QoS（Quality of Service） 为业务提供端到端的服务质量保证

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QoS 是一套通过流量分类、优先级标记、带宽控制等技术，在网络拥塞时保障关键业务质量的解决方案，核心是让网络 “智能” 分配资源，平衡不同业务的需求，应对当下视频、无线等复杂网络环境的挑战。

一、QoS 的重要性：解决网络拥塞，保障关键业务

  • 网络拥塞的影响：实时业务（如语音、视频会议）对带宽、时延要求高，而非实时业务（如 FTP、网页）的突发流量会导致网络拥塞，造成时延增加、丢包，影响业务质量。
  • QoS 的作用：不通过扩容（成本高），而是通过流量管理策略，在拥塞时优先保障重要业务（如视频会议、语音通话）的质量。
  • 现实挑战：视频流量爆炸式增长（如高清视频、社交视频），无线终端移动导致流量不可预测，让 QoS 设计更复杂。

二、QoS 的四大度量指标：衡量网络质量的关键

  • 带宽（吞吐量）：单位时间内传输的数据量，分上行（用户上传）和下行（用户下载）速率，如 FTP 上传受上行带宽影响。
  • 时延：报文从发送到接收的延迟时间。例如语音通话中，时延小于 100 毫秒难察觉，超过 300 毫秒会明显卡顿、重复对话。
  • 抖动：延迟的变化程度（最大延迟 – 最小延迟）。实时业务（如视频）不容忍抖动，会导致画面断续，可通过缓存缓解，但会增加时延。
  • 丢包率：传输中丢失报文的比例。少量丢包对语音、视频影响小（如瞬间干扰），大量丢包会影响 TCP 重传效率。

三、QoS 的应用场景：不同业务不同策略

  • 企业办公场景为例：
    • 网络协议（OSPF、Telnet）：需低时延、低丢包，标记高优先级优先转发。
    • 实时业务（视频会议、VoIP）：视频会议要高带宽、低时延，调高高优先级并保障带宽；VoIP 比视频优先级更高，拥塞时优先通过。
    • 大数据量业务（FTP、数据库备份）：需低丢包率，用流量整形缓存突发流量，减少拥塞丢包。
    • 流媒体（在线视频、音频）：可缓存，对时延要求低，若需优化可适当提高优先级。
    • 普通业务（网页、邮件）：无特殊要求，默认设置即可。

四、QoS 的三大服务模型：端到端质量保证的方案

  • Best-Effort（尽力而为）：最简单的模型，网络不保证时延、丢包率，适用于 FTP、邮件等对质量要求不高的业务，是互联网默认模型。
  • IntServ（预留资源）：用户发送报文前需通过 RSVP 协议申请资源，网络沿途节点为每个流预留带宽等资源，适用于对 QoS 要求极高的场景，但配置复杂、扩展性差。
  • DiffServ（差分服务）：主流模型，将流量分类（如按源地址、协议类型），不同类享受不同处理（如拥塞时优先转发高优先级类）。无需信令，网络边缘节点分类标记，其他节点按标记处理，扩展性强，华为等设备均支持。

五、基于 DiffServ 的 QoS 技术组成：实现差分服务的核心

  • 报文分类和标记：给数据包 “打标签”，按类别（如 VLAN、IP、MPLS）设置优先级（如 802.1p、DSCP、EXP），是 QoS 的前提。
  • 流量监管、整形和接口限速：控制流量在额定带宽内。超过带宽时，监管直接丢弃超额流量，整形则缓存流量，接口限速基于接口实现类似功能。
  • 拥塞管理和避免：拥塞时，用队列缓存报文并按调度算法转发（拥塞管理）；提前检测拥塞趋势，主动丢包缓解过载（拥塞避免）。