Entender os agendadores de porta CoS

Componentes de agendamento de filas

A Tabela 1 fornece uma referência rápida aos componentes do agendador que você pode configurar para determinar as propriedades de largura de banda das filas de saída (classes de encaminhamento).

Tabela 1: Componentes do Agendador de Fila de Saída

Componente do Agendador da Fila de Saída	Descrição
Tamanho do buffer	Define o tamanho do buffer da fila.
Mapa de perfil de queda	Mapeia um perfil de queda para uma prioridade de perda de pacotes. Os componentes do mapa de perfil suspenso incluem: Drop profile — Define a probabilidade de descartar pacotes à medida que a fila se enche. Prioridade de perda — Define a prioridade de perda de pacote de tráfego à qual um perfil de queda se aplica.
Taxa de excesso	Define a porcentagem de largura de banda extra (largura de banda que não é usada por outras filas) que uma fila pode receber. Se não estiver definido, o switch usará a taxa de transmissão para determinar quanta largura de banda extra a fila pode usar. Largura de banda extra é a largura de banda restante após todos os requisitos de largura de banda garantida serem atendidos.
Notificação explícita de congestionamento	Habilita a notificação explícita de congestionamento (ECN) na fila.
Prioridade	Define a prioridade de agendamento aplicada à fila.
Taxa de transmissão	Define a largura de banda mínima garantida em filas de baixa e alta prioridade. Por padrão, se você não configurar uma taxa de excesso, a largura de banda extra será compartilhada entre as filas proporcionalmente à taxa de transmissão de cada fila. Em filas de prioridade rigorosa e alta, define a quantidade de largura de banda que recebe tratamento de encaminhamento de prioridade estrita e alta prioridade. O tráfego que excede a taxa de transmissão compartilha o pool de largura de banda em excesso de porta com base no peso de compartilhamento de largura de banda em excesso de prioridade estrita de "1", que não é configurável. A quantidade real de largura de banda extra que o tráfego que excede a taxa de transmissão recebe depende de quantas outras filas consomem largura de banda em excesso e das taxas excedentes dessas filas. Se você configurar duas ou mais filas de prioridade estrita e alta em uma porta, deverá configurar uma taxa de transmissão nessas filas. No entanto, é altamente recomendável que você sempre configure uma taxa de transmissão em filas de prioridade estrita para evitar que elas deixem outras filas famintas.

A Tabela 2 fornece uma referência rápida a alguns componentes de configuração de agendamento relacionados.

Tabela 2: Componentes de agendamento relacionados

Componentes de agendamento relacionados	Descrição
Classe de encaminhamento	Mapeia o tráfego classificado na classe de encaminhamento na entrada do switch para uma fila de saída. Os classificadores mapeiam classes de encaminhamento para pontos de código IEEE 802.1p, DSCP ou EXP. Uma classe de encaminhamento, uma fila de saída e bits de ponto de código são mapeados entre si e identificam o mesmo tráfego. (Os bits do ponto de código identificam o tráfego de entrada. Os classificadores atribuem tráfego a classes de encaminhamento com base nos bits de ponto de código. As classes de encaminhamento são mapeadas para filas de saída. Esse mapeamento determina a fila de saída que cada classe de tráfego usa nas interfaces de saída do switch.)
Fila de saída (fila de saída virtual)	As filas de saída são virtuais e são compostas pelos buffers físicos no pipeline de entrada de cada chip de Mecanismo de Encaminhamento de Pacotes (PFE) para armazenar o tráfego de cada porta de saída. Cada fila de saída em uma porta de saída tem espaço de armazenamento de buffer em cada pipeline de entrada em todos os chips PFE no switch. O mapeamento do espaço de armazenamento do pipeline de entrada para filas de saída é de 1 para 1, portanto, cada fila de saída recebe espaço de buffer em cada pipeline de entrada. Veja como entender as filas de saída virtual (VOQs) de CoS em switches QFX10000 para obter mais informações.
Mapa do agendador	Mapeia agendadores para classes de encaminhamento (as classes de encaminhamento são mapeadas para filas, portanto, uma classe de encaminhamento representa uma fila e o agendador mapeado para uma classe de encaminhamento determina as propriedades de CoS da fila de saída mapeada para essa classe de encaminhamento).

