CoSポートスケジューラについて

キュースケジューリングコンポーネント

表 1 は、出力キュー(転送クラス)の帯域幅プロパティを決定するために設定可能なスケジューラ コンポーネントのクイック リファレンスを提供します。

表1:出力キュースケジューラコンポーネント

出力キュースケジューラコンポーネント	説明
バッファサイズ	キューバッファのサイズを設定します。
ドロッププロファイルマップ	ドロッププロファイルをパケット損失の優先度にマッピングします。ドロッププロファイルマップのコンポーネントには、以下が含まれます。 ドロッププロファイル—キューがいっぱいになったときにパケットをドロップする確率を設定します。 損失優先度—ドロッププロファイルが適用されるトラフィックパケット損失の優先度を設定します。
超過率	キューが受信できる余分な帯域幅(他のキューで使用されていない帯域幅)の割合を設定します。設定されていない場合、スイッチは送信レートを使用してキューが使用できる余分な帯域幅を決定します。追加帯域幅とは、保証された帯域幅要件がすべて満たされた後に残る帯域幅です。
明示的な輻輳通知	キュー上で明示的輻輳通知(ECN)を有効にします。
優先度	キューに適用されるスケジューリングの優先順位を設定します。
伝送速度	低優先度と高優先度のキューの最小保証帯域幅を設定します。デフォルトでは、超過レートを設定しない場合、各キューの送信レートに比例して、追加の帯域幅がキュー間で共有されます。 絶対優先度の高いキューでは、絶対優先度の高い転送処理を受ける帯域幅の量を設定します。設定不可のストリクトハイプライオリティ超過帯域幅共有重み「1」に基づくポート超過帯域幅プール内の送信レート共有を超えるトラフィック。送信レートを超えるトラフィックが受信する実際の余分な帯域幅の量は、余剰帯域幅を消費する他のキューの数と、それらのキューの超過レートによって異なります。 ポートに2つ以上の厳密な優先度の高いキューを設定する場合、それらのキューに送信レートを設定する必要があります。ただし、他のキューを枯渇させないように、優先度が最も高いキューでは常に送信レートを設定することを強くお勧めします。

表2は 、関連するいくつかのスケジューリング設定コンポーネントのクイックリファレンスを提供します。

表2:関連するスケジューリングコンポーネント

関連スケジューリングコンポーネント	説明
転送クラス	スイッチのイングレスで転送クラスに分類されたトラフィックを出力キューにマッピングします。分類子は、転送クラスを IEEE 802.1p、DSCP、または EXP コード ポイントにマッピングします。転送クラス、出力キュー、コードポイントビットは互いにマッピングされ、同じトラフィックを識別します。(コードポイントビットは、着信トラフィックを識別します。分類子は、コードポイントビットに基づいてトラフィックを転送クラスに割り当てます。転送クラスは出力キューにマップされます。このマッピングにより、各クラスのトラフィックがスイッチのエグレスインターフェイスで使用する出力キューが決まります。)
出力キュー(仮想出力キュー)	出力キューは仮想キューであり、各パケット転送エンジン(PFE)チップのイングレスパイプライン上の物理バッファで構成され、すべてのエグレスポートのトラフィックを保存します。エグレスポートのすべての出力キューには、スイッチ上のすべてのPFEチップ上のすべてのイングレスパイプラインにバッファストレージスペースがあります。イングレスパイプラインのストレージスペースの出力キューへのマッピングは1対1であるため、各出力キューは各イングレスパイプラインのバッファー領域を受け取ります。詳細については、「 QFX10000スイッチのCoS仮想出力キュー(VOQ)について」を参照してください 。
スケジューラマップ	スケジューラを転送クラスにマッピングします(転送クラスはキューにマッピングされるため、転送クラスはキューを表し、転送クラスにマッピングされたスケジューラは、その転送クラスにマッピングされた出力キューのCoSプロパティを決定します)。

