WFQ ( Weighted Fair Queuing )

　WFQとは

　このキューイングは、送信元から宛先までのアプリケーション間で発生するトラフィックフローを動的に
　検出して、フローごとに個別のキュー(サブキュー)を自動管理するキューイング方式です。PQやCQでは
　管理者が手動でリスト ( priority-list 1, custom-queue-list 1 ) などを作成していましたが、WFQでは
　自動でキューが作成されます。また、パケットの優先度は Precedence 値により決めることができます。

　ところで、「送信元から宛先までのアプリケーション間のトラフィックフロー」とは、何のことでしょうか？
　例えば、「192.168.0.1/24 port : 2345」 から 「192.168.1.1/24 port:23」 のサーバにtelnetするとします。
　そうすると、これで１つのトラフィックフローとして動的に検出して「輻輳時に」1つのキューを作成します。
　つまり、「 192.168.0.2/24 port:3456 」 から 「 192.168.1.1/24 port:23 」 までtelnet接続するトラフィックを
　ルータが検出すれば、これで別の１つのトラフィックフローとして「輻輳時に」１つのキューを作成します。
　つまり、WFQは送信元から宛先へのIPアドレス、ポート番号をみてキューに振り分けています。また、
　WFQではパケットの優先度としてIPパケットのToSフィールドにあるPrecedenceの値を採用しています。



　WFQの種類

　WFQ には、Flow-Based WFQ, Distributed WFQ, Class-based WFQ, Distributed Class-Based WFQ
　の４種類があります。今回は WFQ の基本となる Flow-Based WFQ について解説させて頂きます。
　Flow-Based WFQ は自動でキューの管理、リスト作成してくれるのは管理が楽で良い所でありますが
　裏を返せば、管理者が手動でキューを作成するなどカスタマイズができないので欠点でもあります。
　この問題点を解消するためにClass-Based WFQが開発されて、今では主流のキューイング方式です。



　WFQのコンフィグ

　アプリケーション間で発生するトラフィックのフローを動的に検出して、フローごとに個別のキューを
　自動管理してくれるので、設定としてはインターフェースに以下のコマンドを一行入力するだけです。

　I/Fの速度が2048bps以下のI/Fでは、例えばSerial I/Fではデフォルトで有効なっていることから
　コマンドの入力も不要です。設定が有効かどうかは show interface にて確認することができます。

　Queing Strategy ： weighted fair

　オプション設定の[ discard-threshold ]の値には1つのキューに保持できるパケット数を定義します。
　この値のデフォルトを [ 64 ] です。つまり、輻輳時に1つのキューに64以上のパケットが格納された
　場合、以降のパケットは廃棄されることになります。次の [ dynamic-queues ] の値には、I/Fの持つ
　ことができる動的キューの最大数です。デフォルトは256。つまり、256のトラフィックフローのための
　キューを持てます。最後の [ reserval-queue ] は予約されたトラフィックフローのために使用される
　キューです。デフォルトは0です。この予約キューは、例えばRSVP用に予約するトラフィックフローの
　数を定義するために使用する設定です。実際には、これらのoption設定は特別な理由がない限り
　変更する必要はなく [ fair-queue ] と入力するだけでOK。つまり [ fair-queue 64 256 0 ] と同じ結果。

　FQ ( Fair Queuing ) の動作

　WFQは、重み付け ( Weighted = Precedence ) のあるFQということなので、Precendenceの理解と
　FQの動作が分かればWFQ動作を理解できるので、FQ ( Fair Queing ) の動作について説明します。

　FQ は、輻輳時にインターフェース上で全てのキューから等しいレート ( 同じ帯域幅 ) で排出します。
　下図で4つのキューがありますが、これら4つのキューにバッファされているデータ量に関係なく均等に
　帯域幅が割り振られることになるので、例えば、PC AからBへ大量のFTPデータが伝送されたとしても
　Serial 0/0 インターフェースの帯域幅を独占することはありません。PC A からBへ１Gbyteのデータを
　伝送する場合でも下図のキュー2だけにおいて64パケット以上のパケットが廃棄されていくだけです。
　つまり、キュー1、3、4は独立しており、これらのキューはパケットの排出に苦しむことはありません。


　　


　ところで、キュー2のFTPパケット１と、キュー4の音声パケット１とでは当然パケットのサイズが異なります。
　FQはI/Fで利用できる帯域幅を均等に各キューに割当てるので、キュー2の１つのFTPパケットが1000byte、
　キュー4の１つの音声パケットが300byteの場合、キュー2のFTPパケット１つが排出される前に、キュー4の
　音声パケット3つが排出されることになります。またキュー1〜4でどのキューのパケットから排出するかは
　そのキューの中にバッファされているパケットのサイズで決まります。一番小さいサイズのパケットを持つ
　キューから排出されることになるので、上図で言えば、キュー4からパケットが排出されることになります。

　注意して頂きたいのは、絶対優先ではないので キュー4のパケットを全て送出してから、キュー2やキュー3に
　移行していくわけではないです。キュー4にパケット�Cまだ残っていますよね。PQ、LLQ、IP RTP Priorityなど
　の輻輳制御を実装している場合は、キュー4を空にしてから次のキューのパケットの転送ということになります。


　　

　　※　WFQのステータスは、sh int, show queue , show queue priority コマンドにより確認することができます。Weighted Fari Queueing




　WFQ のキューのウェイト

　WFQは着信するIPパケットのIP Precedenceの値に基づき、キューのウェイトを変更することができます。
　WFQでのキューのウェイトの計算式は以下の通りですが、バージョンにより計算式の分子が異なります。

　例えば、IP Precedence=0のパケットが格納されるキューのウェイトは、IOS12.0(5)以上の場合 「32768」、
　IP Precedence=1のパケットが格納されるキューのウェイトは「16384」となり、IP Precedecen=1のパケット
　が格納されるキューは、IP Precedence=-0に比べて、毎秒約2倍のバイトをI/Fから送出することなります。

　

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