Entender os agendadores de porta cos

Componentes de agendamento de filas

A Tabela 1 fornece uma referência rápida aos componentes do agendador que você pode configurar para determinar as propriedades de largura de banda das filas de saída (aulas de encaminhamento).

Tabela 1: Componentes do agendador de fila de saída

Componente do agendador de fila de saída	Descrição
Tamanho do buffer	Define o tamanho do buffer da fila.
Mapa de perfil de queda	Mapeia um perfil de queda para uma prioridade de perda de pacotes. Os componentes do mapa de perfil de queda incluem: Desabilie o perfil — define a probabilidade de soltar pacotes conforme a fila se preenche. Prioridade de perda — define a prioridade de perda de pacotes de tráfego à qual um perfil de queda se aplica.
Taxa excessiva	Define a porcentagem de largura de banda extra (largura de banda que não é usada por outras filas) que uma fila pode receber. Se não for definido, o switch usa a taxa de transmissão para determinar quanta largura de banda extra a fila pode usar. Largura de banda extra é a largura de banda restante após todos os requisitos garantidos de largura de banda serem atendidos.
Notificação explícita de congestionamento	Permite a notificação explícita de congestionamento (ECN) na fila.
Prioridade	Define a prioridade de agendamento aplicada à fila.
Taxa de transmissão	Define a largura de banda mínima garantida em filas de baixa e alta prioridade. Por padrão, se você não configurar uma taxa de excesso, a largura de banda extra é compartilhada entre filas em proporção à taxa de transmissão de cada fila. Em filas de alta prioridade rigorosas, define a quantidade de largura de banda que recebe tratamento de encaminhamento de alta prioridade. Tráfego que excede as ações de taxa de transmissão no pool de largura de banda em excesso de porta com base no peso de compartilhamento de largura de banda em excesso de alta prioridade de "1", que não é configurável. A quantidade real de largura de banda extra que o tráfego que excede a taxa de transmissão recebe depende de quantas outras filas consomem excesso de largura de banda e as taxas excessivas dessas filas. Se você configurar duas ou mais filas de prioridade rigorosas em uma porta, você deve configurar uma taxa de transmissão nessas filas. No entanto, recomendamos fortemente que você sempre configure uma taxa de transmissão em filas de alta prioridade rigorosas para evitar que eles passem fome em outras filas.

A Tabela 2 fornece uma referência rápida a alguns componentes de configuração de agendamento relacionados.

Tabela 2: Componentes de agendamento relacionados

Componentes de agendamento relacionados	Descrição
Aula de encaminhamento	Mapeia o tráfego classificado na classe de encaminhamento na entrada do switch para uma fila de saída. Os classificadores mapeiam as aulas de encaminhamento para pontos de código IEEE 802.1p, DSCP ou EXP. Uma classe de encaminhamento, uma fila de saída e bits de ponto de código são mapeados entre si e identificam o mesmo tráfego. (Os bits de ponto de código identificam o tráfego de entrada. Os classificadores atribuem tráfego a aulas de encaminhamento com base nos bits de ponto de código. Mapa de aulas de encaminhamento para filas de saída. Este mapeamento determina a fila de saída que cada classe de tráfego usa nas interfaces de saída do switch.)
Fila de saída (fila de saída virtual)	As filas de saída são virtuais e são compostas pelos buffers físicos no pipeline de entrada de cada chip PFE (Packet Forwarding Engine) para armazenar tráfego para cada porta de saída. Cada fila de saída em uma porta de saída tem espaço de armazenamento de buffer em todos os pipelines de entrada em todos os chips PFE do switch. O mapeamento do espaço de armazenamento de pipeline de entrada para filas de saída é de 1 a 1, de modo que cada fila de saída recebe espaço de buffer em cada pipeline de entrada. Veja como entender as filas de saída virtual (VOQs) cos nos switches QFX10000 para obter mais informações.
Mapa do agendador	Os agendadores de mapas para as aulas de encaminhamento (as aulas de encaminhamento são mapeadas em filas, de modo que uma classe de encaminhamento representa uma fila, e o agendador mapeado para uma classe de encaminhamento determina as propriedades cos da fila de saída mapeadas para essa classe de encaminhamento).