デフォルトのスケジューラ

CoS を設定しない場合、スイッチはデフォルト設定を使用します。各転送クラスでは、スケジューラが転送クラスとその出力キューの CoS プロパティを設定する必要があります。デフォルト設定には、ベストエフォート(キュー 0)、FCoE(キュー 3)、無損失(キュー 4)、ネットワーク制御(キュー 7)の 4 つの転送クラスがあります。各デフォルトの転送クラスは、デフォルトのスケジューラにマッピングされます。デフォルトのスケジューラを使用することも、これら 4 つの転送クラスに新しいスケジューラを定義することもできます。明示的に設定された転送クラスの場合、各転送クラスにマッピングされたトラフィックにCoSリソースを割り当てるように、キュースケジューラを明示的に設定する必要があります。

表3は 、デフォルトのキュースケジューラを示しています。

表3:デフォルトのスケジューラ設定

デフォルトのスケジューラとキュー番号	伝送速度(最小帯域幅保証)	レートシェーピング(最大帯域幅)	過剰な帯域幅共有	優先度	バッファサイズ
ベストエフォート転送クラススケジューラ(キュー0)	15%	なし	15%	低	15%
FCoE 転送クラス スケジューラ(キュー 3)	35%	なし	35%	低	35%
損失なし転送クラススケジューラ(キュー4)	35%	なし	35%	低	35%
ネットワーク制御フォワーディングクラススケジューラ(キュー7)	15%	なし	15%	低	15%

注:

デフォルトでは、最小保証帯域幅(送信レート)によって、キューが共有できる超過(余分な)帯域幅の量が決まります。余分な帯域幅は、各キューの送信レートに比例してキューに割り当てられます。帯域幅共有(超過レート)を設定して、デフォルト設定を上書きし、送信レートとは無関係に超過帯域幅の割合を設定できます。

デフォルトでは、 表3 に示す4つのデフォルトスケジューラのみがトラフィックをマッピングしています。デフォルトのスケジューラに関連付けられた転送クラスとキューのみが、デフォルトのスケジューラの送信レートに基づいて、デフォルトの帯域幅を受信します。(スケジューラと転送クラスを設定して、他のキューに帯域幅を割り当てたり、デフォルト キューのデフォルト帯域幅を変更したりできます。)転送クラスがトラフィックを伝送しない場合、その転送クラスに割り当てられた帯域幅は、他の転送クラスでも利用できます。ユニキャストとマルチデスティネーション(マルチキャスト、ブロードキャスト、宛先ルックアップの失敗)トラフィックは、同じ転送クラスと出力キューを使用します。

デフォルトのスケジューリングはポートスケジューリングです。デフォルトのスケジューリングを使用する代わりにスケジューリングを設定すると、ポートスケジューリングまたは拡張伝送選択(ETS)階層ポートスケジューリングを設定できます。

デフォルトのスケジューリングは、WRR(Weighted Round-Robin)スケジューリングを使用します。各キューは、使用可能なポート帯域幅の合計の一部(重み)を受け取ります。スケジューリングの重みは、そのキューのデフォルトスケジューラの送信レート(最小保証帯域幅)に基づきます。例えば、キュー7は、使用可能なポート帯域幅の15%のデフォルトのスケジューリング重みを受け取り、キュー4は、使用可能な帯域幅の35%のデフォルトのスケジューリングの重みを受け取ります。キューは転送クラスにマッピングされるため(例えば、キュー7はネットワーク制御フォワーディングクラスに、キュー4は無損失フォワーディングクラスにマッピングされます)、転送クラスは、マッピング先のキューのデフォルト帯域幅を受け取ります。未使用の帯域幅は、他のデフォルトキューと共有されます。

トラフィックをデフォルト以外の(構成されていない)キューに明示的にマップし、トラフィックを転送するために使用したい場合は、それらのキューの帯域幅リソースをスケジュールする必要があります。デフォルトでは、キュー1、2、5、および6は設定されていません。未構成のキューは、トラフィックを転送する必要がある場合に少量の帯域幅を受信できるように、デフォルトのスケジューリング重みは 1 です。

