流量监管与流量整形技术详解
2026/6/16 12:40:48 网站建设 项目流程

流量监管与流量整形技术详解

概述

流量监管和流量整形是一类通过对流量规格的监督来限制流量及其资源使用的流控策略。简单来说,就是流量限速


一、流量监管技术

1.1 优点

  • 可实现对不同类别的报文分别进行限速
  • 不需要缓存资源,时延小

1.2 缺点

  • 当链路空闲时,造成带宽浪费
  • 丢弃的流量可能需要进行重传,带来比较高的丢包率
  • 抗突发流量能力弱

1.3 应用特点

  • 通常在靠近需要限速入方向配置流量监管,限制总流量的同时保证各类流量的最低带宽
  • 可以配置在出方向,也可以配置在入方向
  • 超额的流量将会直接丢弃,具有比较高的丢包率
  • 可以根据接口限速,也可以根据MQC流策略来限速

二、流量整形技术

2.1 优点

  • 可实现对不同报文分别进行限速
  • 缓冲机制可减少带宽浪费,减少流量重传
  • 丢包量少,抗突发能力强

2.2 缺点

  • 可能会增加延迟
  • 需要缓存资源

2.3 应用特点

  • 只能在设备的出接口运用
  • 引入缓存机制,以额定的流量向外发送数据
  • 超额的流量将会缓存起来,按约定的速率往外释放流量
  • 减少了丢包率,增加了流量的平稳性
  • 缓存满了依然会丢包,只是相对来说减少了丢包率

2.4 为什么流量整形只运用在出接口方向?

方向说明
出接口方向对下游设备发送的流量起到平滑平稳的控制作用
入接口方向是对设备CPU本身做限速整形,没有必要,因为设备的处理速度本身就非常快

三、流量监管和流量整形的区别

对比项流量监管(CAR)流量整形(GTS)
核心技术都采用令牌桶技术控制流量都采用令牌桶技术控制流量
对超限流量处理直接丢弃缓存后按约定速率发送
丢包率较高较低
延迟可能增加
缓存需求不需要需要
抗突发能力

核心区别:流量监管对超过流量限制的报文进行丢弃;而流量整形则将超过流量限制的报文缓存在队列中,通过约定的速率往外释放流量。


四、令牌桶技术(Token Bucket)

4.1 单速单桶

关键参数
参数全称说明
CIRCommitted Information Rate(承诺信息速率)向C桶中投放令牌的速率,表示C桶允许传输或转发报文的平均速率
CBSCommitted Burst Size(承诺突发尺寸)C桶的容量,表示C桶瞬间能够通过的承诺突发流量

注意

  • CBS > CIR时,才可能有突发流量
  • CBS = CIR时,无法通过突发流量
工作流程
  • TC:表示C桶中的令牌数量
  • B:表示到达报文的大小

令牌投放规则

  • 系统按照CIR速率向C桶中投放令牌
  • 当 TC < CBS 时,令牌数增加
  • 当 TC ≥ CBS 时,令牌数不增加

报文处理规则

条件标记处理令牌变化
B ≤ Tc绿色报文通过Tc 减少 B
B > Tc红色报文丢弃Tc 不减少

特点:单速单桶不允许有突发流量


4.2 单速双桶

关键参数
参数全称说明
CIRCommitted Information Rate(承诺信息速率)向C桶中投放令牌的速率
CBSCommitted Burst Size(承诺突发尺寸)C桶的容量
EBSExcess Burst Size(超额突发尺寸)E桶的容量,表示E桶瞬间能够通过的超出突发流量
工作流程
  • Tc:表示C桶中的令牌数量
  • Te:表示E桶中的令牌数量
  • B:表示到达报文的大小

