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ISO/IEC 29341-11-10:2008 — UPnP QoS设备服务 — 网络边缘流量调节
定义用于流量整形、标记、策略控制和队列管理的QoS设备服务接口
QoS设备服务介绍
ISO/IEC 29341-11-10:2008规定了QoS设备服务，这是一个驻留在每个支持QoS的网络设备上的UPnP服务——包括路由器、交换机、无线接入点、媒体适配器、IP机顶盒和VoIP电话。该服务是UPnP QoS架构的执行点，负责将来自QoS管理器的抽象QoS策略决策转化为网络接口上的具体流量调节动作。
可以将QoS设备服务视为UPnP QoS框架的”流量警察”——它从QoS管理器接收关于哪些流量流获得优先级处理的指令，然后应用整形、标记和队列调度规则在数据包级别执行这些决策。
该服务暴露一组动作，分为三类：流量配置动作（AddTrafficShape、UpdateTrafficShape、RemoveTrafficShape）、队列管理动作（SetQueueConfiguration、GetQueueConfiguration）和信息动作（GetQoSDeviceInfo、GetTrafficShapeList）。每个动作操作一组定义良好的状态变量，这些变量表示设备的当前QoS状态，包括流量形状条目、队列配置和设备能力描述符。
| QoS设备动作 | 类别 | 描述 | 关键参数 |
|---|---|---|---|
| AddTrafficShape | 流量配置 | 为已接纳的流量流创建新的流量整形规则 | FlowID, TrafficClass, ShapingRate, BurstSize |
| UpdateTrafficShape | 流量配置 | 修改现有流量形状条目的参数 | FlowID, NewShapingRate, NewPriority |
| RemoveTrafficShape | 流量配置 | 删除流量形状条目并释放相关资源 | FlowID |
| SetQueueConfiguration | 队列管理 | 配置网络接口的优先级队列参数 | InterfaceID, QueueParams |
| GetQoSDeviceInfo | 信息 | 返回设备的QoS能力 | — |
| GetTrafficStats | 信息 | 返回包括每个类别的数据包计数和丢弃量的流量统计 | TrafficClass |
将流量形状管理与队列配置分开具有重要的架构意义：它允许QoS管理器定义每流整形参数，同时独立管理底层优先级队列结构，后者决定了每个接口上的数据包调度行为。
流量调节机制
QoS设备服务实现三种基本的流量调节机制：分类、标记和整形。分类基于头部字段（IP地址、端口、协议）识别属于已接纳流的数据包。标记设置已分类数据包的第二层（802.1p）和第三层（DSCP）优先级指示符。整形控制流量流的传输速率以符合约定的带宽配置文件，使用令牌桶或漏桶算法。
每个流量形状条目包括一个TrafficClass参数（0–7）、一个指定承诺信息速率（CIR）的ShapingRate参数（以千比特每秒为单位），以及一个定义最大突发大小的BurstSize参数（以千字节为单位）。设备服务使用这些参数来配置其硬件或软件流量调节器。如果设备无法支持请求的参数（由于硬件限制或冲突的现有预留），它会返回一个指示特定约束违反的错误代码。
工程设计见解
几个实际考虑因素影响着有效的QoS设备服务部署：
- 硬件卸载支持：许多消费级网络设备在软件而非硬件中实现QoS。工程师应验证设备的QoS设备服务实现是否利用了硬件流量分类功能（例如交换机芯片中的IEEE 802.1p优先级代码点解码），以避免在高吞吐量流量调节期间产生过度的CPU负载。
- 队列深度设置：SetQueueConfiguration动作允许配置每个优先级级别的队列深度。不正确的队列深度设置可能导致不必要的数据包丢弃（过浅）或实时流量的过度延迟（优先级队列过深）。推荐的起点是实时队列在接口线速率下缓冲10–20毫秒，尽力而为队列缓冲50–100毫秒。
