波仔
📚 第五章 IP协议相关技术
📄 一句话概括

QoS 只有两类手段：分类和排队——先给包打标记，再决定谁先走。 两条纪律：不能超订，而且只在拥塞时才有意义。

📝 本节和前面几节的关系

3.x 讲了链路的带宽是有限的，这一节讲「不够的时候怎么分配」。 5.8.4 的 ECN 是它的搭档，一个管「排队」，一个管「告诉对方慢一点」。

一、先看四个指标

「网络好不好」不是一个数，是四个数：

指标 含义 最怕它的业务
带宽 每秒能过多少 下载、备份
延迟 一个包要多久到 网页、游戏
抖动 延迟稳不稳 语音、视频
丢包 多少包没到 所有业务，TCP 尤其

第三行最容易被忽略：语音不怕「一直慢 100 毫秒」，怕「一会儿 20、一会儿 300」。 因为接收端要按节奏播放，抖动大了就得丢帧或者加缓冲，而加缓冲又会让延迟变大——两头堵。 这四行也解释了「为什么 QoS 不能解决所有问题」： 它管的是「排队顺序」，管不了「链路本身抖动」。 链路质量差，QoS 只能让「重要的先坏」，不能让它不坏。

二、分类：DSCP

分类就是「在包头里写一个优先级」：IP 首部里专门有 6 位，叫 DSCP，能分 64 档。

DSCP 含义 典型用途
46（EF） 加速转发 语音
34（AF41） 保证转发 视频
0（BE） 尽力而为 普通数据
8（CS1） 最低档 批量备份

第一行「46」这个数看着随意，其实有讲究： 它的高 3 位是 101，和老的 IP 优先级字段兼容—— 这样老设备即使不认识 DSCP，也能按「优先级 5」处理。 这种「向后兼容」的设计在协议里到处都是。 但标记有一个前提：路上所有人都得认。 出了自己的网，别人可能不认，甚至会把标记抹掉重写—— 所以「跨运营商的 QoS」基本靠合同（SLA），不靠技术。 这也是「QoS 只能在自己管的网里做」的原因。

三、排队：三种调度

标记只是「标签」，真正决定顺序的是队列调度：

算法 怎么排 毛病
FIFO 先来先走 谁都不能优先
PQ（严格优先） 高优先级永远先走 能把低优先级饿死
WFQ（加权公平） 按权重分带宽 配权重费心思

第二行的「饿死」不是夸张：只要高优先级的流量持续超过链路容量，低优先级就一个包都发不出去。 所以实际设备里更常见的是「带优先级的加权」—— 高优先级拿到保证带宽，剩下的按权重分，谁也不至于完全没得用。 第三行的「费心思」也是真事：权重配错了，等于把带宽分给了不重要的业务， 而这种错误「平时看不出来，一出事就放大」。

四、两条纪律

第一条：不能超订。 承诺的带宽总和超过链路容量，等于什么都没承诺——因为拥塞的时候，谁也拿不到自己那份。 所以「给语音 10%、视频 40%、数据 40%、其他 10%」这种分配，加起来必须正好 100%。 第二条：只在拥塞时有意义。 链路空闲的时候，标记和队列都不起作用——包来了就走，根本没排队。 所以「带宽够就别折腾 QoS」这句话是对的，而且折腾错了还会引入新问题（比如把控制协议误分类， 导致路由抖动）。 换个角度说：QoS 是「分配稀缺」的工具，不是「增加总量」的工具。 真缺带宽，唯一的办法是加带宽或者减流量，QoS 只能保证「加不了的时候，重要的那部分还能用」。

五、动手 Demo：QoS 就是排队和插队

按 10／40／40／10 分一条 100 Mbps 的链路，看加起来是不是正好 100。 这是「不能超订」这条纪律的具体算法。

total = 100
for name, pct in (('语音', 10), ('视频', 40), ('普通数据', 40), ('其他', 10)):
    print('%-6s %2d%%  %d Mbps' % (name, pct, total * pct // 100))

实跑输出：

--------------------------------------------------------------------
QoS 就是排队和插队
--------------------------------------------------------------------
**QoS 的全部手段就两类**：**分类（打标记）和排队（决定谁先走）。**
**没有第三种魔法。**

**分类靠 DSCP**：**首部里 6 位，能分 64 档**。
  DSCP               含义             典型用途
  -------------------------------------------------
  **46（EF）**       **加速转发**     **语音**
  **34（AF41）**     **保证转发**     **视频**
  **0（BE）**        **尽力而为**     **普通数据**
  **8（CS1）**       **最低档**       **批量备份**

**排队靠调度算法**，常见三种：**FIFO（先来先走）、PQ（严格优先）、WFQ（按权重分）。**
**严格优先的风险是「高优先级的流把别人饿死」**——**所以实际多用「带优先级的加权」。**

**算一个具体的分配**：
  类别         占比     100 Mbps 链路上的带宽
  --------------------------------------------
  语音         10%      10 Mbps
  视频         40%      40 Mbps
  普通数据     40%      40 Mbps
  其他         10%      10 Mbps

**加起来正好 100 Mbps**：
**QoS 的第一条纪律就是「不能超订」**——**承诺的总和超过链路带宽，等于什么都没承诺。**
**第二条纪律是「只在拥塞时有意义」**：
**链路空闲时，标记和队列都不起作用**——**所以「带宽够就别折腾 QoS」是对的。**

「加起来正好 100」不是巧合，是刻意的：只要有一档超了，就必定有另一档拿不到承诺的带宽， 而「哪一档被牺牲」在拥塞时是随机的。 真实的配置里还会留一点余量： 比如只承诺 80%，剩下 20% 不分配——这样突发流量有地方去，不会立刻触发丢弃。 「一点不留」看起来很公平，实际最先出问题。 最后一个观察：这张表里没有「控制协议」这一行， 而它必须单独留一档—— 因为路由协议、ARP、DHCP 这些包一旦被排队排到后面，整张网会「越拥塞越乱」， 这叫「控制平面被数据面挤死」。

30 秒实验

  1. 算一下：一条 200 Mbps 链路，按 5／30／50／15 分，各是多少？
  2. 想一下：为什么链路空闲时 QoS 完全不起作用？
  3. 想一下：为什么「控制协议」要单独留一档优先级？

常见误区

  1. 以为「QoS 能增加带宽」。 它只分配稀缺，总容量不变。
  2. 以为「标了 DSCP 就一定有优先」。 路上设备不认就等于没标，跨运营商要靠合同。
  3. 以为「严格优先最省事」。 能把低优先级饿死，实际多用带优先级的加权。
自测三问（点开对答案） 1. QoS 的两类手段是什么？ —— **分类（打 DSCP 标记）和排队（FIFO、PQ、WFQ 这些调度算法）。** 2. 为什么承诺的带宽总和不能超过链路容量？ —— **超了就必定有某一档拿不到承诺**，拥塞时谁被牺牲是随机的。 3. 什么时候 QoS 完全没意义？ —— **链路不拥塞的时候**，包来了就走，队列根本用不上。

下一节讲一个「不丢包也能报拥塞」的机制：ECN。

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