QoS

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在分组交换网络和计算机网络领域中，流量工程术语服务质量（英文Quality of Service，QoS）指的是网络满足给定业务合同的概率，或在许多情况下，非正式地用来指分组在网络中两点间通过的概率。QoS是一种控制机制，它提供了针对不同用户或者不同数据流才用相应不同的优先级，或者是根据应用程序的要求，保证数据流的性能达到一定的水准。QoS的保证对于容量有限的网络来说是十分重要的，特别是对于实时流媒体应用，例如voice over IP 和 IP电视等，因为这些应用常常需要固定的传输率，对延时也比较敏感。

在电话业务领域，服务质量是指线路噪音和声音，适当的音量水平等指标的衡量，并且不能与服务等级相混淆。

[编辑] 问题的提出

在因特网创建初期，没有意识到QoS应用的需要。因此，整个因特网运作如一个“竭尽全力”的系统。每段信息都有4个“服务类别”位和3个“优先级”位，但是他们完全没有派上用场。依发送和接收者看来，数据包从起点到终点的传输过程中会发生许多事情，并产生如下有问题的结果：

丢失数据包 - 當數據包到達一個緩衝區(buffer)已滿的路由器時，則代表此次的發送失敗，路由器會依網路的狀況決定要丟棄一部份、不丟棄 或者是所有的數據包，而且這不可能在預先就知道，接收端的應用程式在這時必須請求重新傳送，而這同時可能造成總體傳輸嚴重的延遲。

延迟 - 或许需要很长时间才能将数据包传送到终点, 因为它会被漫长的队列迟滞, 或需要运用间接路由以避免阻塞；也许能找到快速、直接的路由。总之,延迟非常难以预料。

传输顺序出错 - 當一群相關的數據包被路由經過因特网時，不同的數據包可能選擇不同的路由器，這會導致每個數據包有不同的延遲時間。最後數據包到達目的地的順序會和數據包從發送端發送出去的順序不一致，這個問題必須要有特殊額外的協議負責重新整理失序的數據包。

出错 - 有些时候，數據包在被運送的途中會發生跑錯路徑、被合併甚至是毀壞的情況，這時接收端必須要能偵測出這些情況，並將它們統統判別為已遺失的數據包，再請求發送端再送一份同樣的數據包。

[编辑] 需要QoS的應用

流量约定（SLA, Service Level Agreement服务等级协议）给数据流设定优先级，以此在网络/协议层面上，根据相互商定的尺度，设定有保障的性能、通过量、延迟等界限。一些特定形式的网络数据流需要定义服务质量，例如：

多媒体流要求有保障的通过量
IP电话需要严格的抖动和延迟限制
dedicated link emulation requires both guaranteed throughput and imposes limits on maximum delay
性命悠关的应用系统, 例如远程外科手术要求有可靠保证的可用性 (也称作硬性　QoS).

这些类型的服务被称为非弹性，意思是它们需要固定的带宽才能运作--如果得到多余的带宽，它们也无法使用；如果得到较少的带宽，则根本无法工作。相形之下，弹性应用可以从多余的带宽中受益。

[编辑] 保持 QoS

实质上有两种方式提供QoS保证。第一种，就是简单地提供大量的资源，用丰富、安全的余量设备应付预期中的“高峰”需求。这样既好又简单，然而有人认为这种方式代价昂贵，而且不能应对高峰需求超越预期的情形，部署额外的资源也很耗费时间。

第二种是要求用户预约带宽，并且仅在能够提供可靠服务的前提下接受预约。自然，可以为预约服务向用户收费。常用的实现方法有两类：

DiffServ 经常被用在以下的一些场合:

weighted round robin, WRR.
RED, WRED - Lessens the possibility of port queue buffer tail-drops and this lowers the likelihood of TCP global synchronization.
Traffic shaping
A number of port queue buffers.
VLAN IEEE 802.1p and IEEE 802.1D.

支持DiffServ或者IntServ的网络设备称为多层网络设备。支持DiffServ或者IntServ的交换机称为多层交换机.

然而，市场仍未看好QoS服务。

Some people believe that this is because a "dumb" network that offers sufficient bandwidth for most applications, most of the time, is already economically stable, with little incentive to deploy non-standard stateful QoS-based applications.

Internet peering arrangements are already complex, and there appears to be no enthusiasm among providers for supporting QoS across peering connections, or agreement about what policies should be supported in order to do so.

QoS skeptics further point out that if you are dropping many packets on elastic low-QoS connections, you are already dangerously close to the point of congestion collapse on your inelastic high-QoS applications, without any way of further dropping traffic without violating traffic contracts.

[编辑] 某些技术的QoS难题

以下的特性也许只会被用在end ports, 但不会在服务器, 中枢或是其它的端口上,这就缓和了许多并发流的冲突.

半双工 - link collisions make delay variations (jitter), because the packets are delayed with each collision by the backoff-time.

端口队列缓冲 IEEE 802.3x "flow"-control.

IEEE 802.3x "flow"-control are not a real flow control, but instead a queue-control. An example of a IEEE 802.3x problem are "head of Line"-blocking. Many of today's switches have IEEE 802.3x on as default - even on uplink/backbone ports.

Quote from: Network World, 09/13/99, 'Flow control feedback': "...Hewlett-Packard points out that quality of service is a better way to handle potential congestion, and Cabletron and Nortel note that QoS features can't operate properly if a switch sends [IEEE 802.3x] pause frames...."

This quote suggests that QoS and IEEE 802.3x are incompatible.

An ethernet connection with 100 Mbit/s full duplex instead of 100 Mbit/s half duplex increases the effective speed from ca. 60-100 Mbit/s half duplex to 200 Mbit/s (100 Mbit/s transmit + 100 Mbit/s receive).

[编辑] 参见

ATM
Internet
Network congestion avoidance
PSTN
Teletraffic Quality of Service
Traffic Shaping
802.11e: Quality of Service enhancements for WiFi standard 802.11b
Wireless Multimedia Extensions (WME) also known as Wi-Fi Multimedia (WMM)
Broadband Remote Access Server

[编辑] 外部链接

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