?1.引言

全國(guó)性金融行業(yè)各地分支機(jī)構(gòu)通過(guò)租用廣域網(wǎng)專線連接總部數(shù)據(jù)中心，承載著如聯(lián)機(jī)交易類生產(chǎn)系統(tǒng)、智能柜員、客服語(yǔ)音、協(xié)同辦公、即時(shí)通訊、文件傳輸?shù)确N類繁多的業(yè)務(wù)，而不同業(yè)務(wù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能的要求有所不同。默認(rèn)的網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)則是先進(jìn)先出、盡力而為，如果不加以區(qū)分的對(duì)所有業(yè)務(wù)同等處理，就容易導(dǎo)致在業(yè)務(wù)高峰期因網(wǎng)絡(luò)擁塞，重要生產(chǎn)業(yè)務(wù)得不到端到端的網(wǎng)絡(luò)性能保障，對(duì)用戶體驗(yàn)產(chǎn)生不良影響。所以在廣域網(wǎng)部署區(qū)分服務(wù)的QoS技術(shù)，是十分必要的。

QoS是Quality of Service（服務(wù)質(zhì)量）的簡(jiǎn)稱，其目的是針對(duì)各種不同業(yè)務(wù)需求，為其提供端到端的服務(wù)質(zhì)量保證。

2.QoS基本概念

QoS采用如下參數(shù)（網(wǎng)絡(luò)特性）作為度量，為關(guān)鍵業(yè)務(wù)提供服務(wù)質(zhì)量保證，使其獲得可預(yù)期的服務(wù)水平。

• 帶寬（吞吐量）
• 時(shí)延
• 抖動(dòng)（時(shí)延變化）
• 丟包率

2.1帶寬

帶寬（Bandwidth）也稱為吞吐量（throughput），是指在單位時(shí)間內(nèi)（1s），從網(wǎng)絡(luò)一端到另一端的傳輸?shù)淖畲髷?shù)據(jù)位數(shù)，也可以理解為網(wǎng)絡(luò)的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間特定數(shù)據(jù)流的平均速率。帶寬的單位是比特/秒（bit/s，簡(jiǎn)寫為bps）。

帶寬可以用城市的供水管網(wǎng)做比喻，來(lái)幫助理解它的含義：供水管道的直徑好比是帶寬，水就好比是網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，管道的直徑越大也就擁有更大的給排水能力，即帶寬越大傳輸數(shù)據(jù)的能力越大。

 圖1

隨著金融業(yè)的快速發(fā)展，業(yè)務(wù)流量也隨之激增，對(duì)網(wǎng)絡(luò)傳輸能力的要求也越來(lái)越高。適應(yīng)業(yè)務(wù)發(fā)展的最好辦法當(dāng)然是增加網(wǎng)絡(luò)線路的帶寬。但由于跨地域長(zhǎng)途廣域網(wǎng)帶寬資費(fèi)昂貴，從運(yùn)營(yíng)、維護(hù)的成本考慮，不可能無(wú)限擴(kuò)充網(wǎng)絡(luò)帶寬。所以這就要求網(wǎng)絡(luò)維護(hù)人員充分利用有限的廣域網(wǎng)帶寬線路資源，確保各項(xiàng)業(yè)務(wù)流量都能得到正常高效網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)。

2.2時(shí)延

時(shí)延（Latency）也叫延遲，是指一個(gè)報(bào)文或分組從網(wǎng)絡(luò)的一端發(fā)送到另一端所需要的時(shí)間。以語(yǔ)音傳輸為例，時(shí)延是指從說(shuō)話者開始說(shuō)話到對(duì)方聽到所說(shuō)內(nèi)容的時(shí)間。若時(shí)延太大，會(huì)引起聲音不連貫或破碎。

通常途徑網(wǎng)絡(luò)上各個(gè)節(jié)點(diǎn)都會(huì)引發(fā)延遲，有些點(diǎn)引發(fā)的延遲非常少，因此在實(shí)際環(huán)境中我們可以將其忽略不計(jì)；有些延遲就比較大，需要引起我們的重視。網(wǎng)絡(luò)中的延遲主要有以下幾類：