令牌投放规则

条件操作
Tc < CBSC桶增加令牌
Tc = CBS 且 Te < EBSE桶增加令牌
Tc = CBS 且 Te = EBS都不增加

报文处理规则

条件标记处理令牌变化
B ≤ Tc绿色报文通过Tc 减少 B
Tc < B ≤ Te黄色报文通过Te 减少 B
Te < B红色报文丢弃Tc、Te 都不减少

4.3 双速双桶

关键参数
参数全称说明
CIRCommitted Information Rate(承诺信息速率)向C桶中投放令牌的速率
CBSCommitted Burst Size(承诺突发尺寸)C桶的容量
PIRPeak Information Rate(峰值信息速率)向P桶中投放令牌的速率,PIR必须大于CIR
PBSPeak Burst Size(峰值突发尺寸)P桶的容量
工作流程
  • Tc:表示C桶中的令牌数量
  • Tp:表示P桶中的令牌数量
  • B:表示到达报文的大小

令牌投放规则

  • 系统按照PIR速率向P桶中投放令牌
  • 系统按照CIR速率向C桶中投放令牌
  • 当 Tp < PBS 时,P桶令牌数增加
  • 当 Tc < CBS 时,C桶令牌数增加

报文处理规则

条件标记处理令牌变化
B > Tp红色报文丢弃Tc、Tp 都不减少
Tc < B ≤ Tp黄色报文通过Tp 减少 B
B ≤ Tc绿色报文通过Tp、Tc 都减少 B

4.4 三种令牌桶模式的关系

条件效果
单速双桶模式中,EBS = 0效果与单速单桶相同
双速双桶模式中,PIR = CIR效果与单速单桶相同

4.5 令牌桶总结

单速单桶
  • CIR:承诺信息速率,C桶允许传输或转发报文的平均速率
  • CBS:C桶的最大容量,承诺突发尺寸
  • CBS > CIR时,才有可能允许突发流量
  • 令牌按CIR速率投放,CBS满了后多余令牌被丢弃
  • 报文 ≤ 令牌 → 绿色通过,减少令牌
  • 报文 > 令牌 → 红色丢弃,令牌不减少
单速双桶
  • 在单速单桶基础上增加EBS(E桶容量)
  • 闲置带宽产生的令牌超过CBS时,放入E桶
  • 报文 ≤ C桶令牌 → 绿色通过,减少C桶令牌
  • C桶令牌 < 报文 ≤ E桶令牌 → 黄色通过,减少E桶令牌
  • 报文 > E桶令牌 → 红色丢弃,令牌不减少
双速双桶
  • 增加PIR(峰值速率)和PBS(P桶容量)
  • 按CIR速率向C桶投递令牌,按PIR速率向P桶投递令牌
  • 报文 > P桶令牌 → 红色丢弃
  • C桶令牌 < 报文 ≤ P桶令牌 → 黄色通过,减少P桶令牌
  • 报文 ≤ C桶令牌 → 绿色通过,减少P桶和C桶令牌

五、配置方法

5.1 流量整形配置

配置方式说明
基于接口的流量整形直接在接口上配置整形参数
基于接口的自适应流量整形根据网络状况动态调整整形参数
基于队列的流量整形对特定队列进行整形
基于MQC实现流量整形使用模块化QoS命令行配置
基于MQC实现自适应流量整形MQC方式配置自适应整形

5.2 流量监管配置

配置方式说明
基于接口的流量监管直接在接口上配置监管参数
基于MQC的流量监管使用模块化QoS命令行配置

六、为什么整形使用的是单速单桶?

问题说明
整形的目的让下游设备平缓地接收自己发送的流量
单速单桶特点不允许突发流量,输出平滑
双桶模式特点允许突发流量输出
结论如果使用双桶模式,将允许突发流量从接口发出,与整形的意义相违背

因此,流量整形通常采用单速单桶令牌桶机制,以确保输出流量的平滑性。


七、核心要点总结

技术核心特点适用方向丢包情况延迟情况
流量监管(CAR)直接丢弃超限流量入方向/出方向
流量整形(GTS)缓存超限流量仅出方向可能增加
令牌桶模式特点适用场景
单速单桶不允许突发,输出平滑流量整形
单速双桶允许一定突发(黄色报文)流量监管
双速双桶区分承诺速率和峰值速率精细化流量监管

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