4.2.3、交换机拥塞管理

4.2.3.1、WRR权重轮询队列技术

WRR（Weight Round Robin，权重轮询）在队列之间进行轮流调度，根据每个队列的权重来调度各队列中的报文流。

主要解决RR不能设置权重的不足。 在轮询的时候，WRR 每个队列享受的调度机会和该队列的权重成比例。RR调度相当于权值为1的WRR调度。

WRR对于空的队列直接跳过，调度一周结束的时间变短，因此当某个队列的流量小的时候，剩余带宽能够被其他队列按照比例占用。

1、RR轮询队列循环调度机制
RR(Round Robin，循环调度)，采用轮询的方式，对多个队列进行调度。RR 以环形的方式轮询多个队列。 如果轮询的队列不为空，则从该队列取走一个报文；如果该队列为空，则直接跳过该队列，调度器不等待。RR 调度各个队列之间没有优先级之分，都能够有相等的概率得到调度。

RR 调度的优点：隔离了不同的流，实现了队列之间对带宽的平等利用。
RR 调度的缺点是：所有队列无法体现优先级，对于延迟敏感的关键业务和非关键业务 无法得到区别对待，使得关键业务无法及时得到处理。

2、WRR权重轮询队列实现方法
为每个队列设置一个计数器 Count，根据权重进行初始化。

每次轮询到一个队列时，该队列输出一个报文且计数器减一。当计数器为 0 时停止调度该队列，但继续调度其他计数器不为 0 的队列。当所有队列的计数器都为 0 时，所有计数器重新根据权重初始化，开始新一轮调度。在一个循环中，权重大的队列被多次调度。

在进行WRR调度时，设备根据每个队列的权值进行轮循调度。调度一轮权值减一权值减到零的队列不参加调度，当所有队列的权限减到0时，开始下一轮的调度。例如，用户根据需要为接口上8个队列(q7、q6、q5、q4、q3、q2、ql)指定的权值分为4、2、5、3、6、4、2和1。

根据权重比例调度
假设有三个队列工作且采用WRR调度方式，三个队列的权重比例分别为50%，25%，25%，按照权重比例调度，权重50%比例队列发送2个报文时，另外队列分别了一份报文。

3、WRR特点
(1).权重小的，延时很大，很久得不到轮询；
(2).以报文为单位，导致每个队列没有固定带宽，同等调度机会下大尺寸获得的带宽要大于小尺寸；
(3).每个队列都能得到带宽，不会饿死。

优点：

• 能够按照权重来分配带宽，某个队列的剩余带宽能够为其他队列公平占用，低优先级的队列同样能够得到调度，不存在饥饿的问题。
• 实现简单、复杂度低。
• 适合diffserv聚合后的端口。

缺点：

• 与RR调度算法一致，在报文长度不一致的时候，调度不准确。
• 在调度速率低的时候报文的时延控制的不好，时延抖动无法预期。
• 对于低时延业务无法保证及时调度。

4、配置案例

全局模式：

[LSW1] qos schedule-profile sp        //创建全局调度模版sp
[LSW1-qos-schedule-profile-sp] qos queue 2 wrr weight 40    //队列2权重40。
[LSW1-qos-schedule-profile-sp] qos queue 5 wrr weight 60   //队列5权重60。
[LSW1-qos-schedule-profile-sp] quit

[LSW1] interface GigabitEthernet 0/0/3
[LSW1-GigabitEthernet0/0/3] qos schedule-profile sp  //接口出方向应用WRR调度配置
[LSW1-GigabitEthernet0/0/3] quit

[LSW1] interface GigabitEthernet 0/0/1
[LSW1-GigabitEthernet0/0/1] trust 8021p  //信任802.1p优先级
[LSW1-GigabitEthernet0/0/1] quit

[LSW1] interface GigabitEthernet 0/0/2
[LSW1-GigabitEthernet0/0/2] trust 8021p

查看接口GE0/0/3上基于队列的流量统计信息

<LSW1> display qos queue statistics interface GigabitEthernet 0/0/3

接口模式：

[LSW1] interface GigabitEthernet 0/0/3
[LSW1-GigabitEthernet0/0/3] qos wrr
[LSW1-GigabitEthernet0/0/3] qos queue 2 wrr weight 40
[LSW1-GigabitEthernet0/0/3] qos queue 5 wrr weight 60

4.2.3.2、DRR差分轮询队列技术

DRR(Deficit Round Robin，差分轮询)调度实现原理与 RR 调度基本相同。 DRR 与 RR 的区别是：RR 调度是按照报文个数进行调度，而 DRR 是按照报文长度进行调度。

DRR为每个队列设置一个计数器Deficit，Deficit初始化为一次调度允许的最大字节数，（假设为Quantum，一般为接口MTU）。每次轮询到一个队列时，如果报文长度小于Deficit，则该队列输出一个报文，且计数器Deficit减去报文长度。如果报文长度超过了Deficit，报文不被发送，Deficit值不变，继续调度下一个队列。每一次轮询之后，为每个队列加上Quantum，再开始新一轮调度。DRR调度避免了采用SP调度时低优先级队列中的报文可能长时间得不到服务的缺点。但是，DRR调度不能设置权重，且也具有低延时需求业务（如语音）得不到及时调度的缺点。

