Управление трафиком. Службы QoS

Итак, службы QoS должны обеспечивать вероятность того, что сеть соот- ветствует заданному соглашению о трафике.

Приложения запускаются и работают на хостах и обмениваются данными между собой.

Приложения отправляют данные операционной системе для передачи по

сети.

Как только данные переданы операционной системе, они становятся сете-

вым трафиком.

Сетевая служба QoS опирается на способность сети обработать трафик так, чтобы гарантированно выполнить запросы некоторых приложений.

Гарантированное выполнение запросов приложений по QoS требует наличия в сети специального механизма по обработке сетевого трафика.

Такой механизм должен быть способен идентифицировать трафик, име- ющий право на особую обработку и право управлять этими механизмами.

Функциональные возможности QoS призваны удовлетворить требования сетевых приложений.

Основные параметры QoS. Требования различных приложений по об- работке их сетевого трафика нашли выражение в следующих параметрах, свя- занных с QoS:

• Bandwidth (полоса пропускания) – скорость, с которой трафик, генери- руемый приложением, должен быть передан по сети;

• Latency (задержка) – задержка, которую приложение может допустить в доставке пакета данных.

• Jitter – изменение времени задержки.

• Loss (потеря) – процент потерянных данных.

Сетевые ресурсы не безграничны. Механизм QoS контролирует распре-

деление сетевых ресурсов, чтобы выполнить требования по передаче трафика приложения.

Фундаментальные ресурсы QoS и механизмы обработки трафика. Сети, которые связывают хосты, используют разнообразные устройства (сете- вые адаптеры хостов, маршрутизаторы, коммутаторы, концетраторы).

 

Каждое устройство имеет сетевые интерфейсы. Каждый сетевой интер- фейс может принять и передать трафик с конечной скоростью.

Если скорость поступления трафика на интерфейс выше, чем скорость, с которой интерфейс передает трафик дальше, то возникает перегрузка.

Сетевые устройства могут обработать состояние перегрузки, организуя очередь трафика в памяти устройства (в буфере), пока перегрузка не пройдет.

В других случаях сетевое оборудование может отказаться от трафика, чтобы облегчить перегрузку.

Возникает либо задержка, либо потеря трафика.

Пропускная способность сетевых интерфейсов и наличие буферной памя- ти составляют фундаментальные ресурсы, обеспечивающие QoS.

Распределение ресурсов QoS по сетевым устройствам. Трафик прило- жений, более терпимых к задержкам, становится в очередь. Трафик приложе- ний, критичных к задержкам, передается далее.

Для выполнения такой задачи сетевое устройство должно идентифициро- вать трафик, а также иметь очереди и механизмы их обслуживания.

Механизм обработки трафика включает в себя услуги, обеспечивающие названные выше типы сервиса: с максимальными усилиями, с предпочтением и гарантированный.

Различным типам трафика даются статистические гарантии.

Гарантированный сервис основан на предварительном резервировании сетевых ресурсов для каждого из потоков, получивших гарантии обслужива- ния.

Операционная система Windows содержит компоненты QoS, обеспечива- ющие:

• резервирование ресурсов и службы RSVP ((ReSerVation Protocol);

• управление трафиком;

• классификатор пакетов, который относит пакет к определенному клас- су сервиса. При этом пакет будет поставлен в соответствующую очередь. Оче-

реди управляются планировщиком пакетов QoS. Планировщик пакетов QoS определяет параметры QoS для специфического потока данных. Трафик поме- чается определенным значением приоритета. Планировщик пакетов QoS опре- деляет график постановки в очередь каждого пакета и обрабатывает конкури- рующие запросы между поставленными в очередь пакетами, которые нуждают- ся в одновременном доступе к сети.

Модель службы QoS. Эта служба имеет распределенный характер (ее элементы должны быть на всех сетевых устройствах, продвигающих пакеты)

Должны быть и элементы централизованного управления, позволяющие администратору конфигурировать механизмы QoS в устройствах сети.

Архитектура службы QoS включает элементы трех основных типов:

• средства QoS узла, выполняющие обработку трафика в соответствии с требованиями на качество обслуживания;

• протоколы QoS-сигнализации для координации работы сетевых эле- ментов по поддержке качества обслуживания «из конца в конец» (end-to-end, e2e);

 

• централизованные функции политики управления и учета QoS, позво- ляющие администраторам сети целенаправленно воздействовать на сетевые элементы для разделения ресурсов сети между различными видами трафика с требуемым уровнем QoS.

Средства QoS узла могут включать механизмы двух типов:

• механизмы обслуживания очередей;

• механизмы кондиционирования трафика.

Механизм обслуживания очередей – элемент любого устройства, рабо-

тающего по принципу коммутации пакетов. Эти механизмы работают в любом сетевом устройстве (за исключением повторителей).

Алгоритмы управления очередями. Чаще всего применяют следующие алгоритмы управления очередями:

• FIFO (достаточен только для Best effort (с максимальными усилиями);

• приоритетное обслуживание, которое называют также «подавляющим»;

• взвешенное обслуживание.

Традиционный алгоритм FIFO

Достоинство – простота реализации и отсутствие необходимости конфи- гурирования. Недостаток – невозможность дифференцированной обработки пакетов различных потоков.