LLQ QoS: как настроить механизм организации очередей с низкой задержкой в Cisco IOS

Рассмотрим, как настроить LLQ (Low Latency Queuing) механизм организации очередей с низкой задержкой на маршрутизаторе Cisco. Функция LLQ определяет строгий порядок формирования очередей по приоритетам PQ (priority queuing) для CBWFQ. Строгий порядок формирования очередей PQ позволяет отправлять чувствительные к задержке данные, например, голос, перед пакетами в других очередях. LLQ обеспечивает формирование очередей по приоритетам для CBWFQ (LLQ = PQ + CBWFQ), уменьшая джиттер (колебания задержки) в сеансах голосовой связи. Настройка CBWFQ (QoS) на маршрутизаторе Cisco, рассмотрена в этой статье.

В примере ниже изображены очереди №2, №3 и №4, которые присоединены к планировщику CBWFQ. Однако очередь №1 присоединена к планировщику LLQ и обходит CBWFQ. В результате она приобретает приоритет над остальными потоками трафика:

Содержание:

1. Топология
2. Задачи
   1. Настройки маршрутизатора R1
   2. Настройки маршрутизатора R2
   3. Настройки компьютера РС1
   4. Настройки компьютера РС2
3. Настройка LLQ
4. Проверка механизма
5. Выводы

Топология

Исследуемая топология состоит из двух маршрутизаторов (Cisco 1941 с образом Cisco IOS Release 15.2 IP Base) и двух РС. Допускается использование других моделей маршрутизаторов и версий программного обеспечения Cisco IOS. В зависимости от модели маршрутизатора и версии программного обеспечения Cisco IOS, доступные команды и полученные результаты могут отличаться от показанных в этой статье.

Схема топологии следующая:

Задачи

1. Базовые настройки
2. Применение очередей с низкой задержкой
3. Анализ выходных данных

Настройки маршрутизатора R1

hostname R1
no ip domain-lookup
line con 0
exec-timeout 0 0
logging synchronous
!
interface s0/0/0
ip address 192.168.10.1 255.255.255.0
no shutdown
!
interface g0/1
ip address 192.168.20.1 255.255.255.0
no shutdown
!
ip route 192.168.30.0 255.255.255.0 serial0/0/0
!
enable secret cisco
!
line vty 0 4
exec-timeout 0 0
transport input all
password cisco
login
!
end

Настройки маршрутизатора R2

hostname R2
no ip domain-lookup
line con 0
exec-timeout 0 0
logging synchronous
!
interface s0/0/0
ip address 192.168.10.2 255.255.255.0
no shutdown
!
interface g0/1
ip address 192.168.30.1 255.255.255.0
no shutdown
!
ip route 192.168.20.0 255.255.255.0 serial0/0/0
!
enable secret cisco
!
line vty 0 4
exec-timeout 0 0
transport input all
password cisco
login
!
end

Настройки компьютера РС1

IP address — 192.168.20.2
Subnet mask — 255.255.255.0
Default Gateway — 192.168.20.1

Настройки компьютера РС2

IP address — 192.168.30.2
Subnet mask — 255.255.255.0
Default Gateway — 192.168.30.1

Настройка LLQ

Для начала на маршрутизаторе R2 установим ограничение по скорости и пропускной способности:

interface Serial 0/0/0
clock rate 128000
bandwidth 128

Далее необходимо создать карты классов с соответствием на списки контроля доступа ACL, чтобы промаркировать два потока трафика. Голосовой трафик попадёт в приоритетную очередь, второй трафик будет обслуживаться CBWFQ:

access-list 100 permit udp any any eq 2000
access-list 101 permit udp any any eq 3000

class-map VOICE
match access-group 100
exit
class-map DATA
match access-group 101

Теперь создаём карту политик и устанавливаем PQ для карты классов голосового трафика:

policy-map LLQ
class VOICE
priority ?
<1-2000000> Kilo Bits per second
level Multi-Level Priority Queue
percent % of total bandwidth
<cr>

priority 50
exit

Примечание: При настройке приоритета могут быть доступны две или три опции, в зависимости от оборудования. Можно настроить очередь по приоритету для определенной скорости передачи в килобитах в секунду (kbps) или в процентах от пропускной способности (percent % of total bandwidth). Третья опция на маршрутизаторе — это многоуровневая очередь с приоритетами (Multi-Level Priority Queue). Большинство маршрутизаторов допускают только одну приоритетную очередь.