DRR调度避免了采用SP调度时低优先级队列中的报文可能长时间得不到服务的缺点。但是，DRR调度不能设置权重，且也具有低延时需求业务（如语音）得不到及时调度的缺点。

4.2.3.3、MDRR修正差分轮询队列技术

MDRR(Modified Deficit Round Robin，修正差分循环)是一种改良的DRR算法。MDRR和DRR实现类似，差别在于：MDRR调度允许Deficit出现负值，以保证长报文也能够得到调度。但下次轮循调度时该队列将不会被调度。当计数器为0或负数时停止调度该队列，但继续调度其他计数器为正数的队列。

MDRR修正差分循环调度：

假设某端口MTU=150Bytes，有2个队列Q1和Q2采用MDRR调度，Q1队列中有多个200Bytes的长报文，Q2队列中有多个100Bytes的短报文，则调度过程如下图：

经过第1～6轮MDRR调度，Q1队列被调出了3个200Bytes的报文，Q2队列被调出了6个100Bytes的报文。从长期的统计看，Q1和Q2的实际输出带宽比是1:1，为公平的比例。

与DRR相比，MDRR中拥有一个可以被优先服务的优先队列(Priority Queue)。这样可以保证特殊的队列的时延要求。也可以比较有效的分配带宽，是一种相对较好的调度算法。

4.2.3.4、WDRR加权差分轮询队列技术

WDRR(Weighted Deficit Round Robin，加权差分轮询)调度主要解决DRR不能设置权重的不足。DRR调度相当于权值为1的WDRR调度。调度实现原理与WRR调度基本相同。

WDRR调度与WRR调度的区别是：WRR调度是按照报文个数进行调度，而WDRR是按照报文长度进行调度。如果报文长度超过了队列的调度能力，WDRR调度允许出现负权重，以保证长报文也能够得到调度。但下次轮询调度时该队列将不会被调度，直到权重为正，该队列才会参与WDRR调度。

WDRR调度避免了采用PQ调度时发生拥塞的情况下队列饥饿的缺点，也避免了各队列报文长度不等或变化较大时，WRR调度不能按配置比例分配带宽资源的缺点。但是，WDRR调度也具有时延敏感业务（如语音）得不到及时调度的缺点。当所有参与WDRR调度的队列的权重相同时，WDRR调度与DRR调度效果相同。

WDRR加权差分轮询调度：
DWRR 为每个队列设置一个计数器 Deficit，Deficit 初始化为 WeightMTU。每次轮 询到一个队列时，该队列输出一个报文且计数器 Deficit 减去报文长度。当计数器 为 0 时停止调度该队列，但继续调度其他计数器不为 0 的队列。当所有队列的计数 器都为 0 时，所有计数器的 Deficit 都加上 WeightMTU，开始新一轮调度。

WDRR算法两个变量：配额（quantum）和余额（credit counter），配额代表权重，以字节为单位，是可配置的参数，余额用来表示配额的积累和消耗情况，是状态参数，不可配置。

配额= Weight*MTU Weight范围为0～127，Weight为0表示严格优先级。
初始状态下：余额=配额；
当队列每发送一个报文时：余额=配额-报文的字节数。

假设某端口MTU=150Bytes，有2个队列Q1和Q2采用DRR调度，Q1队列中有多个200Bytes的长报文，Q2队列中有多个100Bytes的短报文，Q1和Q2配置权重比为weight1:weight2=2:1。Q1的余额=2x150=300Bytes ；Q2的余额=1x150=150Bytes。则调度过程如下图：

从上图可以看出：

• 第一次调度
  Deficit[1] 余额=weight1* MTU=300，Deficit[2]余额 = weight2* MTU=150，从Q1队列取出200Bytes报文发送，从Q2队列取出100Bytes发送；发送后，Deficit[1]余额 = 100，Deficit[2]余额 =50。

• 第二次调度
  从Q1队列取出200Bytes报文发送，从Q2队列取出100Bytes发送；发送后，Deficit[1]余额= -100，Deficit[2]余额=-50。

• 第三次调度
  此时两个队列都为负，因此，Deficit[1]余额 = Deficit[1]+weight1* MTU=-100+2150=200，Deficit[2]余额 = Deficit[2]+weight2 MTU=-50+1*150=100。
  从Q1队列取出200Bytes报文发送，从Q2队列取出100Bytes发送；发送后，Deficit[1] = 0，Deficit[2] = 0。

经过第1~3轮WDRR调度，Q1队列被调出了3个200Bytes的报文，Q2队列被调出了3个100Bytes的报文。从长期的统计看，Q1和Q2的实际输出带宽比是2:1，与权重比相符。