Agendadores padrão

Se você não configurar o CoS, o switch usará suas configurações padrão. Cada classe de encaminhamento requer um agendador para definir as propriedades de CoS da classe de encaminhamento e sua fila de saída. A configuração padrão tem quatro classes de encaminhamento: best-effort (fila 0), fcoe (fila 3), no-loss (fila 4) e network-control (fila 7). Cada classe de encaminhamento padrão é mapeada para um agendador padrão. Você pode usar os agendadores padrão ou definir novos agendadores para essas quatro classes de encaminhamento. Para classes de encaminhamento configuradas explicitamente, deve-se configurar explicitamente um planejador de filas para alocar recursos de CoS para o tráfego mapeado para cada classe de encaminhamento.

A Tabela 3 mostra os agendadores de fila padrão.

Tabela 3: Configuração padrão do agendador

Agendador padrão e número da fila	Taxa de transmissão (largura de banda mínima garantida)	Modelagem de taxa (largura de banda máxima)	Compartilhamento de largura de banda em excesso	Prioridade	Tamanho do buffer
Agendador de classe de encaminhamento de melhor esforço (fila 0)	15%	Nenhum	15%	baixa	15%
Agendador de classe de encaminhamento FCoE (fila 3)	35%	Nenhum	35%	baixa	35%
Agendador de classe de encaminhamento sem perdas (fila 4)	35%	Nenhum	35%	baixa	35%
Agendador de classe de encaminhamento de controle de rede (fila 7)	15%	Nenhum	15%	baixa	15%

Observação:

Por padrão, a largura de banda mínima garantida (taxa de transmissão) determina a quantidade de largura de banda excedente (extra) que uma fila pode compartilhar. A largura de banda extra é alocada às filas proporcionalmente à taxa de transmissão de cada fila. Você pode configurar o compartilhamento de largura de banda (taxa de excesso) para substituir a configuração padrão e configurar a porcentagem de largura de banda em excesso independentemente da taxa de transmissão.

Por padrão, apenas os quatro agendadores padrão mostrados na Tabela 3 têm tráfego mapeado para eles. Somente as classes e filas de encaminhamento associadas aos agendadores padrão recebem largura de banda padrão, com base na taxa de transmissão do agendador padrão. (Você pode configurar agendadores e classes de encaminhamento para alocar largura de banda para outras filas ou para alterar a largura de banda padrão de uma fila padrão.) Se uma classe de encaminhamento não transportar tráfego, a largura de banda alocada para essa classe de encaminhamento estará disponível para outras classes de encaminhamento. O tráfego unicast e multidestino (falha de multicast, broadcast e pesquisa de destino) usa as mesmas classes de encaminhamento e filas de saída.

O agendamento padrão é o agendamento de portas. Se você configurar o agendamento em vez de usar o agendamento padrão, poderá configurar o agendamento de portas ou o agendamento hierárquico de portas da seleção de transmissão aprimorada (ETS).

O agendamento padrão usa o agendamento de rodízio ponderado (WRR). Cada fila recebe uma parte (peso) da largura de banda total da porta disponível. O peso de agendamento é baseado na taxa de transmissão (largura de banda mínima garantida) do agendador padrão para essa fila. Por exemplo, a fila 7 recebe um peso de agendamento padrão de 15% da largura de banda da porta disponível e a fila 4 recebe um peso de agendamento padrão de 35% da largura de banda disponível. As filas são mapeadas para classes de encaminhamento (por exemplo, a fila 7 é mapeada para a classe de encaminhamento de controle de rede e a fila 4 é mapeada para a classe de encaminhamento sem perdas), portanto, as classes de encaminhamento recebem a largura de banda padrão para as filas para as quais estão mapeadas. A largura de banda não utilizada é compartilhada com outras filas padrão.

Você deve mapear explicitamente o tráfego para filas não padrão (não configuradas) e agendar recursos de largura de banda para essas filas se quiser usá-los para encaminhar o tráfego. Por padrão, as filas 1, 2, 5 e 6 não estão configuradas. As filas não configuradas têm um peso de agendamento padrão de 1 para que possam receber uma pequena quantidade de largura de banda caso precisem encaminhar tráfego.

