文/尹建華
流量監管是差分服務qos體系的五種技術之一，主要用於流量限速，qos體系中的業務識別和佇列排程技術，受到業界普遍關注和研究，而流量整形和擁塞避免則相對關注得比較少。如今，隨著h3c對廣域網鏈路資源通道化思想的提出，綜合權衡鏈路資源與業務質量，實現「預先避免業務擁塞，提公升頻寬效率和服務質量」的新一代智慧型流量排程設計，傳統qos技術已經不能滿足要求，而通過對流量監管技術創新實現的分層car，則讓這一思想變為現實。
圖1 普通car原理示意圖（單速雙色）
car作為流量監管的技術，就是對流量進行控制，通過監督進入網路的流量速率，對超出部分的流量（如圖1中的紅色報文）進行丟棄「懲罰」，使進入的流量被限制在乙個合理的範圍之內，以保護網路資源和使用者的利益。
car技術採用令牌桶控制流量，當令牌桶中存有令牌時，可以允許報文取令牌進行傳輸；當令牌桶中沒有令牌時，必須等到桶中生成新的令牌後才可以繼續傳送報文。即報文的流量不能大於令牌生成的速度，以此達到限制流量的目的。例如，可以限制http報文不能占用超過50%的網路頻寬。如果發現某個連線的流量超標，流量監管可以選擇丟棄報文，或重新配置報文的優先順序。
圖2分層car原理示意圖（單速雙色）
相比普通car技術，分層car是一種更精細的流量監管技術，如圖2所示。它對取c桶令牌的報文進行了細分，根據報文顏色（紅色、綠色或未著色的報文）和命令列配置先後決定取令牌的優先順序。這是與普通car的根本區別，因為普通car僅按照報文到達的先後取令牌，是不區分顏色和配置順序的，所以也沒有優先獲取令牌的概念。
ÿ分層car的處理過程和效果
下面以乙個入介面流量排程的例子來說明。
客戶需求：
配置示意：
qos car acl3000 cir 10240kbps green continue red discard
acl3000a業務限定在10m以內，超出部分的流量丟棄。
qos car acl3001 cir 20480kbps green continue red continue
acl3001b業務保證20m，超出部分的流量不丟棄，選擇繼續進行二次令牌獲取。
qos car acl3002 cir 30720kbps green continue red continue
acl3002c業務保證30m，超出部分的流量不丟棄，選擇繼續進行二次令牌獲取。
qos car acl3003 cir 61440kbps green pass red discard
acl3003同時包含三種業務，總共保證頻寬60m，按照配置順序和報文顏色，依次是a業務綠色報文、b業務綠色報文、c業務綠色報文獲取令牌。如果三種業務的綠色報文瞬間流量之和小於60m，則b和c的紅色報文按順序分別獲取令牌，重新成為綠色報文進行**，未獲取到令牌的b或c紅色報文依然是紅色報文，被丟棄掉。
說明：分層car是一種內部令牌優先選取機制，命令字還是car。
排程過程：
最後一條car命令對報文的令牌發放順序是：業務a、b、c綠色報文，業務b、c紅色報文，如圖3所示。其中a業務的紅色報文在第一條car命令中被discard直接丟棄處理了，因此在最後一條car中就沒有二次令牌獲取的機會。
圖3 分層car令牌發放順序
排程效果：
業務瞬間進入流量
實際**的流量
業務a業務b
業務c業務a
業務b業務c
10m20m
30m10m
20m30m
5m25m
30m5m
25m30m
0m25m
35m0m
25m35m
15m15m
50m10m
15m35m
10m50m
30m10m
20m30m
表1 三種業務流量排程結果
從表1可以看出，分層car對令牌的發放順序對各個業務之間的頻寬分配（通過令牌分發）起到了關鍵作用。利用分層car這一針對獲取令牌環節的優先順序的改進，使用者就可以在為每個流單獨配置car動作的基礎上，再通過分層car對多個業務的流量總和進行限制，實現頻寬的二次分配了。
分層car這種令牌發放原則，使得其成為了qos佇列的一種替代設計。在本例中，abc業務的普通car實際上是一種按比例分配頻寬的cq機制，而abc的分層car則體現了在cq機制上的，超出流量的優先搶占為pq關係。
注意事項：
