當網絡出現擁塞的時候，一般會有延遲、延遲抖動或丟包的現象出現，那麼解決這種現象的最好辦法就是提高網絡的帶寬，那麼，如果在無法提高網絡帶寬的話，就只能通過合理的利用網絡帶寬。在網絡發生擁塞時，根據業務的性質和需要使用QoS技術合理的分配現有帶寬，降低網絡擁塞的影響。
QoS服務模型一共分爲三種：
1、best-Effort service服務模型：它是一種單一的服務模型，也是最簡單的服務模型，應用程序可以在任何時候發送任意數量的報文。網絡盡最大可能發送這些報文，但是對於延時、可靠性不做保證，它是在互聯網中默認的服務模型，其遵循先進先出的轉發規則。
2、IntServ服務模型：IntServ服務模型在使用網絡資源時，需要提前申請，申請的過程是通過RSVP（資源預留協議）完成的，應用程序會通過RSVP將需要的時延、帶寬、丟包率等性能通知其他節點，這些節點收到資源預留請求後，會根據用戶的合法性、資源使用情況來決定是否預留資源。
這個服務模型的擴展性很差，實施比較困難，並且RSVP存在一定缺陷，所以限制了它的廣發應用。
3、Diffserv服務模型：它可以滿足不同的QoS需求，與IntServ不同，它不需要預留資源，網絡不需要爲每個端到端的流量進行維護。Diffserv服務模型可以使用不同的方法來指定報文的QoS，如報文的優先級、MAC地址、源IP地址、目的IP地址等，網絡可以通過這些信息來提供特定的服務（報文分類、流量整 形等）。
接下來，對Diffserv服務模型進行詳細的解釋。
QoS的操作模型：
QoS涉及四大組件：分類和標記、整 形和監管、擁塞避免和擁塞管理。QoS操作模型如下所示：
首先，數據進入設備進行流分類，根據流量的重要程度劃分不同的類別，並打上不同的標記。然後使用GTS或CAR技術進行整 形和監管，並根據策略對違規的報文進行操作，限制流量的速率。隨後通過WRED技術隨機丟棄相對不重要的報文避免網絡擁塞，最後通過擁塞管理的隊列技術將報文放入不同的隊列。隊列達到最大長度後，後到達的報文將被丟棄，通過隊列的出隊調度技術轉發報文。
可以通過下面這個實際的案例更加通俗的理解QoS對數據流的處理：
我們來把QoS操作模型拆分開來一步步瞭解：
1、分類和標記：
QoS是一個整體的框架，不侷限於一臺設備，整個網絡中設備相互配合，最終達到流量優化的目的。QoS的核心就是保證重要的流量有限通過網絡設備。默認情況下，網絡設備對任何流量都一視同仁，爲了可以讓任何設備都可以識別重要的流量，在網絡的邊界，也就是任何進入網絡的流量都應該根據重要程度被分類，並打上不同的標記，後續設備基於這些標記來標識哪些流量是相對重要的。
①、分類：流分類是進行區別服務的基礎，流分類可以使用報文的優先級來識別不同優先級特徵的流量；
流分類一般通過ACL區分不同的流量，尤其是擴展ACL，基本上可以定義大部分流量。如下命令定義了網絡中所有的FTP流量：
R1(config)#access-list 101 permit tcp any any eq 21
②、標記：在QoS技術的Diffserv服務模型中，對於IP報文中的DS字段使用DSCP（差異化服務編碼點）作爲QoS優先級描述，如下所示：
DS字段一共八位，在Diffserv中使用DS的前六位，即DS0~DS5定義了0~63共64個優先級。
QoS也可以使用DS字段中的IP優先級，使用DS的前三位IP。優先級共八個等級，其中0表示正常流量，盡力轉發。
默認情況下，如果不做設置，正常數據的優先級都是0，而像RIP、OSPF報文，默認優先級是6，優先級越高越優先發送；
在配置時，首先定義匹配類，然後定義流量控制策略，最後在端口實施策略。
1）定義匹配類
R1(config)#class-map abc
R1(config-cmap)#match access-group 101 #101爲上面創建的擴展ACL編號除了配置ACL外，還可以配置端口、VLAN、源或目的MAC地址等信息，配置命令如下：
R1(config-cmap)#match input-interface f0/0 #匹配 F0/0端口進入的流量。
R1(config-cmap)#match any #匹配任意流量2)、定義流量控制策略
通過policy map調用class map，然後爲每一個class map 配置策略：
R1(config)#policy-map QoS #定義策略名稱
R1(config-pmap)#class abc #調用class map
R1(config-pmap-c)#set ip dscp 5 #定義優先級，範圍爲0~63；
也可以使用如下命令來定義優先級：
R1(config-pmap-c)#set ip precedence 7 #與dscp一樣，用來定義優先級，範圍爲0~7。
3）、在接口上應用策略
R1(config-if)#service-policy input qos #service-policy爲命令字，input表示入站。