WDRR调度避免了采用SP调度时低优先级队列中的报文可能长时间得不到服务的缺点，也避免了各队列报文长度不等或变化较大时，WRR调度不能按配置比例分配带宽资源的缺点。

但是，WDRR调度也具有低延时需求业务（如语音）得不到及时调度的缺点。

4.2.3.5、PQ+WRR/PQ+WDRR调度

PQ调度和WRR/WDRR调度各有优缺点。单纯采用PQ调度时，低优先级队列中的报文长期得不到带宽，而单纯采用WRR/WDRR调度时低延时需求业务得不到优先调度，PQ+WRR/PQ+WDRR调度方式则将前两种调度方式结合起来，不仅能发挥两种调度的优势，而且能克服两种调度各自的缺点。

用户可以借助PQ+WRR/PQ+WDRR调度方式，将重要的协议报文和时延敏感业务报文放入采用PQ调度的队列中，并为该队列分配指定带宽；而将其他报文按各自的优先级放入采用WRR/WDRR调度的各队列中，按照权值对各队列进行循环调度。

交换机优先级映射的配置：
应用场景：不同网络中的报文使用不同的优先级字段，例如二层网络中的报文使用802.1p优先级，三层网络中的报文使用DSCP优先级。报文在进入设备时，设备将报文携带的优先级映射到内部服务等级和颜色，再根据服务等级和颜色对报文进行不同的QoS服务。报文在出设备时，设备可以根据内部服务等级和颜色重标记报文优先级，以便后续网络根据报文优先级进行服务。

1、配置端口优先级
[SW2] interfaceinterface-type interface-number
配置端口优先级。
[SW2-GigabitEthernet0/0/0] port priority priority-value //缺省情况下，端口优先级为0。
当接口通过undo portswitch切换到三层模式后，不能配置端口优先级值，端口优先级值均为0。
2、配置DiffServ域
创建DiffServ域并进入DiffServ域视图。
[SW2] diffserv domain { default | ds-domain-name }
在接口入方向，将VLAN报文的802.1p优先级映射为PHB行为，并为报文着色
[SW2-dsdomain-ds1] 8021p-inbound 8021p-value phb service-class [ green | yellow | red ]

在接口出方向，将PHB行为/颜色映射为VLAN报文的802.1p优先级
[SW2-dsdomain-ds1] 8021p-outbound service-class { green | yellow | red } map 8021p-value

在接口入方向，将IP报文的DSCP优先级映射为PHB行为，并为报文着色
[SW2-dsdomain-ds1] ip-dscp-inbound dscp-value phb service-class [ green | yellow | red ]
在接口出方向，将PHB行为/颜色映射为IP报文的DSCP优先级
[SW2-dsdomain-ds1] ip-dscp-outbound service-class { green | yellow | red } map dscp-value

在接口入方向，将MPLS报文的EXP优先级映射为PHB行为，并为报文着色
[SW2-dsdomain-ds1] mpls-exp-inbound exp-value phb service-class [ color ]
在接口出方向，将PHB行为/颜色映射为MPLS报文的EXP优先级
[SW2-dsdomain-ds1] mpls-exp-outbound service-class color map exp-value

3、应用DiffServ域
[SW2] interfaceinterface-type interface-number
在接口上绑定DiffServ域
[SW2-GigabitEthernet0/0/0] trust upstream { ds-domain-name | default | none } //none不做优先级映射
取消对接口出方向的报文进行PHB映射
[SW2-GigabitEthernet0/0/1] undo qos phb marking enable

4、内部优先级和队列之间的映射
配置内部优先级和队列之间的映射关系。
[SW2] qos local-precedence-queue-map local-precedence queue-index

5、检查优先级映射配置结果
查看DiffServ域的配置信息。
[SW2] display diffserv domain [ all | name ds-domain-name ]

PQ+WDRR调度：
1、进入接口视图。
[RA] interfaceinterface-type interface-number
2、配置端口队列的调度方式。

• 配置端口队列调度方式为PQ、WRR或WDRR。
  [RA-GigabitEthernet0/0/0] qos { pq | wrr | drr }

• 配置端口队列调度方式为PQ+WRR或PQ+WDRR。
  [RA-GigabitEthernet0/0/0] qos { pq { start-queue-index [ to end-queue-index ] } &<1-8> | { wrr | drr } { start-queue-index [ to end-queue-index ] } &<1-8> } *

• PQ+WRR时指定端口队列WRR调度的权值。
  [RA-GigabitEthernet0/0/0] qos queue queue-index wrr weight weight

• PQ+WDRR时指定端口队列WDRR调度的权值。
  [RA-GigabitEthernet0/0/0] qos queue queue-index drr weight weight

3、检查配置结果：
查看指定接口上所有的QoS配置信息。
[RA] display qos configuration interface [ interface-type interface-number ]
查看接口上基于队列的流量统计信息。
[RA] display qos queue statistics interface interface-type interface-number [ queue queue-index ]

综合案例：
参考：S7700 V200R021C10 配置指南-QoS
https://support.huawei.com/enterprise/zh/doc/EDOC1100247678/7e29c35d