トラフィックを未設定のキューにマッピングし、キューの帯域幅をスケジュールしない場合、キューはデフォルトの重み(1)に比例する帯域幅の量のみを受け取ります。未設定のキューが実際に受信する帯域幅は、ポート上の他のキューが使用している帯域幅によって異なります。

他のキューが割り当てられた帯域幅よりも少ない帯域幅を使用する場合、未構成のキューは未使用の帯域幅を共有できます。スケジューリングの重みがあるため、設定されたキューは、未設定のキューよりも帯域幅の優先度が高くなります。設定されたキューにより多くの帯域幅が必要な場合、未設定のキューで使用できる帯域幅は少なくなります。ただし、未構成のキューは、スケジューリングの重みに基づいて、常に最小限の帯域幅を受け取ります(1)。トラフィックを未設定のキューにマッピングする場合、そのキューに帯域幅を割り当てるには、スケジューラを設定し、キューにマッピングされた転送クラスにマッピングし、スケジューラマップをポートに適用します。

スケジューリングの優先度

スケジューリングの優先度によって、インターフェイスが出力キューからトラフィックを送信する順序が決まります。優先度を設定することで、重要なトラフィックを含むキューが、発信インターフェイス帯域幅に優先的にアクセスできるようになります。スケジューラの優先度設定によってキューの優先度が決まります(スケジューラマップはスケジューラを転送クラスにマッピングし、フォワーディングクラスは出力キューにマッピングされ、出力キューはスケジューラで定義されたCoSプロパティを使用します)。

デフォルトでは、すべてのキューは優先度の低いキューです。スイッチは、以下の3つのレベルのスケジューリング優先度をサポートしています。

• 低—デフォルトのCoS状態では、すべてのキューが低優先度のキューです。優先度の低いキューは、WRR(Weighted Round-Robin)アルゴリズムに基づいてトラフィックを送信します。キューで低優先度よりも高いスケジューリング優先度を設定すると、優先度の高いキューが優先度の低いキューよりも優先されます。

• 中低—(QFX10000シリーズスイッチのみ)中低優先度のキューは、WRR(重み付きラウンドロビン)アルゴリズムに基づいてトラフィックを送信し、優先度の低いキューよりも高いスケジューリング優先度を持ちます。

• 中高—(QFX10000シリーズスイッチのみ)中高優先度のキューは、WRR(重み付きラウンドロビン)アルゴリズムに基づいてトラフィックを送信し、中低優先度のキューよりも高いスケジューリング優先度を持ちます。

• 高—(QFX10000シリーズスイッチのみ)優先度の高いキューは、WRR(重み付きラウンドロビン)アルゴリズムに基づいてトラフィックを送信し、中程度から高い優先度のキューよりも高いスケジューリング優先度を持ちます。

• ストリクトハイ—キューを優先度 strict-high 設定できます。絶対優先度の高いキューは、他のすべてのキューよりも優先的に扱われ、他のキューが処理される前に設定されたすべての帯域幅を受け取ります。他のキューは、優先度が最も高いキューが空になるまでトラフィックを送信せず、優先度が最も高いキューが処理された後に残る帯域幅を受信します。優先度が最も高いキューが常に最初に処理されるため、優先度が最も高いキューはポート上の他のキューを枯渇させる可能性があります。他のキューが枯渇しないように、優先度が最も高いキューに割り当てる帯域幅を慎重に検討してください。

注:

QFX10002、QFX10008、QFX10016デバイスでは、設定不可能な超過帯域幅共有の重み1に基づいて、絶対優先度の高いキューが超過帯域幅を共有します。送信レートを超えるストリクトハイプライオリティのトラフィックが受信する実際の余分な帯域幅の量は、余剰帯域幅を消費する他のキューの数と、それらのキューの超過レートによって異なります。

