Contrail 服务质量
概述：服务质量
网络中的服务质量 （QoS） 提供了控制可靠性、带宽、延迟和其他流量管理功能的能力。网络流量可以使用 QoS 位（DSCP、802.1p 和 MPLS EXP）进行标记，中间网络交换机和路由器可以使用这些位来提供服务保证。
Contrail QoS 模型
Contrail QoS 模型具有以下功能：
所有数据包转发设备（如 vRouter 和网关）组合在一起形成一个系统。
系统的接口是系统发送和接收数据包的端口，例如分接接口和物理端口。
交换矩阵接口是通过隧道传输叠加流量的地方。
QoS 在系统的入口处应用，例如，在从接口到交换矩阵的流量上应用。
在出口处，数据包的隧道标头会被剥离，并基于转发类发送到接口队列。此时不考虑从外部数据包到内部数据包的标记。
结构接口的功能
与其他接口不同，交换矩阵接口始终是共享的。因此，结构接口是通用属性。因此，交换矩阵上的流量等级和 QoS 标记必须由系统管理员控制。管理员可以选择在交换矩阵上预配不同的服务等级。
在 Contrail 中，服务等级由以下两个因素决定：
交换矩阵接口上的队列，包括队列、队列调度和丢弃策略，以及
转发类，一种标记方法，用于控制如何将数据包发送到交换矩阵，包括标记和标识要使用的队列。
租户可以定义其流量可以使用的转发类，从而决定哪些数据包使用哪种转发类。Contrail QoS 配置对象有一个映射表，用于将传入的 DSCP 或 802.1p 值映射到转发类的映射。
QoS 配置还可应用于虚拟网络、接口或网络策略。
用于调配的 QoS 配置参数
Testbed.py 参数
Testbed.py 可用于在版本 3.x.x 之前配置 Contrail。从 Contrail 4.0 开始， testbed.py 仅当使用 SM-Lite 进行演示时才能使用。如果用于 testbed.py 预配，请使用本节中的参数。
对于 QoS，硬件队列（NIC 队列）使用以下键映射到代理中的逻辑队列：
hardware_q_id — 硬件队列的标识符。
logical_queue— 定义要映射到每个硬件队列的逻辑队列。
default — 当设置为 True 时，定义 QoS 的默认硬件队列。
用于定义默认硬件队列的选项：
将队列设置为默认值，不使用任何逻辑队列映射。
{'hardware_q_id': '1', 'default': 'True'}使用逻辑队列映射将硬件队列设置为默认值。
{'hardware_q_id': '6', 'logical_queue':['17-20'], 'default': 'True'}env.qos = {host4: [ {'hardware_q_id': '3', 'logical_queue':['1', '6-10', '12-15']}, {'hardware_q_id': '5', 'logical_queue':['2']}, {'hardware_q_id': '8', 'logical_queue':['3-5']}, {'hardware_q_id': '1', 'default': 'True'}], host5: [ {'hardware_q_id': '2', 'logical_queue':['1', '3-8', '10-15']}, {'hardware_q_id': '6', 'logical_queue':['17-20'], 'default': 'True'}] }
以下是定义 QoS 优先级组的关键。
priority_id - QoS 的优先级组。
调度 — 定义用于优先级组、严格组或轮询 （RR） 的调度算法。
bandwidth — 优先级组使用的总硬件队列带宽。
如果对优先级组使用严格调度，则无法指定带宽，因此将其设置为 0。
示例：QoS 优先级组
env.qos_niantic = {host4:[
{ 'priority_id': '1', 'scheduling': 'strict', 'bandwidth': '0'},
{ 'priority_id': '2', 'scheduling': 'rr', 'bandwidth': '20'},
{ 'priority_id': '3', 'scheduling': 'rr', 'bandwidth': '10'}],
host5:[
{ 'priority_id': '1', 'scheduling': 'strict', 'bandwidth': '0'},
{ 'priority_id': '1', 'scheduling': 'rr', 'bandwidth': '30'}]
}
队列实现
从 Contrail 3.2 开始，添加了排队功能。虚拟路由器提供基础架构以使用网络接口提供的队列，此方法也称为硬件队列。实现硬件排队的网络接口卡 （NIC） 具有与队列关联的自己的一套调度算法。Contrail 实施旨在与大多数 NIC 配合使用，但是，该方法仅在基于 Intel 的 10G NIC（也称为 Niantic）上进行测试。
按版本划分的 QoS 功能
以下 Contrail 版本中引入了 QoS 功能：
3.1 — QoS 配置和转发类
3.2 - 排队
计划外 — 出口标记和队列
Contrail QoS 配置对象
Contrail QoS 配置对象包括：
转发类
QoS 配置对象 （
qos-config）
转发类对象指定用于标记和排队的参数，包括：
要写入数据包的 DSCP、802.1p 和 MPLS EXP 值。
要用于数据包的队列索引。
QoS 配置对象指定从 DSCP、802.1p 和 MPLS EXP 值到相应转发类的映射。
QoS 配置有一个选项，用于指定默认转发类 ID，用于为所有未指定的 DSCP、802.1p 和 MPLS EXP 值选择转发类。
如果用户未指定默认转发类 ID，则默认为 ID 为 0 的转发类。
处理 QoS 标记的数据包以查找要应用的相应转发类的工作原理如下：
对于 IP 数据包，使用 DSCP 映射。
对于第 2 层数据包，使用 802.1p 映射。