Agendadores padrão

Se você não configurar o CoS, o switch usará suas configurações padrão. Cada classe de encaminhamento requer um agendador para definir as propriedades cos da classe de encaminhamento e sua fila de saída. A configuração padrão tem quatro classes de encaminhamento: melhor esforço (fila 0), fcoe (fila 3), sem perda (fila 4) e controle de rede (fila 7). Cada classe de encaminhamento padrão é mapeada para um agendador padrão. Você pode usar os agendadores padrão ou definir novos agendadores para essas quatro classes de encaminhamento. Para aulas de encaminhamento configuradas explicitamente, você deve configurar explicitamente um agendador de filas para alocar recursos de CoS no tráfego mapeado para cada classe de encaminhamento.

A Tabela 3 mostra os agendadores de fila padrão.

Tabela 3: Configuração padrão do agendador

Agendador padrão e número de fila	Taxa de transmissão (largura de banda mínima garantida)	Modelagem de taxa (largura de banda máxima)	Excesso de compartilhamento de largura de banda	Prioridade	Tamanho do buffer
programador de classe de encaminhamento de melhor esforço (fila 0)	15%	Nenhum	15%	Baixo	15%
agendador de aula de encaminhamento fcoe (fila 3)	35%	Nenhum	35%	Baixo	35%
agendador de aula de encaminhamento sem perdas (fila 4)	35%	Nenhum	35%	Baixo	35%
programador de aula de encaminhamento de controle de rede (fila 7)	15%	Nenhum	15%	Baixo	15%

Nota:

Por padrão, a largura de banda mínima garantida (taxa de transmissão) determina a quantidade de largura de banda excessiva (extra) que uma fila pode compartilhar. A largura de banda extra é alocada em filas proporcionalmente à taxa de transmissão de cada fila. Você pode configurar o compartilhamento de largura de banda (taxa excessiva) para substituir a configuração padrão e configurar o excesso de porcentagem de largura de banda independentemente da taxa de transmissão.

Por padrão, apenas os quatro programadores padrão mostrados na Tabela 3 têm o tráfego mapeado para eles. Apenas as aulas de encaminhamento e as filas associadas aos agendadores padrão recebem largura de banda padrão, com base na taxa de transmissão padrão do agendador. (Você pode configurar agendadores e aulas de encaminhamento para alocar largura de banda para outras filas ou alterar a largura de banda padrão de uma fila padrão.) Se uma classe de encaminhamento não transportar tráfego, a largura de banda alocada para essa classe de encaminhamento estará disponível para outras classes de encaminhamento. O tráfego unicast e multidestinação (multicast, broadcast e lookup fail de destino) usam as mesmas classes de encaminhamento e filas de saída.

O agendamento padrão é o agendamento de portas. Se você configurar o agendamento em vez de usar o agendamento padrão, você pode configurar o agendamento de portas ou o agendamento de portas hierárquicas de seleção de transmissão aprimorada (ETS).

O agendamento padrão usa o agendamento de round-robin (WRR) ponderado. Cada fila recebe uma porção (peso) da largura de banda total disponível. O peso do agendamento baseia-se na taxa de transmissão (largura de banda mínima garantida) do agendador padrão para essa fila. Por exemplo, a fila 7 recebe um peso padrão de agendamento de 15% da largura de banda da porta disponível, e a fila 4 recebe um peso padrão de agendamento de 35% da largura de banda disponível. As filas são mapeadas para as aulas de encaminhamento (por exemplo, a fila 7 é mapeada para a classe de encaminhamento de controle de rede e a fila 4 é mapeada para a classe de encaminhamento sem perdas), de modo que as aulas de encaminhamento recebem a largura de banda padrão para as filas às quais são mapeadas. A largura de banda não utilizada é compartilhada com outras filas padrão.

Você deve mapear explicitamente o tráfego para filas não padrão (não configuradas) e agendar recursos de largura de banda para essas filas se quiser usá-los para encaminhar o tráfego. Por padrão, as filas 1, 2, 5 e 6 não estão configuradas. Filas não configuradas têm um peso padrão de agendamento de 1 para que possam receber uma pequena quantidade de largura de banda caso precisem encaminhar o tráfego.

