本文涵盖与QoS监管和整形相关的以下主题：
- 术语，建议和差异（与管制，整形和降级工具有关）
- 管制工具和机制
- 整形工具及相关功能
实施服务质量（QoS）策略的重要的早期步骤是分析和识别要通过一组操作处理的流量。该分类和标记 后覆盖流量是如何识别成类，然后打上记录分类。
下一个QoS任务是为这些流量类别分配操作或策略处理，包括带宽分配，策略，整形，排队和丢弃决定。
监管和整形主题
在更深入地研究每个特定的策略和整形工具之前，必须了解以下几个一般性的策略和整形主题：
- 管制和整形术语
- 尾丢弃和随机丢弃
管制和整形术语
管制和整形是识别和应对违规流量的工具；他们通常以相同的方式识别流量违规，但是对违规的反应方式有所不同：管制将按照配置的速率检查流量违规情况，并立即采取规定的措施，例如丢弃或重新标记多余的流量。管制不会延迟流量；他们只是检查流量并采取措施。 整形器是与缓冲机制结合使用的流量平滑工具。整形器的目的不是减少流量，而是使流量到达的峰值变得平滑，从而使其永远不会超过配置的速率。 整形器通常用于满足服务水平协议（SLA）。如果所提供的流量暂时超过合同规定的速率，则多余的流量将被缓冲并延迟，直到所提供的流量再次下降到定义的速率以下。如果提供的流量低于合同规定的费率，则会立即发送。
下图说明了管制和整形之间的区别。两种机制都是根据给定的流量速率来衡量流量，因此被归类为速率限制器，但是它们在处理超出定义速率的流量方面的方式有所不同。管制丢弃多余的流量，整形者延迟多余的流量。
下表比较了策略和整形工具的特征。
将管制和整形者放置在网络中
由于策略制定者可以即时做出发送/丢弃决策，因此可以将它们最佳地部署为入口工具：如果要丢弃数据包，则在将宝贵的处理周期用于路由和处理之前，最好也丢弃它。
但是，通常也会在出口处部署策略程序，以控制用于（或分配）特定流量类别的带宽，因为通常只有在数据包到达出口接口时才能做出此类决定。
整形器由于依赖于缓冲区来平滑尖峰流量以用于以后的传输，因此仅被用作出口工具。它们通常用于企业到服务提供者的链接（在企业出口侧），以确保发往运营商（SP）的流量不超过合同规定的速率。如果是这样，则SP管制（在入口）可能会丢弃此流量，以在与企业的链接上强制执行约定的费率。
在这种情况下，将部署管制器来处理入口和出口流量，因为SP最容易在SP的设备（运营商边缘）和客户的设备（企业边缘）之间的直接链路上检查合同规定的费率。
尾丢弃和随机掉落
丢弃数据包的主要方法有两种：尾部丢弃或随机丢弃。管制人员会进行尾部丢弃，这描述了一种动作，即丢弃超过给定速率的每个数据包，直到流量降至速率以下。
整形器努力不丢弃任何数据包，但是如果流量始终超过给定速率并且缓冲区溢出，则这样做，在这种情况下，整形器也会使用尾部丢弃。尾部丢弃可能会对TCP重传方法产生不利影响，并导致网络中的流量峰值激增。
丢弃数据包的另一种机制是随机丢弃，它由诸如随机早期检测（RED）和加权RED（WRED）之类的工具采用。这些方法可与TCP重传逻辑一起更有效地工作，但它们不是管制/整形工具。红色和红色。
当超出通信量速率时，管制可以采取以下两种措施之一：
- 减少流量
- 将其重新标记为另一类服务，通常是丢弃概率较高的类
例如，应将以AFx1到达的多余流量标记为AFx2（或AFx3，只要支持双速率策略，例如RFC 2698中定义 ）。在此类降级之后，应将拥塞管理策略（例如，基于差异化服务代码点（DSCP）的WRED）配置为比AFx2更积极地丢弃AFx3（统计上），而AFx2则比AFx1更积极地丢弃（统计上）。 通过管制（丢弃）和整形（延迟）来调节语音和视频等实时流量通常会适得其反。呼叫准入控制（CAC）策略应用于防止实时流量超过网络容量。最好使用管制和整形工具来规范基于TCP的数据流量。
令牌桶算法
令牌桶算法是计量引擎，可跟踪可以发送多少流量以符合指定的流量速率。令牌允许发送单个单位的流量（通常是一个位，但可以是一个字节）。
在特定时间增量的开始（通常每秒），根据指定的速率（称为承诺信息速率（CIR））授予令牌。CIR是SLA与运营商签订的访问比特率。
例如，如果CIR设置为8000 bps，则在时间段开始时会将8000个令牌放置在存储桶中。每当向管理员提供一点流量时，都会检查存储桶中是否有令牌。
如果存储桶中有令牌，则将流量视为符合速率，典型的操作是发送流量。对于通过的每一位流量，都会从存储桶中删除一个令牌。当存储桶中的令牌用尽时，将查看所提供的任何其他流量超过该速率，并采取超出动作，通常是对流量进行重新标记或丢弃。
由于无法更改接口时钟速率以强制执行CIR策略，因此对接口施加速率限制的唯一方法是使用时分多路复用（TDM）。使用TDM时，如果在接口上施加了速率限制（或CIR），则会为流量分配一个亚秒级的时间片，在此时间内可以发送流量。
