DWC以太网QoS优化技巧：10分钟内提升网络性能


参考资源链接：[DesignWare EMAC Ethernet QoS Databook (v5.10a) - December 2017](https://wenku.csdn.net/doc/6401ad3fcce7214c316eed54?spm=1055.2635.3001.10343)
# 1. DWC以太网QoS概念解析

在现代网络管理中，服务质量（Quality of Service, QoS）是一种关键机制，用于在有限的网络资源中为不同类型的流量确保相应级别的性能。DWC（Digital Wave Control）以太网QoS的实施，可以保证语音、视频等高优先级数据流的传输质量，同时合理分配带宽资源给其他应用，以避免数据流之间的竞争。

## 1.1 QoS的重要性

QoS的重要性在于它能够解决网络拥塞问题，保障关键业务的通信流畅性。例如，在企业网络中，通过实施QoS，可以确保员工的电子邮件不会因为内部流量的激增而延迟发送。

## 1.2 QoS的基本原理

QoS的基本原理包括流量分类（Classification）、流量标记（Marking）、流量调度（Scheduling）、拥塞管理（Congestion Management）和拥塞避免（Congestion Avoidance）。这些原理共同工作，保证了数据在网络中的有序流动。

graph LR
    A[数据包进入] --> B{流量分类}
    B --> C[流量标记]
    C --> D{流量调度}
    D --> E[拥塞管理]
    E --> F[拥塞避免]
    F --> G[数据包转发]

在下一章，我们将探讨如何在DWC以太网中实际配置QoS，以及这些配置如何帮助网络管理员实现流量的精细控制。

# 2. DWC以太网QoS配置基础

## 2.1 QoS的策略和原则
### 2.1.1 确定QoS需求
要成功部署QoS（Quality of Service），首先要准确确定网络中服务品质（QoS）的需求。需求确定过程需要理解当前网络的流量特征，明确哪些业务对网络服务质量有特殊要求。确定QoS需求的步骤如下：

- **分析业务流量：** 使用网络监控工具和日志分析软件来监控当前网络流量类型，包括数据、语音、视频等。
- **评估用户体验：** 通过用户调查或者反馈来评估用户体验，确定对响应时间、延迟、带宽等的需求。
- **业务优先级定义：** 根据业务影响和关键程度划分业务优先级，确保关键业务在网络拥堵时仍能获得优先传输。
- **确定保障措施：** 根据业务需求和优先级，确定如带宽保证、延迟限制、丢包率等QoS保障措施。

graph TD
    A[开始分析需求] --> B[分析业务流量]
    B --> C[评估用户体验]
    C --> D[定义业务优先级]
    D --> E[确定保障措施]
    E --> F[结束需求分析]

### 2.1.2 QoS策略的制定
QoS策略是根据已确定的网络需求和业务优先级，制定的规则和标准。策略制定需要考虑以下要素：

- **分类和标记策略：** 定义流的分类规则和标记优先级标签，以便在网络设备中识别和处理。
- **调度策略：** 针对不同优先级流量的调度规则，包括队列管理、带宽分配等。
- **拥塞管理与控制策略：** 设计拥塞避免措施，如随机早期检测（RED）或加权随机早期检测（WRED）。
- **监管策略：** 对流量进行限制，包括带宽限制和流量整形。

| 策略类型 | 描述 |
| --- | --- |
| 分类和标记策略 | 根据流量特性进行分类，为数据流打上优先级标签 |
| 调度策略 | 确定流量的调度规则，合理分配带宽资源 |
| 拥塞管理与控制策略 | 在网络拥塞时实施措施，保证网络性能 |
| 监管策略 | 限制流量的速率，防止网络过度拥堵 |

## 2.2 QoS的基本配置流程
### 2.2.1 排队规则设置
在网络设备上设置QoS排队规则，是保障关键业务流量优先转发的重要环节。排队规则通常依赖于队列的优先级和带宽分配。

graph LR
    A[开始排队规则设置] --> B[定义队列]
    B --> C[配置优先级]
    C --> D[分配带宽]
    D --> E[实施队列调度策略]
    E --> F[结束配置]

在Cisco设备中，可以使用如下的命令进行排队规则设置：

! 进入接口配置模式
interface GigabitEthernet0/0
! 创建两个队列，并分别配置优先级
priority-queue out
fair-queue
! 为高优先级流量分配较大带宽
shape average 512000 8000 8000

### 2.2.2 流分类与标记
流分类与标记是区分不同业务流量的基础。网络设备根据预设的规则对流量进行分类，并为分类后的流量打上相应的标记。

| 标记类型 | 描述 | 应用场景 |
| --- | --- | --- |
| DSCP (Differentiated Services Code Point) | 基于IP头部的标记 | 用于IP网络中的流量优先级标记 |
| 802.1p | 基于以太网帧的优先级标记 | 通常用在局域网中 |

示例命令：

! 基于DSCP值进行分类标记
class-map type traffic match-any DSCP_HIGH
 match dscp af41 af42 af43
class-map type traffic match-any DSCP_LOW
 match dscp default
! 为分类后的流量标记优先级
policy-map QoS_POLICY
 class DSCP_HIGH
  set dscp af41
 class DSCP_LOW
  set dscp default

### 2.2.3 流行为的实施
流行为的实施是QoS策略的执行阶段，根据已经设定的分类、标记和排队规则对流量进行处理。

| 流行为 | 描述 | 应用场景 |
| --- | --- | --- |
| Shaping (整形) | 控制流量的输出速率 | 缓解下游带宽不足的情况 |
| Policing (监管) | 限制流量的输入速率 | 控制网络流量避免拥塞 |
| Priority (优先) | 高优先级流量得到优先处理 | 保证关键业务的流畅性 |

示例命令：

! 实现流量整形，确保流量不超过设定的带宽
shape peak 1000000
! 实施流量监管，限制流量不超过200Kbps
police rate 200000 conform-action transmit exceed-action drop

## 2.3 QoS的监控和维护
### 2.3.1 监控QoS实施效果
监控QoS实施效果是为了验证配置是否达到了预期的目标。监控指标可以包括：

- **带宽使用率：** 分析不同业务的带宽占用情况。
- **延迟和抖动：** 测量数据包在传输过程中的延迟以及延迟的波动。
- **丢包率：** 检查由于网络拥塞导致的数据包丢失情况。

### 2.3.2 调整和优化QoS配置
通过监控收集到的数据，可以对QoS配置进行必要的调整和优化。调整策略可能包括：

- **带宽调整：** 根据流量变化调整带宽分配策略。
- **队列优先级调整：** 重新评估和调整队列优先级，以更好地适应当前的流量模型。
- **配置优化：** 对不合理的QoS配置进行优化，确保资源分配更加合理高效。

! 根据监控数据调整带宽设置
shape average 512000 8000 8000
! 重新配置优先级队列
policy-map QoS_POLICY
 class DSCP_HIGH
  set dscp af42
 class DSCP_LOW
  set dscp af11

以上就是DWC以太网QoS配置基础部分的内容，具体操作和配置细节需要根据实际网络环境进行定制和调整。接下来我们将探讨DWC以太网QoS的高级技巧，这部分内容将更深入地探讨QoS策略在复杂网络环境中的应用和优化。

# 3. DWC以太网QoS高级技巧

## 3.1 多层QoS策略的应用

### 3.1.1 端到端QoS设计

端到端的QoS设计是一个全面考虑网络中所有设备和服务的策略。它确保了从一个端点到另一个端点的数据流