由於分層car優先選擇綠色報文和未著色報文進行令牌分配，綠色報文和未著色報文之間是先到先得令牌的關係，因此建議不要把未著色的報文和著色報文進行統一分層car操作，避免流量排程效果不清晰。
ÿ分層car令牌分發和處理原則
分層car的處理物件是普通car處理後且動作選擇為continue的報文。因為只有經過了普通car處理後，報文才有紅綠顏色之分；並且只有選擇了continue，才能進入分層car的二次令牌發放過程。（動作選擇為pass或者discard的報文直接被**或丟棄，沒有機會進入分層car的二次令牌選取過程，continue是因分層car技術新產生的報文動作型別。）
分層car的令牌發放遵循兩個原則：
1. 先給綠色和未著色報文發放，後給紅色報文發放；
2. 在第一原則基礎上，對紅綠報文，均按照各業務普通car的配置順序進行發放，直到發完為止。
從技術上講，分層car在介面出入雙方向都可以部署。當在入介面部署時，因為能夠對業務進行實時流量監測和立即決定是否**；當瞬時流量超出目標出埠頻寬能力時，可以提前丟棄優先順序較低的報文，從而避免出埠頻寬擁塞，提高排程效率。因此，分層car的流量排程機制，具有實時性好，無需讓報文排隊等待就可以立即判斷是否丟棄的能力，有效避免了排隊時延和抖動。另外，根據實際測試，car技術的在單物理埠上可支援1000個以上，相比qos佇列來說，極具效能優勢。與傳統qos佇列的優勢比較如表2所示：
表2 分層car排程和qos佇列排程的比較
由於分層car具備了表2中的諸多優勢，其逐漸成為了廣域網智慧型流量排程的核心技術。智慧型流量排程技術，旨在通過流量排程的創新，實現精確的流量監管、處理和排程，從而提公升業務質量和鏈路資源利用效率。其設計理念就是：流量通道化處理，預先避免目標埠擁塞，實現精確業務排程，使網路qos部署簡單。其應用價值主要體現在以下方面：
l高效的業務排程：對令牌機制提出創新的分層car技術，不僅實現了pq、cq、cbq等傳統的排程方式，在簡化了qos排程設計的同時，能夠幾倍、十幾倍的降低業務的時延和抖動，顯著提公升了業務傳輸質量水平。
l虛擬的頻寬資源：入介面分層car部署，配合策略路由動作，創新實現了多埠或鏈路流量的統一排程設計，從而避免了單鏈路的頻寬擁塞，降低了擁塞時的丟包和時延，是對單鏈路qos設計的乙個飛躍。
l兼有sdh頻寬獨佔與ip頻寬共享的特質：入介面分層car和出介面共享頻寬限制設計，為企業提供了在多部門間頻寬預留和共享的方案。該方案不僅繼承了ip承載的頻寬共享特徵，保證了頻寬利用效率，而且體現了sdh傳輸的頻寬獨佔的可靠承載要求。
通過對car令牌分發方式的改進，分層car實現了類似qos佇列排程的效果，這種創新的流量排程技術與其天然的精確流量評估能力結合，推動產生了一系列的智慧型流量排程設計方案，並已經在廣域網的諸多應用場景和專案中得到了良好應用。
通過技術分析和驗證發現，流量監管技術car擁有一些天然的優勢：比如對業務流量精確的實時監管，對網路裝置效能要求低，而且部署位置靈活，還有分層car的流量排程能力。所以，利用這些優勢，如果再結合和流量處理相關的技術，應該還能做更多的創新設計。比如，把業務的流量監管與路由設計進行結合，就可以實現基於業務流量情況的效能路由，跳出傳統qos僅能在單一鏈路上排程的侷限，實現多出口、多鏈路的頻寬資源動態統一調配，並同時保證服務質量。因此，順著路由和流量結合這個思路，分層car還可以有更多發揮作用的地方，從而設計出更為完善的流量排程方案。
看似簡單的car技術，通過令牌分發環節的一點改進，就可以實現優秀的流量排程能力，而且在廣域網的諸多方案中已經得到成功應用。沿著流量排程、服務質量和業務路由這條網路設計主線，通過對技術的點滴改進還可以創新出更多更優秀的方案，幫助使用者提公升廣域網鏈路的利用效率、業務質量，並優化路由設計。
縮略語：
car：committed access rate，承諾訪問速率
cir：committed information rate，承諾資訊速率
cbs：committed burst size，承諾突發尺寸
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