QFX10002-60Cの場合、ストリクトハイキューの過剰なトラフィックは、他の優先度の高い/低いキューを枯渇させます。

デフォルトの優先度(デフォルトではすべてのキューの優先度は低い)を使用する代わりに、キューのスケジューリング優先度を定義すると、スイッチはその優先度を使用してキューからのパケット送信の順序を決定します。スイッチは、ラウンドロビン(RR)スケジューリングを使用して、同じ優先度のキュー間でキュー伝送サービスを仲裁し、厳密な順序で異なるスケジューリング優先度のトラフィックを処理します。スイッチがパケットを送信する順序は次のとおりです。

1. 設定されたキュー送信レート内の優先度が最も高いトラフィック(優先度が最も高いキューでは、送信レートが優先度が最も高いトラフィックとして扱われるトラフィックの量を制限します)。トラフィックが優先度が最も高いキューに到着すると、スイッチは他のキューにサービスを提供する前にそのトラフィックを転送します。

2. 設定されたキューの送信レート内の優先度の高いトラフィック(優先度の高いキューでは、送信レートが最小保証帯域幅を設定します)

3. 設定されたキューの送信レート内の中高優先度のトラフィック(中高優先度のキューでは、送信レートが最小保証帯域幅を設定します)

4. 設定されたキュー送信レート内の中低優先度のトラフィック(中低優先度のキューでは、送信レートが最小保証帯域幅を設定します)

5. 設定されたキュー送信レート内の低優先度トラフィック(低優先度のキューでは、送信レートが最小保証帯域幅を設定します)

6. WRR(Weighted Round-Robin)スケジューリングを使用したキュー送信速度を超えるすべてのトラフィック。キューの送信レートを超えるトラフィックは、過剰なポート帯域幅(ポートが保証された帯域幅要件をすべて満たした後に消費されない帯域幅)をめぐって競合します。スイッチは、設定されたキューの超過レートに基づいて、または超過レートが設定されていない場合は送信レートに基づいて、優先度の低いキューに超過帯域幅を割り当て、重み付けします。スイッチは、設定不可能なハードコードされた重み「1」に基づいて、厳密で優先度の高いキューに余剰帯域幅を割り当て、重み付けします。送信レートを超えるトラフィックが取得する実際の余分な帯域幅の量は、余剰帯域幅を消費する他のキューの数と、それらのキューの重み付けによって異なります。

注:

デフォルトのCoS設定を使用する場合、すべてのキューは優先度の低いキューとなり、WRR(Weighted Round-Robin)アルゴリズムに基づいてトラフィックを送信します。

帯域幅スケジューリング

キュー スケジューラは、ポート帯域幅をキューに割り当てます(スケジューラは転送クラスにマップされ、フォワーディング クラスはキューにマッピングされます)。帯域幅プロファイルは、スケジューラで設定された最小保証帯域幅、最大帯域幅(キューシェーピング)、および超過帯域幅共有プロパティで構成され、通常の伝送期間および輻輳した伝送期間中にキューが消費できるポート帯域幅の量を定義します。

スケジューラは、キューが受信するデータの量と、スケジューラがキューに割り当てる帯域幅の量を比較することで、個々のキューが定義された帯域幅プロファイル内にあるかどうかを定期的に再評価します。受信した量が保証された最小帯域幅量を下回る場合、キューはプロファイル内にあると見なされます。受信した量が保証された最小量よりも大きい場合、キューはプロファイル外です。プロファイル外キューデータは、余分な(過剰な)帯域幅が利用可能な場合にのみ送信されます。それ以外の場合は、バッファー領域が使用可能であればバッファー処理されます。使用可能なバッファー領域がない場合、トラフィックがドロップされる可能性があります。

スイッチには、キューへのポート帯域幅の割り当てを制御できる機能が備わっているので、ポート上のさまざまなタイプのトラフィックの需要を満たすことができます。

• 最小保証帯域幅
• 最大帯域幅(低および高優先度のキューとLAGのレートシェーピング)
• 絶対優先度の高いキューが消費する帯域幅の制限
• 余分な帯域幅の共有(優先度の低いキューと高いキューの超過レート)

