由499吃到飽申辦風暴
淺談網路QoS的排程機制

日前各大電信業者門口大排長龍，不管是去辦吃到飽或是單純繳費的民眾無不怨聲載道，其實申辦效率可以透過網路QoS（Quality of Service）的排程機制（Queueing System）進行優化。

所謂的QoS就是對不同類型的應用程式封包，給予不同的差別待遇，以提供比較順暢的網路傳輸品質，如同高速高路也有針對不同的車種給予不同的差別待遇，希望可以提供較為順暢的高速公路交通品質一樣。

以下舉一個擁有20個服務櫃台（比擬網路頻寬）的某電信營業處為例，探討如何透過QoS機制將客戶（比擬網路應用程式）進行分類、調解並優化整體申辦效率（比擬網路傳輸品質）

• 針對單純繳費老客戶分類為EF，走LLQ，最多限用兩個櫃台
• 辦1399方案者屬AF41，專人到府服務
• 無合約在身且辦499方案者屬AF31，保障四個專用櫃台
• 無合約在身且辦299方案者屬AF32，保障三個專用櫃台
• 有他家合約要辦499方案者屬AF21，保障五個專屬櫃台
• 有他家合約要辦299方案者屬AF22，保障三個專屬櫃台
• 有自家合約要辦499方案者屬AF11，保障兩個專屬櫃台
• 有自家合約要辦299方案者屬BE，只留最後一櫃讓他們排到死

相信各位經過上面的簡單說明以後，應該對QoS的分類（Classification）與權重式排程（Weighted Queueing）應該稍有概念了，但是應該還是對EF、AF41、AF32…這些代號霧煞煞吧？莫急莫慌莫害怕，且讓我緩緩道來（先喝口咖啡先）。

首先，網路設備接收到來自四面八方各式各樣的應用程式封包的時候，應該要先進行分類（Classification），分類這個動作就像是一堆豆子倒出來，您需要先挑出紅豆、綠豆、黃豆…，然後各自裝在不同的容器裡，否則不同的豆子沒有辦法用同一鍋水煮湯。

然而將豆子分類這個動作是很耗費精神的，所以當孩子挑完豆子以後，如果媽媽信任孩子挑選的結果，媽媽就可以省略挑豆子這個動作直接去煮紅豆湯、綠豆湯…了，所以孩子挑完豆子以後必須在容器上面做記號，用來告知媽媽裡面裝的到底是紅豆還是綠豆，在QoS術語裡面我們稱這個動作為標記（Marking）。

IP表頭裡面的Type of Service欄位就是用來做封包類別Marking的欄位（如下圖所示），目前使用DSCP (Differentiated Services Code Point)為主流標記方式，預設值為BE (Best Efford)，網路設備會盡力傳送這類型封包，但是沒有提供任何保證，說得直白一點就是沒有QoS。

如果要對封包提供保障，則必須將封包的DSCP值改標為AF等級（Assured Forwarding），AF分成12個等級（如右圖所示），一般用AFXY格式表示，其中X分四個Class（AF1~AF4），數字愈高代表愈重要；另外Y代表的是封包被丟棄的機率（Drop Probability），當網路需要丟棄封包（類似高承載管制）以減少頻寬消耗的時候，會先從High Drop開始丟，其次為Medium Drop，最後才是丟Low Drop，但是要注意的是Drop Probabilty是同一Class在比較的順序，也就是AF31與AF33相比的話，會先丟AF33的封包；但是AF31如果PK的對象是AF43的話，那麼AF31會優先被丟棄，因為根據本段稍早曾經提到的說明，AF4比AF3重要。

Assured Forwarding通常使用CBWFQ（Class-based Weighted Fair Queue），是一種以輪流（Round Robin）為基礎的排程技術，再加上權重（Weight）以及頻寬消耗量來計算每一輪中，各別類型應用程式封包可以保障使用的網路頻寬，不過由於是以輪流為基礎，任何一類應用程式只要在這一輪輪過了，就只能等下一輪才能進行傳送，因此對於遲滯時間（Delay）較為敏感的應用程式，例如VoIP，可能就不適用。

所以針對VoIP封包，通常會歸類為EF (Expedited Forwarding)，只要這種封包一旦出現，網路設備會給它們最優先的立即傳送處理（Priority Queue），就好像是迪士尼樂園的快速通關一樣，但是如果今天迪士尼買快速通關票的遊客很多，可能某項遊樂設施持續被快速通關遊客佔滿，那麼持普通入園票的遊客不就都玩不到了？

一旦給了Priority Queue，這類的應用程式對網路頻寬就有高度侵略性（Aggressive），如果這類程式持續霸佔頻寬，可能會造成其它應用程式因為連線逾時（Timeout）而開始中斷，這種現象稱為餓死（Starvation），因此為了讓其它優先權較低的應用程式仍然有機會可以使用頻寬，不致於被餓死，針對Priority Queue的應用程式我們通常會附加限制頻寬使用量的管制措施，這種做法即為LLQ（Low Latency Queue）。

看完上述的說明之後，您不妨再對照本文章剛開始所介紹的客戶分類方式，應該就不難理解每一種DSCP等級之間重要性的差異了。

QoS是一門很深的學問，可以調解網路效能的手法並非只有Queueing一種技術而已，所幸Cisco體恤各位網管人員的辛勞，推出了一個懶人包指令—Auto qos，您可以在要啟動QoS控管的介面上輸入這條指令。只是Auto QoS並不是套用制式的公版設定，您必須事先在介面輸入Auto discovery qos指令，讓設備先觀察該介面進出的封包並且記錄（個人建議至少觀察半個月以上），日後您再輸入Auto qos指令的時候，Cisco設備就會自動根據這段期間觀察的結果，幫您生出一套近乎量身訂做的QoS Policy。