关键流量的服务质量

服务质量 (QoS)是一组技术，用于在繁忙的网络中让某些流量获得比其他流量更高的优先级。并非所有流量都同等重要：语音通话需要即时且稳定地到达，而大型文件下载可以稍等片刻。QoS 可以确保重要且对时间敏感的流量获得所需的带宽和低延迟，即使网络发生拥塞也是如此。

当链路被占满时，数据包会排队，其中一些还会被丢弃。对于文件传输，这通常只意味着短暂变慢；但对于语音和视频等实时流量，则会造成音频断断续续、视频定格和通话中断。QoS 的存在正是为了保护这些敏感流量，使它们在带宽紧张时仍能正常工作。

实时流量关注三个指标：延迟（传输延时）、抖动（延迟变化）和数据包丢失。VoIP (Voice over IP)在质量下降之前只能容忍这三项指标出现很小的偏差。QoS 通过为优先流量尽量降低延迟、抖动和丢包来发挥作用，即使这意味着要延迟不太紧急的数据。

QoS 首先会分类流量，识别每个数据包的类型（语音、视频、Web、备份），然后对其进行标记，使其他设备能够以一致的方式处理它。标记存放在数据包头中。关键的标记字段是 IP 数据包头中的DSCP (Differentiated Services Code Point)，它会标记数据包的优先级类别，供路径上的每台路由器识别。

流量完成标记后，设备会根据优先级将数据包放入不同的队列，并使用调度器决定先发送哪些数据包。高优先级队列（例如语音队列）会先于大批量数据得到处理。优先级排队可以让语音几乎始终得到快速处理，而加权方法则会在其他类别之间公平分配剩余带宽。

还有两种工具可以管理流量。流量整形通过缓存并以稳定速率释放流量来平滑突发流量，有助于使流量保持在链路容量范围内。流量监管会强制执行硬性速率限制，丢弃或重新标记超出限制的流量。整形会延迟流量；监管会丢弃流量。二者都会控制某一流量类别可以使用的带宽量。

QoS 可以为关键流量预留带宽，确保无论数据流量多么繁忙，始终都有最低限度的带宽可供语音等流量使用。这项保证意味着大量下载不会耗尽通话所需的资源。预留可以将“尽力而为”转变为对最重要流量而言可靠的服务级别。

常用的框架是DiffServ (Differentiated Services)，它使用 DSCP 标记将流量分类，并由各设备按类别处理。在第 2 层，CoS (Class of Service)使用以太网帧中的优先级字段。二者都能让网络从端到端一致地处理已标记流量，并在每一跳应用正确的优先级。

只有路径上的每台设备都遵循这些标记，QoS 才能发挥作用。如果某台交换机或路由器忽略优先级，那么该处的拥塞仍可能破坏通话。因此，必须在整个网络中端到端一致地配置 QoS。这就是为什么 QoS 是一项覆盖整个设计的策略，而不是某台设备上的单一设置。

在带宽有限且容易拥塞的地方，QoS 最为重要，通常是连接互联网或站点之间的 WAN 链路。LAN 通常速度足够快，很少发生拥塞，但较小的 WAN 电路很容易被占满。在 WAN 上为语音和视频提供优先级，使其能够与其他所有流量竞争资源，是 QoS 最常见的实际用途。

QoS 不会创造带宽，而是以更智能的方式分配现有带宽。当链路没有拥塞时，QoS 的作用很小。它的价值体现在负载较高时：确保关键流量保持流畅，同时让不太紧急的流量承受资源紧缩。为了保证性能和可用性，QoS 会在资源不足时保护最重要应用的用户体验。

测试您对 QoS 的掌握情况。

您已经学习了 QoS。要点：

• 在网络拥塞时，QoS 会优先处理语音和视频等对时间敏感的流量。
• 它可以防止延迟、抖动和数据包丢失影响通信。
• 流量会被分类并标记（第 3 层使用 DSCP，第 2 层使用 CoS）。
• 排队、整形、监管和带宽预留用于管理流量。
• QoS 必须端到端保持一致，在 WAN 上尤其重要。