スケジューラドロッププロファイルマップ

ドロッププロファイルマップは、ドロッププロファイルをキュースケジューラおよびPLP(パケット損失優先度)に関連付けます。ドロッププロファイルは、キューの充填レベルと、指定されたキューの充填レベルでパケットをドロップする確率の割合に基づいて、混雑期間中にパケットをドロップするしきい値を設定します。塗りつぶしレベルが異なると、ドロッププロファイルによって輻輳期間中にパケットがドロップされる確率が異なります。

分類子は、受信トラフィックを(出力キューにマッピングされた)転送クラスに割り当て、受信トラフィックにPLPを割り当てます。PLPは、低、中高、または高にすることができます。異なるPLPを持つトラフィックを同じ転送クラスに分類することで、転送クラス内のトラフィックの扱いを差別化することができます。

ドロッププロファイルマップでは、PLPごとに異なるドロッププロファイルを設定し、ドロッププロファイルをキュースケジューラに関連付ける(マップする)ことができます。スケジューラマップは、キュースケジューラを転送クラス(出力キュー)にマッピングします。転送クラスに分類されたトラフィックは、ドロッププロファイルマップがキュースケジューラに関連付けられるドロッププロファイルで定義されたドロップ特性を使用します。トラフィックが使用するドロッププロファイルは、分類子がトラフィックに割り当てるPLPによって異なります。(PLPごとに、異なるドロッププロファイルを転送クラスにマッピングできます。)

要約すると:

• 分類子がトラフィックを転送クラスに割り当てるとき、分類子は3つのPLP(低、中高、高)のいずれかを受信トラフィックに割り当てます。

• ドロッププロファイルは、さまざまなキュー充填レベルでパケットドロップのしきい値を設定します。

• ドロッププロファイルマップは、ドロッププロファイルを各PLPに関連付け、ドロッププロファイルをスケジューラにマッピングします。

• スケジューラは、マップスケジューラを転送クラスにマッピングし、転送クラスは出力キューにマッピングされます。転送クラスにマッピングされたスケジューラは、ドロッププロファイルマッピングを含む、転送クラスにマッピングされた出力キューのCoS特性を決定します。

スケジューラマップをインターフェイスに関連付けて、そのインターフェイス上のスケジューラにマッピングされた転送クラスのトラフィックにドロッププロファイルやその他のスケジューラ要素を適用します。

バッファサイズ

QFX10000スイッチでは、バッファサイズとは、バッファが足りなくなりパケットがドロップし始める前の輻輳期間中に、キューがパケットの送信を継続するために使用できるポート帯域幅のミリ秒単位の時間です。

スイッチは、ポート上のすべてのキューに対して、合計(結合)バッファー領域を最大100ミリ秒まで使用できます。1%として設定されたバッファサイズは、1ミリ秒のバッファ使用量に相当します。15%のバッファサイズ(ベストエフォートとネットワーク制御キューのデフォルト値)は、15ミリ秒のバッファ使用量に相当します。

スイッチのバッファー サイズの合計は 4 GB です。40ギガビットポートは、最大500MBのバッファー領域を使用できます。これは、40ギガビットポートの100ミリ秒のポート帯域幅に相当します。10ギガビットポートは、最大125MBのバッファー領域を使用できます。これは、10ギガビットポート上の100ミリ秒のポート帯域幅に相当します。ポート上の8つの出力キューの合計バッファサイズは100%を超えることはできません。これは、ポートで使用可能なバッファの合計100ミリ秒に相当します。どのキューでも使用できるバッファー領域の最大量は 100 ミリ秒(100% のバッファー サイズ構成に相当)ですが、1 つのキューがバッファーをすべて使用した場合、他のキューはバッファー領域を受け取りません。

最小バッファ割り当てはないため、キューのバッファサイズをゼロ(0)に設定できます。ただし、PFCがロスレストランスポートをサポートするようにしているキューでは、最低5ミリ秒(最小バッファサイズ5%)を割り当てることをお勧めします。2つのデフォルトのロスレスキュー、fcoeとno-lossのデフォルトバッファサイズ値は35ミリ秒(35%)です。