Для трафика DATA настроим гарантированную пропускную способность:

class DATA
bandwidth percent 20
exit

Не менее важное действие — активация карты политик на интерфейсе Serial 0/0/0 маршрутизатора R2:

interface Serial 0/0/0
service-policy output LLQ

Проверка механизма

Для дальнейшего шага, а именно генерации трафика с РС1 на РС2, используем программное обеспечение D-ITG. Distributed Internet Traffic Generator — это платформа, способная генерировать трафик на уровне пакетов. ПО поддерживает генерацию трафика IPv4 и IPv6 и может генерировать трафик на сетевом, транспортном и прикладном уровнях.

Примечание: Чтобы очистить предыдущие записи policy-map, используйте команду clear counters (interface), для очистки записей ACL — clear access-lists counters.

На РС1 генерируем 3 потока UDP трафика со следующими заданными параметрами:

-a 192.168.30.2 -rp 2000 -C 40 -c 100 -t 30000
-a 192.168.30.2 -rp 3000 -C 40 -c 100 -t 30000
-a 192.168.30.2 -rp 4000 -C 40 -c 100 -t 30000

На РС2 анализируем выходные данные:

Порт получателя 2000, пропускная способность 32 Кбит/с:

Flow number: 1
From 192.168.20.2:52823
To 192.168.30.2:2000
----------------------------------------------------------
Total time = 29.980000 s
Total packets = 1200
Minimum delay = -1.586000 s
Maximum delay = -1.548000 s
Average delay = -1.570692 s
Average jitter = 0.006470 s
Delay standard deviation = 0.006031 s
Bytes received = 120000
Average bitrate = 32.021348 Kbit/s
Average packet rate = 40.026684 pkt/s
Packets dropped = 0 (0.00 %)
Average loss-burst size = 0.000000 pkt

Порт получателя 3000, пропускная способность 32 Кбит/с:

Flow number: 2
From 192.168.20.2:52824
To 192.168.30.2:3000
----------------------------------------------------------
Total time = 31.671000 s
Total packets = 811
Minimum delay = -1.551000 s
Maximum delay = 1.295000 s
Average delay = 0.772264 s
Average jitter = 0.026654 s
Delay standard deviation = 0.636191 s
Bytes received = 81100
Average bitrate = 20.485618 Kbit/s
Average packet rate = 25.607022 pkt/s
Packets dropped = 389 (32.42 %)
Average loss-burst size = 6.824561 pkt

Порт получателя 4000, пропускная способность 32 Кбит/с:

Flow number: 3
From 192.168.20.2:52822
To 192.168.30.2:4000
----------------------------------------------------------
Total time = 30.542000 s
Total packets = 876
Minimum delay = -1.532000 s
Maximum delay = -0.444000 s
Average delay = -0.710066 s
Average jitter = 0.024818 s
Delay standard deviation = 0.140271 s
Bytes received = 87600
Average bitrate = 22.945452 Kbit/s
Average packet rate = 28.681815 pkt/s
Packets dropped = 324 (27.00 %)
Average loss-burst size = 4.101266 pkt

Также проверим настройку на R2 с помощью команды show policy-map:

show policy-map interface Serial0/0/0
Serial0/0/0

Service-policy output: LLQ

queue stats for all priority classes:
Queueing
queue limit 64 packets
(queue depth/total drops/no-buffer drops) 0/0/0
(pkts output/bytes output) 1200/158400

Class-map: VOICE (match-all)
1200 packets, 158400 bytes
5 minute offered rate 0000 bps, drop rate 0000 bps
Match: access-group 100
Priority: 50 kbps, burst bytes 1500, b/w exceed drops: 0

Class-map: DATA (match-all)
1200 packets, 158400 bytes
5 minute offered rate 0000 bps, drop rate 0000 bps
Match: access-group 101
Queueing
queue limit 64 packets
(queue depth/total drops/no-buffer drops) 0/389/0
(pkts output/bytes output) 811/107052
bandwidth 20% (25 kbps)

Class-map: class-default (match-any)
370062 packets, 21485469 bytes
5 minute offered rate 29000 bps, drop rate 0000 bps
Match: any

queue limit 64 packets
(queue depth/total drops/no-buffer drops) 0/461/0
(pkts output/bytes output) 369684/21440488

Выводы

Спасибо за уделенное время на прочтение статьи. Теперь Вы умеете настраивать механизм организации очередей с низкой задержкой в Cisco IOS.

Если возникли вопросы, задавайте их в комментариях.

Подписывайтесь на обновления нашего блога и оставайтесь в курсе новостей мира инфокоммуникаций!

Чтобы знать больше и выделяться знаниями среди толпы IT-шников, записывайтесь на курсы Cisco, курсы по кибербезопасности, полный курс по кибербезопасности, курсы DevNet / DevOps (программируемые системы) от Академии Cisco, курсы Linux от Linux Professional Institute на платформе SEDICOMM University (Университет СЭДИКОММ).