令牌桶算法

 　　CISCO IOS管制器和×××器使用信令牌桶算法建模。本质上令牌桶算法是测量引擎，跟踪可以发送多少流量来证明指定的流量速率。一个令牌容许该算法发送单个位（某些状况下，能够是一个字节）的流量。这些令牌在某个时间增量开始时获得受权，一般是每秒，根据指定的速率，通常称为承诺的信息速率（CIR）。CIR是与服务提供商或维护的服务级约定的访问比特率。

　　举例来讲，若是CIR设置为8000bin/s，那么在每一个时间周期的开始将8000个令牌放入"桶"里（注意，这个描述给出了该算法一个简单观点，在全部状况下并不严格认真，但它说明了桶里面有令牌，该流量就被放行。每放行流量中的一位，就从桶中移除一个令牌。所以，流量能够当作是服务速率的， 所以服从流量的行为得以实现。（一般来讲，服从的流量会被发送）当桶里没有令牌的时候，出现的任何额外流量都被视做超出速率，此时就采起超出的动做。（过量流量一般要么被标记，要么被丢弃）

　　在每秒的最后，均可能有未用的令牌，未使用令牌的处理是各类管制器之间的关键区别。

　　当对某个接口施加速率限制（或CIR）时，受限制的流量就被分配一个亚秒级时间片，它能够在这个时间片中被发送。亚秒级时间片也可称为间隔（或 TC）。举例来讲，若是一个8Kbit/s的CIR做用在一个64Kbit/s的链路上，流量能够以125毫秒（64000bit/s/8000位）的间隔发送。

　　CIR的总数（8000位）能够一次发送，但这时算法在可以发送更多数据以前（做用到速率限制）就必须等待875毫秒。这样的分组间延迟有可能被当作是过量。所以，为了平滑每秒流出的流量，CIR被分红更小的单位，被称为承诺突发（BC），即每一个时间间隔传输持续数量的位。这些更小的单位在单个秒中经过多个实例发送。继续前面的例子，若是BC被设置为1000，每一个承诺突发仅需15.6ms（1000位/64000bit/s）以时钟速率将流量送出接口。该算法等待109.4ms（125ms-15.6ms），而后再以15.6ms发送另外一组数据。该过程在每秒内重复8次。

　　所以，令牌桶算法能够描述以下：

　　CIR=Bc/Tc

　　Cisco IOS软件不容许间隔的显示定义。与此相反，它采用CIR和BC做为参数，间隔和每秒的农历发量能够根据它们计算获得。兴例来讲，若是CIR是8000， BC是4000，每秒产生二个突发（TC=500ms）。若是BC设置为2000，那么每秒就产生4个突发（TC=250ms）。若是BC设置为 1000，每秒就产生8个突发（TC=125ms）。

　　最先的管制器都使用单一速率双色标记器和单桶。这种模型中，流量被标记为二种状态（对应二种颜色）之一：符合或超过CIR.标记和丢弃动做做用在这二种流量状态上。该标记器和管制器的类型是至关粗糙的。

　　1）承诺的访问速率（CAR）（典型的单速率双色和单桶应用）

　　CAR是CISCO IOS软件中提供的最古老的管制工具，古老缘由有：

　　CAR与DiffServ RFC不兼容。

　　没有基本百分比的带宽规范和分层管制

　　CAR不能使用MQC语法。

　　NBAR不能用在CAR中，还有其它方面。

RFC中定义了两种令牌桶算法——单速率三色标记算法和双速率三色标记算法，其评估结果都是为报文打上红、黄、绿三色标记。

QoS会根据报文的颜色，设置报文的丢弃优先级，其中单速率三色标记比较关心报文尺寸的突发，而双速率三色标记则关注速率上的突发，

两种算法均可工做于色盲模式和非色盲模式。

如下结合这两种工做模式介绍一下RFC中所描述的这两种算法。

单速率三色标记算法

      IETF的RFC文件[2]定义了单速率三色标记算法，评估依据如下3个参数：承诺访问速率(CIR)，即向令牌桶中填充令牌的速率；承诺突发尺寸(CBS)，即令牌桶的容量，每次突发所容许的最大流量尺寸（注：设置的突发尺寸必须大于最大报文长度）；超额突发尺寸(EBS)。

 

 

      通常采用双桶结构：C桶和E桶。Tc表示C桶中的令牌数，Te表示E桶中令牌数，两桶的总容量分别为CBS和EBS。初始状态时两桶是满的，即Tc和Te初始值分别等于CBS和EBS。令牌的产生速率是CIR，一般是先往C桶中添加令牌，等C桶满了，再往E桶中添加令牌，当两桶都被填满时，新产生的令牌将会被丢弃。

色盲模式下，假设到达的报文长度为B。若报文长度B小于C桶中的令牌数Tc，则报文被标记为绿色，且C桶中的令牌数减

 

      少B；若Tc<B <Te，则标记为×××，E和C桶中的令牌数均减小B；若B >Te，标记为红色，两桶总令牌数都不减小。

在非色盲模式下，若报文已被标记为绿色或B <Tc，则报文被标记为绿色，Tc减小B；若报文已被标记为×××或Tc<B <Te，则标记为×××，且Te减小B；若报文已被标记为红色或

B >Te，则标记为红色，Tc和Te都不减小。 

 

双速率三色标记算法

      IETF的RFC文件[3]定义了双速率三色算法，主要是根据4种流量参数来评估：CIR、CBS、峰值信息速率(PIR)，峰值突发尺寸(PBS)。前两种参数与单速率三色算法中的含义相同，PIR这个参数只在交换机上才有，路由器没有这个参数。该值必须不小于CIR的设置值，若是大于CIR，则速率限制在CIR于PRI之间的一个值。

 

 

      与单速率三色标记算法不一样，双速率三色标记算法的两个令牌桶C桶和P桶填充令牌的速率不一样，C桶填充速率为CIR，P桶为PIR；两桶的容量分别为CBS和PBS。用Tc和Tp表示两桶中的令牌数目，初始状态时两桶是满的，即Tc和Tp初始值分别等于CBS和PBS。

 

 

      色盲模式下，若是到达的报文速率大于PIR，超过Tp+Tc部分没法获得令牌，报文被标记为红色，未超过Tp+Tc而从P桶中获取令牌的报文标记为×××，从C桶中获取令牌的报文被标记为绿色；当报文速率小于PIR，大于CIR时，报文不会得不到令牌，但超过Tp部分报文将从P桶中获取令牌，被标记为×××报文，从C桶中获取令牌的报文被标记为绿色；当报文速率小于CIR时，报文所需令牌数不会超过Tc，只从C桶中获取令牌，因此只会被标记为绿色报文。

 

 

   在非色盲模式下，若是报文已被标记为红色或者超过Tp+Tc部分没法获得令牌的报文，被标记为红色；若是标记为×××或者超过Tc未超过Tp部分报文记为×××；若是报文被标记为绿或未超过Tc部分报文，被标记为绿色。