注:

buffer-size を設定せず、キュー スケジューラを明示的に設定しない場合、デフォルトの buffer-size がキューのデフォルトの送信レートになります。キュースケジューラを明示的に設定した場合、デフォルトのバッファ割り当ては使用されません。キュースケジューラを明示的に設定する場合、キューの合計バッファサイズが100%(100ミリ秒)を超えないことに留意して、スケジューラ内の各キューのバッファサイズを設定します。

デフォルト設定を使用しない場合は、次の2つの方法のいずれかでキューバッファサイズを明示的に設定できます。

• パーセンテージとして—キューがスケジューラにマッピングされ、スケジューラがポートにマッピングされている場合、キューは指定された割合の専用ポートバッファを受け取ります。

• 残りとして—ポートが明示的なパーセンテージバッファサイズ設定を持つキューにサービスを提供した後、残りのポート専用バッファ領域は、スケジューラが接続されている他のキューに均等に分割されます。(デフォルトまたは明示的なスケジューラがないということは、キューに専用のバッファー割り当てがないことを意味します)。スケジューラを設定し、バッファーサイズをパーセンテージで指定しない場合、 残り がデフォルト設定になります。

キューバッファの割り当ては動的で、必要に応じてポート間で共有されます。ただし、キューは、設定されたバッファー領域を超えて使用することはできません。例えば、デフォルトのCoS設定を使用している場合、ベストエフォートキューのデフォルトの送信レートは15%であるため、ベストエフォートキューは最大15ミリ秒のバッファー領域を受け取ります。

スイッチで輻輳が発生した場合、キューは 4 GB のバッファー領域の 90% が消費されるまで、完全なバッファ割り当てを受け取り続けます。バッファー領域の 90% が使用されている場合、キューごとのポートごとのバッファー領域の量は、各キューに設定されたバッファーサイズに比例して減少します。消費されるバッファー領域の割合が90%を超えると、ポートごと、キューごとのバッファー領域の量は減少し続けます。

40ギガビットポートでは、合計バッファが4GBであり、ポートが使用できる最大バッファが500MBであるため、最大7つの40ギガビットポートが割り当てられた100ミリ秒のバッファ領域をフルに消費できます。ただし、8 番目の 40 ギガビット ポートに 500 MB のバッファ領域が必要な場合、バッファ消費量が 90% を超えるため、バッファ割り当ては比例して減少します。

10ギガビットポートでは、合計バッファが4GBで、ポートが使用できる最大バッファが125MBであるため、最大28個の10ギガビットポートが割り当てられた100ミリ秒のバッファ領域をフルに消費できます。ただし、29番目の10ギガビットポートが125MBのバッファ領域全体を必要とする場合、バッファ消費量が90%を超えるため、バッファ割り当ては比例して減少します。

明示的な輻輳通知

ECNにより、TCP/IPベースのネットワーク上の2つのエンドポイント間でエンドツーエンドの輻輳通知が可能になります。2つのエンドポイントは、ECN対応の送信者とECN対応の受信者です。ECNが正常に動作するためには、両方のエンドポイントとエンドポイント間のすべての中間デバイスでECNを有効にする必要があります。ECNをサポートしていない伝送経路内のデバイスは、エンドツーエンドのECN機能を中断します。ECNは、パケットをドロップすることなく、輻輳が解消されるまで送信デバイスに伝送速度を下げさせることで、パケットの損失と遅延を削減することを目的として、ネットワークに輻輳を通知します。

ECNはデフォルトで無効になっています。通常、ECN はベストエフォート トラフィックを処理するキューでのみ有効にします。他のトラフィック タイプでは輻輳通知の方法が異なるためです。ロスレス トラフィックは優先度ベースのフロー制御(PFC)を使用し、厳密に優先度の高いトラフィックは、設定されたレートまで必要なすべてのポート帯域幅を受信します( 優先度のスケジューリングを参照)。

スケジューラマップ

スケジューラマップは、転送クラスをキュースケジューラにマッピングします。スケジューラを設定した後、スケジューラマップに含め、インターフェイスにスケジューラマップを適用して、設定されたキュースケジューリングを実装する必要があります。