轉(zhuǎn)發(fā)/處理延遲：指從路由器（或交換機(jī)）完全接收到一個(gè)數(shù)據(jù)包，到將它放入輸出隊(duì)列之間的處理時(shí)間。不同型號(hào)設(shè)備的內(nèi)部處理能力各不相同，但在整體延遲預(yù)算的計(jì)算中，轉(zhuǎn)發(fā)/處理延遲通常都是小到可以忽略不計(jì)的部分。

 隊(duì)列延遲：隊(duì)列延遲是指發(fā)生在路由器設(shè)備內(nèi)部，數(shù)據(jù)包在等待設(shè)備優(yōu)先發(fā)送隊(duì)列中的其它數(shù)據(jù)包的時(shí)間。以做核酸檢測(cè)的例子來(lái)說(shuō)，事實(shí)上核酸咽拭子檢測(cè)時(shí)間較短，但是檢測(cè)的人多了就會(huì)發(fā)生排隊(duì)的現(xiàn)象，所以隊(duì)列延遲可以理解為在做核酸檢測(cè)的時(shí)候，由于人多導(dǎo)致排隊(duì)等待的時(shí)間長(zhǎng)，那么這個(gè)等待從排隊(duì)開始到開始做核酸的時(shí)間可以理解為隊(duì)列時(shí)延。從路由器角度來(lái)看，通常隊(duì)列延遲只是路由器的輸出隊(duì)列，因?yàn)槁酚善髦械妮斎肱抨?duì)通常是忽略不計(jì)的。然而，排隊(duì)的時(shí)間也可以達(dá)到上百毫秒或更長(zhǎng)。

串行化延遲：指設(shè)備的物理接口對(duì)數(shù)據(jù)包中的比特進(jìn)行編碼的時(shí)間。若鏈路速度較快，將比特編碼到鏈路上的速度就比較快；若鏈路速度較慢，就會(huì)花費(fèi)更多的時(shí)間來(lái)將比特編碼到鏈路上。同樣地，相對(duì)于較大的數(shù)據(jù)包，將較小數(shù)據(jù)包中的比特編碼到鏈路上的時(shí)間就更短?？梢允褂萌缦鹿絹?lái)計(jì)算數(shù)據(jù)包的串行化延遲：發(fā)送的比特/鏈路速度 。

傳輸延遲：指數(shù)據(jù)包在線纜上從一端到達(dá)另一端所花費(fèi)的時(shí)間。電接口和光接口的傳播速度接近光速，唯一會(huì)影響傳輸延遲的因素是鏈路長(zhǎng)度。所以在實(shí)際中，常見的局域網(wǎng)鏈路傳輸延遲可以忽略不計(jì)，而達(dá)到幾百公里甚至幾千公里的廣域網(wǎng)傳輸延遲就成為整體延遲中不可忽視的一部分了。

圖2

2.3抖動(dòng)

抖動(dòng)（Jitter)，即時(shí)延變化，是指同一業(yè)務(wù)流中不同分組所經(jīng)歷的不同延遲。在數(shù)據(jù)包網(wǎng)絡(luò)中，延遲的組成多種多樣，因此抖動(dòng)總是存在的，但問題是抖動(dòng)是否會(huì)嚴(yán)重到降低應(yīng)用的服務(wù)質(zhì)量。

通常來(lái)說(shuō)，數(shù)據(jù)應(yīng)用都會(huì)遇到一些抖動(dòng)，但并不會(huì)降低服務(wù)質(zhì)量。而某些業(yè)務(wù)類型，特別是音視頻等實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)對(duì)抖動(dòng)的容忍度是很低的，分組到達(dá)時(shí)間的差異將在語(yǔ)音中造成斷續(xù)。