Se você mapear o tráfego para uma fila não configurada e não agendar largura de banda para a fila, a fila recebe apenas a quantidade de largura de banda proporcional ao seu peso padrão (1). A quantidade real de largura de banda que uma fila não configurada recebe depende da largura de banda que as outras filas da porta estão usando.

Se as outras filas usarem menos do que a quantidade alocada de largura de banda, as filas não configuradas podem compartilhar a largura de banda não usada. Por causa de seus pesos de agendamento, as filas configuradas têm maior prioridade para a largura de banda do que filas não configuradas. Se uma fila configurada precisar de mais largura de banda, menos largura de banda estará disponível para filas não configuradas. No entanto, filas não configuradas sempre recebem uma quantidade mínima de largura de banda com base em seu peso de agendamento (1). Se você mapear o tráfego para uma fila não configurada, alocar largura de banda nessa fila, configurar um agendador e mapeá-lo para a classe de encaminhamento que é mapeada na fila e, em seguida, aplicar o mapa do agendador na porta.

Prioridade de agendamento

A prioridade de agendamento determina a ordem em que uma interface transmite o tráfego de suas filas de saída. As configurações prioritárias garantem que as filas que contêm tráfego importante recebam acesso priorizado à largura de banda da interface de saída. A configuração de prioridade no agendador determina a prioridade da fila (um mapa do agendador mapeia o agendador para uma aula de encaminhamento, a classe de encaminhamento é mapeada para uma fila de saída, e a fila de saída usa as propriedades cos definidas no agendador).

Por padrão, todas as filas são filas de baixa prioridade. O switch oferece suporte a três níveis de prioridade de agendamento:

• Baixo — No estado de CoS padrão, todas as filas são filas de baixa prioridade. Filas de baixa prioridade transmitem tráfego com base no algoritmo de round-robin (WRR) ponderado. Se você configurar prioridades de agendamento acima da baixa prioridade nas filas, as filas de prioridade mais altas serão atendidas antes das filas de baixa prioridade.

• Médio-baixo— (apenas switches da Série QFX10000) Filas de prioridade média-baixa transmitem tráfego com base no algoritmo de round-robin ponderado (WRR) e têm maior prioridade de agendamento do que filas de baixa prioridade.

• Médio-alto — (apenas switches da Série QFX10000) Filas de prioridade média-alta transmitem tráfego com base no algoritmo de round-robin ponderado (WRR) e têm maior prioridade de agendamento do que filas de prioridade média-baixa.

• Alta — (apenas switches da Série QFX10000) Filas de alta prioridade transmitem tráfego com base no algoritmo de round-robin ponderado (WRR) e têm prioridade de agendamento maior do que filas de prioridade média-alta.

• Strict-high — você pode configurar filas como strict-high prioridade. Filas de alta prioridade rigorosas recebem tratamento preferencial em todas as outras filas e recebem toda a largura de banda configurada antes que outras filas sejam atendidos. Outras filas não transmitem tráfego até que filas de alta prioridade estejam vazias e recebam a largura de banda que permanece após o serviço das filas de alta prioridade. Como filas de prioridade rigorosas e altas são sempre atendidos primeiro, filas de prioridade rigorosas podem passar fome em outras filas em uma porta. Considere cuidadosamente a largura de banda que você quer alocar para filas de alta prioridade rigorosas para evitar a fome de outras filas.

Nota:

Para dispositivos QFX10002, QFX10008 e QFX10016, filas de alta prioridade compartilham excesso de largura de banda com base no excesso de peso de compartilhamento de largura de banda de 1, o que não é configurável. A quantidade real de largura de banda extra que o tráfego de alta prioridade rigoroso que excede a taxa de transmissão recebe depende de quantas outras filas consomem excesso de largura de banda e as taxas excessivas dessas filas.

Para o QFX10002-60C, o excesso de tráfego na fila de alta restrição passará fome em outras filas de alta/baixa prioridade.

