鏈路很可能仍有一定的空閑。根據主鏈路節點的流量控制策略，主鏈路上必然產生流量丟包，備鏈路上的空閑資源沒有得到有效利用。

圖2 雙鏈路流量控制

如圖2所示，主、備鏈路帶寬均為10M，主鏈路流量突發(達到12M)，而備鏈路流量正常(6M)。由于R1、R2的流量控制策略是獨立部署和執行的，根據路由器R1的流量控制策略，會有2M流量被丟棄，而R2所在鏈路還空余4M的鏈路帶寬，主、備鏈路壓力和利用率不均衡。