Se você mapear o tráfego para uma fila não configurada e não agendar largura de banda para a fila, a fila receberá apenas a quantidade de largura de banda proporcional ao seu peso padrão (1). A quantidade real de largura de banda que uma fila não configurada recebe depende da largura de banda que as outras filas na porta estão usando.

Se as outras filas usarem menos do que a quantidade alocada de largura de banda, as filas não configuradas poderão compartilhar a largura de banda não utilizada. Devido aos seus pesos de agendamento, as filas configuradas têm maior prioridade para largura de banda do que as filas não configuradas. Se uma fila configurada precisar de mais largura de banda, menos largura de banda estará disponível para filas não configuradas. No entanto, as filas não configuradas sempre recebem uma quantidade mínima de largura de banda com base em seu peso de agendamento (1). Se você mapear o tráfego para uma fila não configurada, para alocar largura de banda a essa fila, configure um agendador e mapeie-o para a classe de encaminhamento mapeada para a fila e, em seguida, aplique o mapa do agendador à porta.

Prioridade de agendamento

A prioridade de agendamento determina a ordem na qual uma interface transmite tráfego de suas filas de saída. As configurações de prioridade garantem que as filas que contêm tráfego importante recebam acesso priorizado à largura de banda da interface de saída. A configuração de prioridade no agendador determina a prioridade da fila (um mapa do agendador mapeia o agendador para uma classe de encaminhamento, a classe de encaminhamento é mapeada para uma fila de saída e a fila de saída usa as propriedades de CoS definidas no agendador).

Por padrão, todas as filas são filas de baixa prioridade. O switch suporta três níveis de prioridade de agendamento:

• Baixo — No estado de CoS padrão, todas as filas são filas de baixa prioridade. As filas de baixa prioridade transmitem tráfego com base no algoritmo de rodízio ponderado (WRR). Se você configurar prioridades de agendamento maiores do que baixa prioridade nas filas, as filas de prioridade mais alta serão atendidas antes das filas de baixa prioridade.

• Médio-baixo — (somente switches da Série QFX10000) As filas de prioridade média-baixa transmitem tráfego com base no algoritmo round-robin ponderado (WRR) e têm prioridade de agendamento mais alta do que as filas de baixa prioridade.

• Médio-alto — (somente switches da Série QFX10000) As filas de prioridade média-alta transmitem tráfego com base no algoritmo round-robin ponderado (WRR) e têm prioridade de agendamento mais alta do que as filas de prioridade média-baixa.

• Alto — (somente switches da Série QFX10000) As filas de alta prioridade transmitem tráfego com base no algoritmo de rodízio ponderado (WRR) e têm prioridade de agendamento mais alta do que as filas de prioridade média-alta.

• Strict-high — Você pode configurar filas como strict-high prioridade. As filas de prioridade estrita recebem tratamento preferencial sobre todas as outras filas e recebem toda a largura de banda configurada antes que outras filas sejam atendidas. Outras filas não transmitem tráfego até que as filas de prioridade estrita e alta estejam vazias e recebam a largura de banda que resta depois que as filas de prioridade estrita alta são atendidas. Como as filas de prioridade estrita alta são sempre atendidas primeiro, as filas de prioridade estrita alta podem privar outras filas em uma porta. Considere cuidadosamente quanta largura de banda você deseja alocar para filas de prioridade estrita alta para evitar deixar outras filas famintas.

Observação:

Para dispositivos QFX10002, QFX10008 e QFX10016, as filas de prioridade estrita alta compartilham o excesso de largura de banda com base em um peso de compartilhamento de excesso de largura de banda de 1, que não é configurável. A quantidade real de largura de banda extra que o tráfego de prioridade estrita e alta que excede a taxa de transmissão recebe depende de quantas outras filas consomem largura de banda em excesso e das taxas excedentes dessas filas.

Para o QFX10002-60C, o excesso de tráfego na fila strict-high deixará outras filas de alta/baixa prioridade famintas.