Quando você define prioridades de agendamento para filas em vez de usar as prioridades padrão (por padrão todas as filas são de baixa prioridade), o switch usa as prioridades para determinar a ordem de transmissão de pacotes das filas. O tráfego de serviços de switches de diferentes prioridades de agendamento em uma ordem rigorosa, usando o agendamento round-robin (RR) para arbitrar o serviço de transmissão de filas entre filas da mesma prioridade. O switch transmite pacotes é a seguinte ordem:

1. Tráfego de alta prioridade dentro da taxa de transmissão de fila configurada (em filas de alta prioridade rigorosas, a taxa de transmissão limita a quantidade de tráfego tratado como tráfego de alta prioridade rigorosa). Quando o tráfego chega em uma fila de prioridade rigorosa, o switch o encaminha antes de atender a outras filas.

2. Tráfego de alta prioridade dentro da taxa de transmissão de fila configurada (em filas de alta prioridade, a taxa de transmissão define a largura de banda mínima garantida)

3. Tráfego de prioridade média-alta dentro da taxa de transmissão de fila configurada (em filas de prioridade média-alta, a taxa de transmissão define a largura de banda mínima garantida)

4. Tráfego de prioridade média-baixa dentro da taxa de transmissão de fila configurada (em filas de prioridade média-baixa, a taxa de transmissão define a largura de banda mínima garantida)

5. Tráfego de baixa prioridade dentro da taxa de transmissão de fila configurada (em filas de baixa prioridade, a taxa de transmissão define a largura de banda mínima garantida)

6. Todo o tráfego que excede a taxa de transmissão de fila usando o agendamento ponderado de round-robin (WRR). O tráfego que excede a taxa de transmissão da fila luta pelo excesso de largura de banda da porta (largura de banda que não é consumida após a porta atender a todos os requisitos garantidos de largura de banda). O switch aloca e pondera o excesso de largura de banda para filas de baixa prioridade com base na taxa de excesso de fila configurada ou na taxa de transmissão se nenhuma taxa de excesso for configurada. O switch aloca e pondera o excesso de largura de banda para filas de prioridade rigorosas com base no peso rígido "1", que não é configurável. A quantidade real de largura de banda extra que o tráfego que excede a taxa de transmissão fica depende de quantas outras filas consomem excesso de largura de banda e a ponderação dessas filas.

Nota:

Se você usar a configuração cos padrão, todas as filas são filas de baixa prioridade e transmitem tráfego com base no algoritmo de round-robin (WRR) ponderado.

Programação de largura de banda

Um agendador de fila aloca a largura de banda da porta para uma fila (o agendador é mapeado para uma classe de encaminhamento, e a classe de encaminhamento é mapeada para uma fila). O perfil de largura de banda, que consiste em largura de banda garantida mínima, largura de banda máxima (modelagem de fila) e propriedades de compartilhamento de largura de banda excessivas configuradas no agendador, define a quantidade de largura de banda de porta que uma fila pode consumir durante períodos de transmissão normais e congestionados.

O agendador reavalia regularmente se cada fila individual está dentro de seu perfil de largura de banda definido, comparando a quantidade de dados que a fila recebe com a quantidade de largura de banda que o agendador aloca na fila. Quando o valor recebido é menor do que a quantidade mínima garantida de largura de banda, a fila é considerada no perfil. Uma fila está fora do perfil quando sua quantidade recebida é maior do que o valor mínimo garantido. Os dados da fila de perfil só são transmitidos se houver largura de banda extra (excesso). Caso contrário, ele é buffer se o espaço de buffer estiver disponível. Se não houver espaço de buffer disponível, o tráfego pode ser descartado.

O switch oferece recursos que permitem controlar a alocação de largura de banda de porta em filas, para que você possa atender às demandas de diferentes tipos de tráfego em uma porta:

• Largura de banda garantida mínima
• Largura de banda máxima (modelagem de taxa em filas de baixa e alta prioridade e LAGs)
• Limitação da largura de banda consumida por filas de prioridade rigorosas
• Compartilhamento de largura de banda extra (Taxa excessiva em filas de baixa e alta prioridade)

Mapas de perfil de drop-profile do agendador

Mapas de perfil drop associam perfis de queda com agendadores de fila e prioridades de perda de pacotes (PLPs). Os perfis de queda definem limites para a queda de pacotes durante períodos de congestionamento, com base no nível de preenchimento da fila e uma probabilidade percentual de queda de pacotes no nível de preenchimento da fila especificado. Em diferentes níveis de preenchimento, um perfil de queda define diferentes probabilidades de derrubar um pacote durante períodos de congestionamento.