2.4丟包率

丟包（Loss）是指數(shù)據(jù)包丟失，造成丟包的因素有多種，如設(shè)備硬件故障、線路故障、網(wǎng)絡(luò)擁塞、幀校驗(yàn)序列（FCS）失敗等等。

少量的丟包對(duì)業(yè)務(wù)的影響并不大，例如，在語(yǔ)音傳輸中，丟失一個(gè)比特或分組的信息，通話雙方可能注意不到，或不影響意思的理解。使用傳輸控制協(xié)議（TCP）傳送數(shù)據(jù)也能處理少量的丟包，因?yàn)門CP允許丟失的信息重發(fā)。但大量的丟包會(huì)影響傳輸效率。所以，QoS需要關(guān)注丟包的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)--丟包率。

丟包率是指在網(wǎng)絡(luò)傳輸過(guò)程中丟失報(bào)文占傳輸報(bào)文的百分比。

3.QoS應(yīng)用部署

由于不同的終端用戶（業(yè)務(wù)）流量對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能的要求有所不同，且金融行業(yè)對(duì)不同業(yè)務(wù)有自己的關(guān)注級(jí)別，所以參考以上兩方面，可以在廣域網(wǎng)進(jìn)行如下QoS部署：

首先將所有業(yè)務(wù)流量進(jìn)行分類，主要分為客服語(yǔ)音（audio）、關(guān)鍵生產(chǎn)（critical）、一般生產(chǎn)（product）、視頻（video）、辦公（office）、其他業(yè)務(wù)（other）等。

然后對(duì)每一類業(yè)務(wù)流量進(jìn)行相應(yīng)的QoS處理。?

3.1客服語(yǔ)音業(yè)務(wù)

由于語(yǔ)音業(yè)務(wù)對(duì)時(shí)延和抖動(dòng)的容忍度很低，即要求一致的低延遲；同時(shí)語(yǔ)音客服在金融業(yè)務(wù)的重要性等級(jí)序列中，也是屬于最高的級(jí)別。于是將客服語(yǔ)音業(yè)務(wù)流量（audio）的隊(duì)列調(diào)度優(yōu)先級(jí)設(shè)置為最優(yōu)先。這樣就能保證客服語(yǔ)音流量總是優(yōu)先得到轉(zhuǎn)發(fā)，受帶寬的影響降到最小，在可控制的范圍內(nèi)將時(shí)延和抖動(dòng)始終保持在最低水平。

雖然客服語(yǔ)音業(yè)務(wù)非常重要，其隊(duì)列調(diào)度優(yōu)先級(jí)設(shè)置為最優(yōu)先，如果在特殊情況下該業(yè)務(wù)流量非常大，占據(jù)全部帶寬資源，就會(huì)導(dǎo)致其他業(yè)務(wù)因分配不到帶寬資源而出現(xiàn)集體中斷，顯然這也是不合理的。于是還需要對(duì)客服語(yǔ)音業(yè)務(wù)流量進(jìn)行一定的限速。

所以對(duì)客服語(yǔ)音業(yè)務(wù)可以進(jìn)行如下的QoS處理：隊(duì)列調(diào)度使用PQ（Priority Queue，優(yōu)先級(jí)隊(duì)列），并根據(jù)正常需要的速率，進(jìn)行最大帶寬限速。

3.2關(guān)鍵生產(chǎn)和一般生產(chǎn)業(yè)務(wù)

聯(lián)機(jī)交易類生產(chǎn)屬于關(guān)鍵生產(chǎn)業(yè)務(wù)，對(duì)帶寬和丟包率有較高要求。于是將關(guān)鍵生產(chǎn)業(yè)務(wù)流量（critical）進(jìn)行重點(diǎn)QoS帶寬保障，確保關(guān)鍵生產(chǎn)業(yè)務(wù)流量始終都能享有足夠的帶寬來(lái)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，不至于因網(wǎng)絡(luò)擁塞而產(chǎn)生大量丟包。在實(shí)際部署時(shí)，我們還可以將關(guān)鍵生產(chǎn)業(yè)務(wù)細(xì)分成具體的幾類重要業(yè)務(wù)。