对于指定了 MPLS EXP 值的 MPLS 隧道数据包，EXP 位值将与 MPLS EXP 映射一起使用。
如果 QoS 配置不受信任，则仅指定默认转发类，并且数据包中 DSCP、802.1p 和 EXP 位的所有传入值都将映射到同一个默认转发类。
图 1 显示了 QoS 数据包的处理过程。
的处理
虚拟机接口、虚拟网络和网络策略可以引用 QoS 配置对象。可以在虚拟主机上指定 QoS 配置对象，以便底层流量也可以进行标记和排队。请参阅 图 2。
示例：将流量映射到转发类
此示例说明如何定义流量转发类，以及如何定义 QoS 配置对象以将 QoS 位映射到转发类。
表 1 显示了定义的两个转发类对象。FC1 使用高优先级值标记流量，并将其排队至队列 0。FC2 将流量标记为尽力而为，并将流量排队到队列 1。
名字 |
编号 |
DSCP |
802.1p |
MPLS EXP |
队列 |
|---|---|---|---|---|---|
FC1型 |
1 |
10 |
7 |
7 |
0 |
FC2系列 |
2 |
38 |
0 |
0 |
1 |
在 表 2 中，QoS 配置对象 DSCP 值 10、18 和 26 映射到一个 ID 为 1 的转发类，即转发类 FC1。所有其他 IP 数据包都映射到编号为 2 的转发类，即 FC2。802.1p 值为 6 或 7 的所有流量都映射到转发类 FC1，其余流量映射到 FC2。
DSCP |
转发类 ID |
802.1p |
转发类 ID |
MPLS EXP |
转发类 ID |
|---|---|---|---|---|---|
10 |
1 |
6 |
1 |
5 |
1 |
18 |
1 |
7 |
1 |
7 |
1 |
26 |
1 |
* |
2 |
* |
1 |
* |
2 |
|
|
|
|
QoS 配置对象 数据包上的标记
下面介绍在各种情况下如何处理 QoS 配置对象标记。
由虚拟机接口发起的流量
如果虚拟机接口向远程计算节点中的其他虚拟机发送 IP 数据包，则 IP 报头中的 DSCP 值将用于查看 qos-config 表，并且隧道标头标有转发类指定的 DSCP、802.1p 和 MPLS EXP 位。
如果虚拟机发送值为 802.1p 的第 2 层非 IP 数据包，则系统会使用 802.1p 值查看 qos-config 表，并将相应的转发类 DSCP、802.1p 和 MPLS EXP 值写入隧道标头。
如果虚拟机向同一计算节点中的虚拟机发送 IP 数据包，则 IP 报头中的 DSCP 值与 qos-config 表中的 DSCP 值匹配，并且相应的转发类用于用新的 DSCP 和 802.1p 值覆盖 IP 报头。
发往虚拟机接口的流量
对于发往 VMI 的流量，如果收到隧道数据包，则会去除隧道标头，并将数据包发送至接口。从外部数据包到内部数据包不进行任何标记。
来自虚拟主机接口的流量
QoS 配置可应用于来自虚拟主机接口的 IP 流量。数据包中的 DSCP 值用于查看虚拟主机上指定的 qos-config 对象，并覆盖数据包上相应的转发类 DSCP 和 802.1p 值。
来自交换矩阵接口的流量
在计算节点的以太网接口上接收数据包时，可以应用 QoS 配置，并在数据包上覆盖相应的转发类 DSCP 和 802.1p 值。
按级别划分的 QoS 配置优先级
可以在不同的级别指定 QoS 配置。
可以使用 QoS 配置的级别及其优先级顺序：
在策略中
上
virtual-network上
virtual-machine-interface
排队
Contrail 3.2 版增加了对排队的 QoS 支持。
本节概述了从 Contrail 3.2 开始可用的排队功能。
有关这些主题的更多详细信息，请参阅： https://github.com/Juniper/contrail-controller/wiki/QoS 。
数据包发送到的队列由转发类指定。
数据通路中的队列选择
在 vRouter 的数据路径中，转发类编号指定需要将数据包发送到的实际物理硬件队列，而不是像 Contrail 的其他部分那样指定到逻辑选择。vRouter 配置文件中有一个映射表，用于将物理队列号与逻辑队列号进行转换。
基于 Linux 内核的 vRouter 中的硬件队列
如果启用了 Xmit-Packet-Steering （XPS），内核将从队列列表中的可用队列中选择队列。如果内核选择了队列，则不会将数据包发送到 vRouter 指定的队列。
要禁用此映射，请执行以下作：
有一个没有CONFIG_XPS选项的内核
将零写入 /sys/class/net//queues/tx-X/xps_cpus 中的映射文件。
禁用此映射时，内核会将数据包发送到特定的硬件队列。
要验证：
请参阅“ethtool -S”命令输出中的单个队列统计信息。
QoS 调度配置参数
下面显示了计算节点上硬件队列的计划配置示例。
可以配置优先级组ID和优先级组对应的调度算法和带宽。
调度算法的可能值包括：
严格
RR（轮询）
使用轮询调度时，优先级组可以使用的硬件队列带宽占总带宽的百分比在 bandwidth 参数中指定。
以下配置和预配仅适用于运行 Niantic NIC 和运行基于内核的 vrouter 的计算节点。
qos_niantic = {
‘compute1': [
{ 'priority_id': '1', 'scheduling': 'strict', 'bandwidth': '0'},
{ 'priority_id': '2', 'scheduling': 'rr', 'bandwidth': '20'},
{ 'priority_id': '3', 'scheduling': 'rr', 'bandwidth': '10’}
],
‘compute2' :[
{ 'priority_id': '1', 'scheduling': 'strict', 'bandwidth': '0'},
{ 'priority_id': '1', 'scheduling': 'rr', 'bandwidth': '30’}
]
}