Os classificadores atribuem tráfego recebido às aulas de encaminhamento (que são mapeadas para filas de saída) e também atribuem um PLP ao tráfego de entrada. O PLP pode ser baixo, médio-alto ou alto. Você pode classificar o tráfego com PLPs diferentes na mesma classe de encaminhamento para diferenciar o tratamento do tráfego dentro da classe de encaminhamento.

Em um mapa de perfil de queda, você pode configurar um perfil de queda diferente para cada PLP e associado (mapa) os perfis de queda para um agendador de filas. Um mapa do agendador mapeia o agendador de filas para uma classe de encaminhamento (fila de saída). O tráfego classificado na classe de encaminhamento usa as características de queda definidas nos perfis de queda que o mapa de perfil de queda associa ao agendador de filas. O perfil de queda que o tráfego usa depende do PLP que o classificador atribui ao tráfego. (Você pode mapear diferentes perfis de queda para a classe de encaminhamento para diferentes PLPs.)

Resumindo:

• Os classificadores atribuem um dos três PLPs (baixo, médio-alto, alto) ao tráfego de entrada quando os classificadores atribuem tráfego a uma classe de encaminhamento.

• Os perfis de queda definem limites para a queda de pacotes em diferentes níveis de preenchimento de fila.

• Mapas de perfil de queda associam um perfil de queda a cada PLP e, em seguida, mapeiam os perfis de queda para os agendadores.

• Os mapas de programação mapeiam os agendadores para as aulas de encaminhamento, e as aulas de encaminhamento são mapeadas em filas de saída. O agendador mapeado para uma classe de encaminhamento determina as características de CoS da fila de saída mapeadas para a classe de encaminhamento, incluindo o mapeamento do perfil de queda.

Você associa um mapa de agendamento com uma interface para aplicar os perfis de drop e outros elementos de agendamento ao tráfego na classe de encaminhamento mapeada para o agendador nessa interface.

Tamanho do buffer

Nos switches QFX10000, o tamanho do buffer é a quantidade de tempo em milissegundos de largura de banda de porta que uma fila pode usar para continuar a transmitir pacotes durante períodos de congestionamento, antes que o buffer se esgote e os pacotes comecem a cair.

O switch pode usar até 100 ms de espaço de buffer total (combinado) para todas as filas em uma porta. Um tamanho de buffer configurado como um por cento é igual a 1 ms de uso de buffer. Um tamanho de buffer de 15 por cento (o valor padrão para o melhor esforço e filas de controle de rede) é igual a 15 ms de uso de buffer.

O tamanho total do buffer do switch é de 4 GB. Uma porta de 40 Gigabits pode usar até 500 MB de espaço buffer, o que equivale a 100 ms de largura de banda de porta em uma porta de 40 Gigabits. Uma porta de 10 Gigabits pode usar até 125 MB de espaço buffer, o que equivale a 100 ms de largura de banda de porta em uma porta de 10 Gigabits. Os tamanhos totais de buffer das oito filas de saída em uma porta não podem exceder 100%, o que equivale ao buffer total de 100 ms disponível em uma porta. A quantidade máxima de espaço de buffer que qualquer fila pode usar também é de 100 ms (o que equivale a uma configuração de tamanho de buffer de 100 por cento), mas se uma fila usa todo o buffer, nenhuma outra fila recebe espaço de buffer.

Não há alocação mínima de buffer, para que você possa definir o tamanho do buffer para zero (0) para uma fila. No entanto, recomendamos que em filas nas quais você habilita o PFC a oferecer suporte a transporte sem perdas, você aloca um mínimo de 5 ms (um tamanho de buffer mínimo de 5%). As duas filas sem perdas padrão, fcoe e sem perda, têm valores padrão de tamanho de buffer de 35 ms (35%).

Nota:

Se você não configurar o tamanho do buffer e não configurar explicitamente um agendador de fila, o tamanho padrão do buffer é a taxa de transmissão padrão da fila. Se você configurar explicitamente um agendador de fila, as alocações de buffer padrão não serão usadas. Se você configurar explicitamente um agendador de fila, configure o tamanho do buffer para cada fila no agendador, tendo em mente que o tamanho total de buffer das filas não pode exceder 100 por cento (100 ms).