Quando você define prioridades de agendamento para filas em vez de usar as prioridades padrão (por padrão, todas as filas são de baixa prioridade), o switch usa as prioridades para determinar a ordem de transmissão de pacotes das filas. O switch atende ao tráfego de diferentes prioridades de agendamento em uma ordem estrita, usando o agendamento round-robin (RR) para arbitrar o serviço de transmissão de fila entre filas da mesma prioridade. O switch transmite pacotes pela seguinte ordem:

1. Tráfego de prioridade rigorosa e alta dentro da taxa de transmissão da fila configurada (em filas de prioridade estrita e alta, a taxa de transmissão limita a quantidade de tráfego tratada como tráfego de prioridade estrita e alta). Quando o tráfego chega em uma fila de prioridade estrita, o switch o encaminha antes de atender a outras filas.

2. Tráfego de alta prioridade dentro da taxa de transmissão da fila configurada (em filas de alta prioridade, a taxa de transmissão define a largura de banda mínima garantida)

3. Tráfego de prioridade média-alta dentro da taxa de transmissão da fila configurada (em filas de prioridade média-alta, a taxa de transmissão define a largura de banda mínima garantida)

4. Tráfego de prioridade média-baixa dentro da taxa de transmissão da fila configurada (em filas de prioridade média-baixa, a taxa de transmissão define a largura de banda mínima garantida)

5. Tráfego de baixa prioridade dentro da taxa de transmissão da fila configurada (em filas de baixa prioridade, a taxa de transmissão define a largura de banda mínima garantida)

6. Todo o tráfego que excede a taxa de transmissão da fila usando a programação de rodízio ponderado (WRR). O tráfego que excede a taxa de transmissão da fila disputa o excesso de largura de banda da porta (largura de banda que não é consumida depois que a porta atende a todos os requisitos de largura de banda garantidos). O switch aloca e pondera o excesso de largura de banda para filas de baixa prioridade com base na taxa de excesso de fila configurada ou na taxa de transmissão se nenhuma taxa de excesso estiver configurada. O switch aloca e pondera o excesso de largura de banda para filas de alta prioridade estrita com base no peso codificado "1", que não é configurável. A quantidade real de largura de banda extra que o tráfego que excede a taxa de transmissão obtém depende de quantas outras filas consomem largura de banda em excesso e da ponderação dessas filas.

Observação:

Se você usar a configuração de CoS padrão, todas as filas serão filas de baixa prioridade e transmitirão tráfego com base no algoritmo de rodízio ponderado (WRR).

Programação de largura de banda

Um planejador de filas aloca largura de banda de porta para uma fila (o planejador é mapeado para uma classe de encaminhamento e a classe de encaminhamento é mapeada para uma fila). O perfil de largura de banda, que consiste em largura de banda mínima garantida, largura de banda máxima (modelagem de fila) e propriedades de compartilhamento de largura de banda em excesso configuradas no agendador, define a quantidade de largura de banda de porta que uma fila pode consumir durante períodos de transmissão normais e congestionados.

O agendador reavalia regularmente se cada fila individual está dentro de seu perfil de largura de banda definido, comparando a quantidade de dados que a fila recebe com a quantidade de largura de banda que o agendador aloca para a fila. Quando a quantidade recebida é menor que a quantidade mínima garantida de largura de banda, a fila é considerada de perfil. Uma fila fica fora de perfil quando o valor recebido é maior do que o valor mínimo garantido. Os dados da fila fora do perfil são transmitidos somente se a largura de banda extra (excessiva) estiver disponível. Caso contrário, ele será armazenado em buffer se houver espaço de buffer disponível. Se nenhum espaço de buffer estiver disponível, o tráfego poderá ser descartado.

O switch fornece recursos que permitem controlar a alocação de largura de banda de porta para filas, para que você possa atender às demandas de diferentes tipos de tráfego em uma porta:

• Largura de banda mínima garantida
• Largura de banda máxima (modelagem de taxa em filas e LAGs de baixa e alta prioridade)
• Limitando a largura de banda consumida por filas de alta prioridade estrita
• Compartilhamento de largura de banda extra (taxa de excesso em filas de baixa e alta prioridade)

Mapas de perfil suspenso do agendador

Os mapas de perfil de queda associam perfis de queda a agendadores de fila e prioridades de perda de pacotes (PLPs). Os perfis de descarte definem limites para descarte de pacotes durante períodos de congestionamento, com base no nível de preenchimento da fila e em uma probabilidade percentual de descarte de pacotes no nível de preenchimento de fila especificado. Em diferentes níveis de preenchimento, um perfil de descarte define diferentes probabilidades de descartar um pacote durante períodos de congestionamento.