可以使用output來表示出站，qos爲定義的策略名稱4）、查看配置
可以使用命令show policy-map來查看配置：
R1#show policy-map
Policy Map df
Class abc
set ip precedence 7
Policy Map qos
Class abc
set ip precedence 02、整 形和監管：
經過分類和標記已經可以區分流量的優先級了，那麼爲了避免網絡擁塞的出現，可以對流量進行控制，通過採用一定的策略控制流量的大小，以減少網絡擁塞的出現。主要的流量管理技術是整 形和監管。
在對流量進行監控時一般可以設定三個參數：
1. 承諾平均速率（CIR）：允許流量通過的平均速率；
2. 突發量（BC）：允許突發產生流量的大小，設置的大小必須大於最大報文長度。
3. 額外突發量（Be）：表示流量超出突發量後還可以轉發的流量大小。
1）流量策略
對於符合規定部分的流量視爲合規流量，而對於超出規定部分的流量視爲違規流量。設置流量策略時，既可以設置合規流量策略，也可以設置違規流量策略。一般流量策略有以下幾種：
- 轉發：對於合規流量和違規流量都可以設置策略爲轉發。
- 丟棄：對於合規流量和違規流量都可以設置策略爲丟棄。
- 標記：標記報文的優先級。例如，將合規流量報文的IP優先級設定爲5，而將違規流量報文的優先級設置爲0.
- 進入下一級流量策略：流量策略可以多級處理，可以將流量提交給下一級流量策略來進行控制。
2）整 形與監管
流量整 形（GTS）是一種調節輸出速率的措施，流量整 形使用緩衝區使流量均勻地進行轉發。流量進入設備進行分類，不需要進行整 形的流量直接通過設備轉發，需要進行整 形的流量根據配置分爲合規流量和違規流量。當流量速率超過設定時，設備將多餘的流量緩存到GTS隊列，然後按照配置的CIR，將報文均勻地轉發出去，以保證網絡流量平穩。
由於流量整 形使用緩存來保存違規流量，所以可以減少丟包率，避免了報文重發，但是使用緩存將導致數據轉發時增加時延。流量整 形一般應用在整體流量較小，但有時出現突發流量的環境中。如下圖所示：
流量整 形配置有兩種配置方式，一種是基本的流量整 形配置，另一種是基於ACL的流量整 形配置。
基本的流量整 形配置如下：
R1(config)#access-list 100 permit udp any any
R1(config)#in f0/0
R1(config-if)#traffic-shape rate 8000000 #針對所有經過該接口的流量整 形。承諾平均速率爲100kb/s
R1(config)#in f1/0
R1(config-if)#traffic-shape group 100 800000 800000 800000 #針對於ACL組號爲100的流量整 形。
順序依次爲CIR、Bc、Be，CIR是每秒可通過的速率，
計量單位爲比特
(1GB=1024MB，1MB=1024KB，1KB=1024B，1B（字節）=8bits（比特），
也就是說80000bits大約是100KB/s查看網絡整 形配置信息：
R1#show traffic-shape f0/0
Interface Fa0/0
Access Target Byte Sustain Excess Interval Increment Adapt
VC List Rate Limit bits/int bits/int (ms) (bytes) Active
- 1000000 6250 25000 25000 25 3125 - 查看GTS流量統計信息：
R1#show traffic-shape statistics f0/0
Acc. Queue Packets Bytes Packets Bytes Shaping
I/F List Depth Delayed Delayed Active
Fa0/0 0 0 0 0 0 no查看GTS隊列信息：R1#show traffic-shape queue
Traffic queued in shaping queue on FastEthernet0/0
Queueing strategy: weighted fair
Queueing Stats: 0/1000/64/0 (size/max total/threshold/drops)
Conversations 0/0/64 (active/max active/max total)
Reserved Conversations 0/0 (allocated/max allocated)
Available Bandwidth 1000 kilobits/sec
其中粗體1000標識設置的緩存器限制。