该亚秒级时间片称为间隔（或Tc）。例如，如果在64 Kbps链路上施加了8 Kbps CIR，则可以在125毫秒（64,000 bps / 8000位）的间隔内发送流量。
令牌桶算法中的分组间延迟
理论上可以立即发送CIR允许的全部数量（8000位），但是随后该算法必须等待875 ms才能发送更多数据（符合速率限制），从而导致数据包间的过度延迟。
因此，为了使每秒允许的流量平滑，将CIR划分为较小的单位，称为承诺突发（Bc），它是每个Tc间隔可以发送的持续位数。这些较小的单元在一秒钟内通过多个实例发送。
继续前面的示例，如果将Bc设置为1000，则每个提交的突发
仅需15.6 ms（1000位/ 64,000 bps）即可以时钟
速率将流量发送到接口。该算法等待109.4 ms（125 ms – 15.6 ms）并发送另外15.6 ms的数据
（1000位）。此过程在每秒中总共重复八次。
下图的底部显示了Bc为1000（因此Tc为125ms）的数据传输“突发”。
令牌桶公式
1500字节的数据包或帧构成（1500 * 8）12000位。对于每个时间片（Tc的值，在这种情况下为125ms），每个时间片为1000位（Bc值），需要12个时间片来发送整个数据包。每个时间片为125毫秒，因此整个数据包需要1.5秒才能完整发送（以线速传输速度每个100位的小脉冲串）。
因此，令牌桶算法如下：Bc = CIR * Tc（位=速率*时间）
Cisco IOS软件不允许间隔（Tc）的明确定义。取而代之的是，它将CIR和Bc值用作参数，并得出间隔和每秒的突发数。
例如，如果CIR为8000，而Bc设置为4000，则每秒发生两个突发（Tc = 500 ms）。图4-2的中间部分说明了Bc值4000的传输结果。如果将Bc设置为2000，则每秒发生四个突发（Tc = 250 ms）。如果将Bc设置为1000，则每秒发生八个突发（Tc = 125 ms）。最后一个图的顶部显示了Bc值8000的最终传输。
前面的示例从理论角度说明了该功能的操作。从实践的角度来看，在实施网络时，Tc不应超过125 ms。可以配置较短的时间间隔，这对于限制实时流量中的抖动是必需的，但是对于大多数网络来说，较长的时间间隔对于包间延迟变得太大而言并不适用。
流量整形
类似于策略器，整形器通过网络来测量数据包的传输速率。但是，与监管者不同，整形器会延迟（而不是丢弃或重新标记）超过承诺速率的数据包。
如下图所示，这种延迟可以消除流量中的突发事件并允许符合SLA。
当流量必须符合特定的价格以满足SLA或保证提供给运营商的流量在合同规定的价格之内时，整形器特别有用。传统上，整形器已与非广播多路访问L2 WAN拓扑相关联，例如异步传输模式（ATM）和帧中继（FR），其中存在潜在的速度失配。
但是，整形器越来越多地部署在L3 WAN访问电路（例如基于以太网的切换）上，以符合子线访问速率。
此技术广泛用于WAN聚合路由器和虚拟专用网（VPN）部署中。与策略器相似，整形器使用令牌桶算法，并使用CIR，Bc和Be将流量平滑到指定速率。
默认情况下，某些整形器将Bc设置为等于CIR / 8，这会产生125 ms的间隔（Tc）。此间隔值可能适合于数据，但不适用于不能容忍125毫秒的端到端延迟的实时流量。
因此，建议将承载实时流量的整形接口整形为10毫秒间隔（Tc）。无法通过Cisco IOS命令直接管理Tc。而是使用Bc调整间接影响Tc。通过将Bc设置为CIR / 100，可以达到10毫秒的Tc间隔值（Tc = Bc / CIR）。
基于类的整形（策略图）
基于类的整形是用于流量整形的推荐工具。MQC中的shape命令用于触发对策略映射中的一类流量的调整操作，该策略详细说明了CIR，Bc，Be和其他调整参数。
基于类的流量整形的通用语法结构如下：
形状[平均| 峰值] [ CIR ] [ BC burst_size [要excess_burst_size]
下面的示例显示了在T1接口上基于类的整形，该类对768-Kbps CIR的Bc设置为实时网络的建议值（CIR / 100），并设置为0。
基于层次的类塑形
与分层策略一样，整形策略有时需要整形聚合级别并在流量的子级别上提供其他QoS功能。例如，运营商希望将客户的总流量调整为384K，并在此范围内（通过排队策略）为交易数据提供200K的带宽保证，为批量数据提供100K的带宽保证。
如下面的示例所示，这可以通过嵌套或分层的整形策略来实现。PARENT-POLICY连接到接口的目的是创建背压，因为QoS策略仅在发生拥塞时才激活。
基于百分比的整形
与管制一样，整形可以表示为带宽的百分比，而不是绝对带宽。突发大小无法使用百分比进行配置，但可以以毫秒为单位进行指定。
当将百分比配置用于平均或峰值整形率时，将自动分配默认的突发大小，或者可以明确指定，如下例所示。将服务策略附加到接口后，CIR值将根据接口带宽与配置的CIR百分比值一起确定。