Os classificadores atribuem tráfego de entrada a classes de encaminhamento (que são mapeadas para filas de saída) e também atribuem um PLP ao tráfego de entrada. O PLP pode ser baixo, médio-alto ou alto. Você pode classificar o tráfego com diferentes PLPs na mesma classe de encaminhamento para diferenciar o tratamento do tráfego dentro da classe de encaminhamento.

Em um mapa de perfil de queda, é possível configurar um perfil de queda diferente para cada PLP e associar (mapear) os perfis de queda a um planejador de filas. Um mapa do agendador mapeia o agendador da fila para uma classe de encaminhamento (fila de saída). O tráfego classificado na classe de encaminhamento usa as características de queda definidas nos perfis de queda que o mapa de perfil de queda associa ao planejador de filas. O perfil de queda que o tráfego usa depende do PLP que o classificador atribui ao tráfego. (Você pode mapear diferentes perfis de queda para a classe de encaminhamento para diferentes PLPs.)

Em resumo:

• Os classificadores atribuem um dos três PLPs (baixo, médio-alto, alto) ao tráfego de entrada quando os classificadores atribuem tráfego a uma classe de encaminhamento.

• Os perfis de descarte definem limites para descarte de pacotes em diferentes níveis de preenchimento de fila.

• Os mapas de perfil de queda associam um perfil de queda a cada PLP e, em seguida, mapeiam os perfis de queda para agendadores.

• O agendador mapeia agendadores de mapa para classes de encaminhamento e as classes de encaminhamento são mapeadas para filas de saída. O agendador mapeado para uma classe de encaminhamento determina as características de CoS da fila de saída mapeada para a classe de encaminhamento, incluindo o mapeamento do perfil de queda.

Você associa um mapa do agendador a uma interface para aplicar os perfis de descarte e outros elementos do agendador ao tráfego na classe de encaminhamento mapeada para o agendador nessa interface.

Tamanho do buffer

Nos switches QFX10000, o tamanho do buffer é a quantidade de tempo em milissegundos de largura de banda da porta que uma fila pode usar para continuar a transmitir pacotes durante períodos de congestionamento, antes que o buffer se esgote e os pacotes comecem a cair.

O switch pode usar até 100 ms de espaço de buffer total (combinado) para todas as filas em uma porta. Um tamanho de buffer configurado como um por cento é igual a 1 ms de uso do buffer. Um tamanho de buffer de 15% (o valor padrão para as filas de melhor esforço e controle de rede) é igual a 15 ms de uso de buffer.

O tamanho total do buffer do switch é de 4 GB. Uma porta de 40 Gigabits pode usar até 500 MB de espaço de buffer, o que equivale a 100 ms de largura de banda em uma porta de 40 Gigabits. Uma porta de 10 Gigabits pode usar até 125 MB de espaço de buffer, o que equivale a 100 ms de largura de banda em uma porta de 10 Gigabits. Os tamanhos totais de buffer das oito filas de saída em uma porta não podem exceder 100%, o que é igual ao buffer total de 100 ms disponível para uma porta. A quantidade máxima de espaço de buffer que qualquer fila pode usar também é de 100 ms (o que equivale a uma configuração de tamanho de buffer de 100%), mas se uma fila usar todo o buffer, nenhuma outra fila receberá espaço de buffer.

Não há alocação mínima de buffer, portanto, você pode definir o tamanho do buffer como zero (0) para uma fila. No entanto, recomendamos que, em filas nas quais você habilite o PFC para dar suporte ao transporte sem perdas, você aloque um mínimo de 5 ms (um tamanho mínimo de buffer de 5%). As duas filas padrão sem perdas, fcoe e no-loss, têm valores de tamanho de buffer padrão de 35 ms (35%).