Se você não usar a configuração padrão, você pode configurar explicitamente o tamanho do buffer da fila de duas maneiras:

• Como porcentagem — a fila recebe a porcentagem especificada de buffers de porta dedicados quando a fila é mapeada no agendador e o agendador é mapeado para uma porta.

• Como um restante — Após os serviços de porta, as filas que têm uma configuração explícita de tamanho de buffer percentual, o espaço de buffer dedicado da porta restante é dividido igualmente entre as outras filas às quais um programador é conectado. (Nenhum agendador padrão ou explícito significa que não há alocação dedicada de buffer para a fila.) Se você configurar um agendador e não especificar um tamanho de buffer como porcentagem, o restante será a configuração padrão.

A alocação de buffer de fila é dinâmica, compartilhada entre as portas conforme necessário. No entanto, uma fila não pode usar mais do que sua quantidade configurada de espaço de buffer. Por exemplo, se você estiver usando a configuração padrão de CoS, a fila de melhor esforço recebe um máximo de 15 ms de espaço de buffer porque a taxa de transmissão padrão para a fila de melhor esforço é de 15%.

Se um switch tiver congestionamento, as filas continuarão a receber sua alocação total de buffer até que 90% do espaço de buffer de 4 GB seja consumido. Quando 90% do espaço do buffer está em uso, a quantidade de espaço de buffer por porta, por fila, é reduzida em proporção ao tamanho do buffer configurado para cada fila. À medida que a porcentagem de espaço de buffer consumido aumenta acima de 90%, a quantidade de espaço de buffer por porta, por fila, continua a ser reduzida.

Em portas de 40 Gigabit, porque o buffer total é de 4 GB e o buffer máximo que uma porta pode usar é de 500 MB, até sete portas de 40 Gigabits podem consumir sua alocação total de 100 ms de espaço de buffer. No entanto, se uma oitava porta de 40 Gigabit exigir os 500 MB completos de espaço de buffer, as alocações de buffer serão proporcionalmente reduzidas porque o consumo de buffer está acima de 90%.

Em portas de 10 Gigabit, porque o buffer total é de 4 GB e o buffer máximo que uma porta pode usar é de 125 MB, até 28 portas de 10 Gigabits podem consumir toda a alocação de espaço de buffer de 100 ms. No entanto, se uma 29ª porta de 10 Gigabit exigir os 125 MB completos de espaço de buffer, as alocações de buffer serão proporcionalmente reduzidas porque o consumo de buffer está acima de 90%.

Notificação explícita de congestionamento

A ECN permite a notificação de congestionamento de ponta a ponta entre dois endpoints em redes baseadas em TCP/IP. Os dois endpoints são um remetente habilitado para ECN e um receptor habilitado para ECN. A ECN deve ser habilitada em endpoints e em todos os dispositivos intermediários entre os endpoints para que a ECN funcione corretamente. Qualquer dispositivo no caminho de transmissão que não ofereça suporte à ECN quebra a funcionalidade de ECN de ponta a ponta. A ECN notifica as redes sobre o congestionamento com o objetivo de reduzir a perda e o atraso de pacotes, fazendo com que o dispositivo de envio diminua a taxa de transmissão até que o congestionamento se libere, sem derrubar pacotes.

A ECN é desabilitada por padrão. Normalmente, você habilita a ECN apenas em filas que lidam com o tráfego de melhor esforço porque outros tipos de tráfego usam diferentes métodos de notificação de congestionamento — o tráfego sem perdas usa o controle de fluxo baseado em prioridade (PFC) e o tráfego de prioridade rigorosa recebe toda a largura de banda da porta necessária até o ponto de uma taxa configurada (consulte Prioridade de agendamento).

Mapas do agendador

Um mapa do agendador mapeia uma aula de encaminhamento para um agendador de filas. Depois de configurar um agendador, você deve incluí-lo em um mapa do agendador e aplicar o mapa do agendador em uma interface para implementar o agendamento de fila configurado.