流量監管是一種流量控制措施，監管使用的三個參數分別是承諾平均速率、Bc、Be。所以監管中，Bc+Be的大小是允許突發的最大流量的大小。監管的核心技術是承諾訪問速率（CAR）
Bc和Be相當於信用的積累，如果一直守信（小於規定流量），其信用值就不斷增加到某個數值（Bc）；如果繼續守信，則信用值就會繼續增加到一個規定的最大值（Bc+Be）。這時，如果出現違規現象（流量速率超過規定速率），信用就會減少，知道信用值爲0,。所以Bc、Be是一個積累使用的過程，而不是始終存在的（最初時Bc和Be爲滿的）。
在使用CAR技術限制流量速率時，違規流量一般會被直接丟棄而不進行緩存，所以呢，CAR技術保證了數據的延時，但是增加了丟包率。CAR技術多應用於接入層，對接入用戶進行流量限制。
CAR的速率圖如下所示：
CIR表示速率，而Bc和Be表示大小。
一般的使用一下公式進行配置：
Bc=2XRTTXCIR/8
其中，RTT表示流量往返的時間，可以使用ping命令測試。Be流量一般等於Bc。
承諾訪問速率配置：和流量整 形相同，也有兩種配置方式，一種是基本的承諾訪問速率配置，另一種是擴展的承諾訪問速率配置。
1）、基本的承諾訪問速率配置
R1(config-if)#rate-limit input 8000000 2000 4000 conform-action transmit exceed-action drop上述命令表示進入端口的流量被限速爲8000000b/s（約8MB/s），最大突發量爲4000字節，符合的流量conform-action被轉發transmit，超出的流量exceed-action被丟棄drop。
R1(config-if)#rate-limit input 8000000 2000 4000 conform-action set-prec-transmit 5
exceed-action set-prec-transmit 0
#其中8000000爲CIR，參數範圍是8000~2000000000，單位是b/s；
2000表示普通突發量，參數範圍是100~512000000，單位是字節；
4000表示最大突發量，參數範圍是2000~1024000000，單位是字節上述命令表示進入端口的流量被限速爲8Mb/s，最大的突發量爲4000字節，符合的流量被標記IP優先級5後進行轉發，超出的流量被標記IP優先級0後進行轉發，IP優先級0爲默認值，表示盡力轉發。當網絡出現擁塞時，可以根據優先級確定優先丟棄的數據。
2）、擴展的承諾訪問速率配置
首先配置ACL，定義需要整 形的流量，然後再接口模式下配置如下命令進行流量整 形：
R1(config)#access-list 101 permit tcp any any
R1(config)#in f0/0
R1(config-if)#rate-limit input access-group 101 8000000 2000 4000
conform-action transmit exceed-action drop
#其中8000000爲CIR，參數範圍是8000~2000000000，單位是b/s；
2000表示普通突發量，參數範圍是100~512000000，單位是字節；
4000表示最大突發量，參數範圍是2000~1024000000，單位是字節查看CAR配置信息：
R1#show interfaces f0/0 rate-limit
FastEthernet0/0
Input
matches: access-group 101 #匹配的ACL
params: 8000000 bps, 4000 limit, 4000 extended limit #配置的速率限制
conformed 0 packets, 0 bytes; action: transmit #符合的流量統計，動作爲轉發
exceeded 0 packets, 0 bytes; action: drop #違規的流量統計，動作爲丟棄
last packet: 4176504ms ago, current burst: 0 bytes #當前流量突發量信息
last cleared 00:07:24 ago, conformed 0 bps, exceeded 0 bps #速率信息
matches: access-group 101
params: 8000000 bps, 4000 limit, 4000 extended limit
conformed 0 packets, 0 bytes; action: transmit
exceeded 0 packets, 0 bytes; action: drop
last packet: 4176504ms ago, current burst: 0 bytes
last cleared 00:00:44 ago, conformed 0 bps, exceeded 0 bps