Observação:

Se você não configurar buffer-size e não configurar explicitamente um agendador de filas, o buffer-size padrão será a taxa de transmissão padrão da fila. Se você configurar explicitamente um planejador de filas, as alocações de buffer padrão não serão usadas. Se você configurar explicitamente um agendador de filas, configure o tamanho do buffer para cada fila no agendador, tendo em mente que o tamanho total do buffer das filas não pode exceder 100% (100 ms).

Se você não usar a configuração padrão, poderá configurar explicitamente o tamanho do buffer de fila de duas maneiras:

• Como uma porcentagem — a fila recebe a porcentagem especificada de buffers de porta dedicados quando a fila é mapeada para o agendador e o agendador é mapeado para uma porta.

• Como um remanescente — depois que a porta atende as filas que têm uma configuração explícita de tamanho de buffer percentual, o espaço de buffer dedicado da porta restante é dividido igualmente entre as outras filas às quais um agendador está anexado. (Nenhum agendador padrão ou explícito significa que não há alocação de buffer dedicado para a fila.) Se você configurar um agendador e não especificar um tamanho de buffer como uma porcentagem, o restante será a configuração padrão.

A alocação de buffer de fila é dinâmica, compartilhada entre as portas conforme necessário. No entanto, uma fila não pode usar mais do que sua quantidade configurada de espaço de buffer. Por exemplo, se você estiver usando a configuração de CoS padrão, a fila de melhor esforço receberá um máximo de 15 ms de espaço de buffer porque a taxa de transmissão padrão para a fila de melhor esforço é de 15%.

Se um switch tiver congestionamento, as filas continuarão a receber sua alocação total de buffer até que 90% do espaço de buffer de 4 GB seja consumido. Quando 90% do espaço de buffer está em uso, a quantidade de espaço de buffer por porta, por fila, é reduzida proporcionalmente ao tamanho do buffer configurado para cada fila. À medida que a porcentagem de espaço de buffer consumido sobe acima de 90%, a quantidade de espaço de buffer por porta, por fila, continua a ser reduzida.

Em portas de 40 Gigabits, como o buffer total é de 4 GB e o buffer máximo que uma porta pode usar é de 500 MB, até sete portas de 40 Gigabits podem consumir sua alocação total de 100 ms de espaço de buffer. No entanto, se uma oitava porta de 40 Gigabits exigir os 500 MB completos de espaço de buffer, as alocações de buffer serão reduzidas proporcionalmente porque o consumo de buffer está acima de 90%.

Em portas de 10 Gigabits, como o buffer total é de 4 GB e o buffer máximo que uma porta pode usar é de 125 MB, até 28 portas de 10 Gigabits podem consumir sua alocação total de 100 ms de espaço de buffer. No entanto, se uma 29ª porta de 10 Gigabits exigir 125 MB completos de espaço de buffer, as alocações de buffer serão reduzidas proporcionalmente porque o consumo de buffer está acima de 90%.

Notificação explícita de congestionamento

A ECN permite a notificação de congestionamento de ponta a ponta entre dois endpoints em redes baseadas em TCP/IP. Os dois endpoints são um emissor habilitado para ECN e um receptor habilitado para ECN. O ECN deve ser habilitado em ambos os endpoints e em todos os dispositivos intermediários entre os endpoints para que o ECN funcione corretamente. Qualquer dispositivo no caminho de transmissão que não seja compatível com ECN interrompe a funcionalidade ECN de ponta a ponta. A ECN notifica as redes sobre o congestionamento com o objetivo de reduzir a perda e o atraso de pacotes, fazendo com que o dispositivo de envio diminua a taxa de transmissão até que o congestionamento seja eliminado, sem descartar pacotes.

O ECN está desabilitado por padrão. Normalmente, você habilita a ECN apenas em filas que lidam com o tráfego de melhor esforço porque outros tipos de tráfego usam métodos diferentes de notificação de congestionamento — o tráfego sem perdas usa o controle de fluxo baseado em prioridade (PFC) e o tráfego de alta prioridade estrita recebe toda a largura de banda de porta necessária até o ponto de uma taxa configurada (consulte Prioridade de agendamento).

Mapas do Agendador

Um mapa do planejador mapeia uma classe de encaminhamento para um planejador de filas. Depois de configurar um planejador, você deve incluí-lo em um mapa do planejador e aplicar o mapa do planejador a uma interface para implementar o agendamento de fila configurado.