- 多接口一致性：在具有多个网络接口的设备中（例如具有四个LAN端口和一个WAN端口的无线路由器），流量形状必须一致地应用于流量流经过的所有接口。QoS管理器负责确保这种一致性，但每个接口上的设备服务独立执行流量调节。
当QoS设备服务由于竞争流量而无法满足请求的整形速率时，它必须使用特定的错误代码拒绝AddTrafficShape请求，而不是静默接受并超额订阅接口。这种严格的接纳行为对于维护整个网络的QoS保证至关重要。
流量统计与监控
GetTrafficStats动作提供每个流量类别的计数器，包括传输的数据包总数、因整形而丢弃的数据包数、以每个优先级级别标记的数据包数以及当前队列占用率。这些统计信息使QoS管理器能够监控流量调节的有效性，并在网络拥塞影响应用性能之前检测到它。QoS设备服务还会在流量统计超过可配置阈值时生成事件通知，从而实现无需轮询的主动式QoS管理。
该标准为流量形状条目定义了一个可选的过期机制：如果在可配置的空闲超时时间内未观察到匹配某个流量形状的数据包，设备服务可以自动移除该形状条目并通知QoS管理器。这种自清理行为防止了应用程序终止后未明确释放其QoS流时，陈旧的预留占用网络资源。
常见问题解答
问：单个设备可以托管多个QoS设备服务实例吗？
答：可以——具有多个网络接口的设备可以为每个接口托管独立的QoS设备服务实例。每个实例独立管理其关联接口的流量调节，而QoS管理器协调跨接口策略。设备描述文档必须列出所有具有唯一UDN标识符的服务实例。
答：可以——具有多个网络接口的设备可以为每个接口托管独立的QoS设备服务实例。每个实例独立管理其关联接口的流量调节，而QoS管理器协调跨接口策略。设备描述文档必须列出所有具有唯一UDN标识符的服务实例。
问：QoS设备服务如何在无线接口上处理802.1p标记？
答：在无线接口上，802.1p标记映射到IEEE 802.11e EDCA接入类别。优先级映射为：802.1p 1–2映射到AC_BK（背景），0–3映射到AC_BE（尽力而为），4–5映射到AC_VI（视频），6–7映射到AC_VO（语音）。QoS设备服务实现必须透明处理此映射，以便更上层的QoS策略保持技术无关性。
答：在无线接口上，802.1p标记映射到IEEE 802.11e EDCA接入类别。优先级映射为：802.1p 1–2映射到AC_BK（背景），0–3映射到AC_BE（尽力而为），4–5映射到AC_VI（视频），6–7映射到AC_VO（语音）。QoS设备服务实现必须透明处理此映射，以便更上层的QoS策略保持技术无关性。
问：当为已超过请求整形速率的流量流添加流量形状时会发生什么？
答：QoS设备服务在接受请求后立即应用整形。已在设备传输队列中且超过新配置速率的任何数据包将根据令牌桶参数进行整形。如果持续速率显著超过配置的CIR，设备还可能发送流量告警事件，使QoS管理器能够采取纠正措施。
答：QoS设备服务在接受请求后立即应用整形。已在设备传输队列中且超过新配置速率的任何数据包将根据令牌桶参数进行整形。如果持续速率显著超过配置的CIR，设备还可能发送流量告警事件，使QoS管理器能够采取纠正措施。
问：QoS设备服务是否需要支持所有六个流量调节动作？
答：不需要——该标准定义了三个一致性级别：基础级（仅GetQoSDeviceInfo和流量统计）、标准级（添加/更新/删除流量形状加基础级）和高级级（包括队列配置在内的所有动作）。这种分级一致性模型允许简单设备（如基本以太网交换机）仅实现基础级，而全功能路由器实现高级级。
答：不需要——该标准定义了三个一致性级别：基础级（仅GetQoSDeviceInfo和流量统计）、标准级（添加/更新/删除流量形状加基础级）和高级级（包括队列配置在内的所有动作）。这种分级一致性模型允许简单设备（如基本以太网交换机）仅实现基础级，而全功能路由器实现高级级。
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