一般生產(chǎn)業(yè)務(wù)是重要性僅低于關(guān)鍵生產(chǎn)的業(yè)務(wù)，所以也要進(jìn)行一定QoS帶寬保障，其保障的帶寬比例略低于關(guān)鍵生產(chǎn)。

3.3視頻業(yè)務(wù)

視頻業(yè)務(wù)主要指視頻會(huì)議業(yè)務(wù)，視頻會(huì)議需要一致的低延遲和高吞吐量，所以對(duì)視頻業(yè)務(wù)量流量（video）也需要進(jìn)行一定QoS帶寬保障，同時(shí)借助路由選路策略，將視頻業(yè)務(wù)流量的廣域網(wǎng)專線主選線路設(shè)置為第三條線路（生產(chǎn)主線和辦公主線的備份線路），與生產(chǎn)、辦公業(yè)務(wù)流量分流，能充分利用多條廣域網(wǎng)專線的帶寬資源。

3.4辦公業(yè)務(wù)

辦公業(yè)務(wù)種類較多，總體分配一定QoS帶寬保障，同時(shí)借助路由選路策略，將辦公業(yè)務(wù)流量（office）的廣域網(wǎng)專線主選線路設(shè)置為第二條線路（生產(chǎn)主線和視頻主線的備份線路），與生產(chǎn)、視頻業(yè)務(wù)流量分流，能充分利用多條廣域網(wǎng)專線的帶寬資源。

3.5其他業(yè)務(wù)

其他業(yè)務(wù)是指未明確分類的剩余業(yè)務(wù)流量（other），業(yè)務(wù)重要性等級(jí)相對(duì)較低，為保證所有種類的業(yè)務(wù)流量都有被轉(zhuǎn)發(fā)的機(jī)會(huì)，仍然對(duì)其他業(yè)務(wù)流量（other）給予相對(duì)較低比例的QoS帶寬保障。

3.6QoS部署匯總

綜上所述，我們可以對(duì)金融業(yè)務(wù)進(jìn)行如下QoS應(yīng)用部署。

表1

?

圖3

4.小結(jié)

隨著業(yè)務(wù)的發(fā)展，QoS策略也需要?jiǎng)討B(tài)優(yōu)化。傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)基于分布式的協(xié)議實(shí)現(xiàn)，配置過(guò)程采用逐跳配置的形式，必然導(dǎo)致QoS策略部署及優(yōu)化調(diào)整操作復(fù)雜，且容易出現(xiàn)差錯(cuò)?；赟DN技術(shù)的廣域網(wǎng)，能夠借助SDN自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)配置的特性，使QoS策略部署更加靈活敏捷；能夠收集更加精確的全局網(wǎng)絡(luò)流量狀態(tài)信息，例如傳輸延遲，帶寬，丟包率，使QoS網(wǎng)絡(luò)流量調(diào)度更加精確；能夠從全局網(wǎng)絡(luò)視圖對(duì)所有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備以及全網(wǎng)流量集中管控，保障全網(wǎng)QoS策略的一致性。總之，在金融行業(yè)的廣域網(wǎng)中通過(guò)配置QoS策略，對(duì)網(wǎng)絡(luò)流量進(jìn)行調(diào)控，避免并管理網(wǎng)絡(luò)擁塞，減少報(bào)文的丟失率，為不同的業(yè)務(wù)（語(yǔ)音、視頻、數(shù)據(jù)等）提供差分服務(wù)，保障重要生產(chǎn)業(yè)務(wù)穩(wěn)定運(yùn)行。

網(wǎng)絡(luò)并非生來(lái)如此，隨著技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用場(chǎng)景變化，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)也在迭代演進(jìn)，最終構(gòu)成可靠穩(wěn)健的數(shù)字經(jīng)濟(jì)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施底座。在此其中，我們通過(guò)剖析各類網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景，為大家展現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)原來(lái)如此。?