Please enable JavaScript.
Coggle requires JavaScript to display documents.
Качество обслуживания (QoS) - Coggle Diagram
Качество обслуживания (QoS)
6.1 Модели QoS
Основные задачи QoS
Дифференциация трафика мультимедийных приложений и данных с разными требованиями
Гарантированный уровень обслуживания и управление пропускной способностью
Обработка и приоритизация трафика
Модели QoS
Негарантированная доставка данных (Best Effort Service)
Связь между узлами без гарантий
Нет гарантии надежности, пропускной способности и приоритета
Интегрированные услуги (Integrated Services, IntServ)
Предварительное резервирование сетевых ресурсов (RFC 1633)
Гарантированная выделенная полоса пропускания для каждого потока
Использование RSVP (Resource Reservation Protocol)
Жесткий QoS (Hard QoS) с строгими требованиями к ресурсам
Дифференцированное обслуживание (Differentiated Service, DiffServ)
Классификация трафика по классам качества (RFC 2474, 2475)
Per-Hop Behavior (PHB) – поведение пакетов на узлах
Мягкий QoS (Soft QoS), без строгих гарантий
Промежуточное положение между Best Effort и IntServ
6.2 Приоритизация пакетов
На канальном уровне (OSI)
Стандарт IEEE 802.1p
До 8 уровней приоритетов (0–7), где 7 – самый высокий
Использование 3 бит в поле приоритета тега IEEE 802.1Q
На сетевом уровне (IPv4)
Поле ToS (Type of Service) – 8-битное
IP Precedence
3 бита для приоритета (0–7)
DSCP (Differentiated Services Code Point)
6 старших бит поля ToS (0–63 уровней приоритетов)
Расширение IP Precedence с обратной совместимостью
6.3 Классификация пакетов
Поддержка 4–8 аппаратных очередей приоритетов на порту коммутатора
Настройка алгоритма обслуживания и карты привязки приоритетов 802.1p, ToS, DSCP к очередям
Типичные карты привязки для коммутаторов D-Link с 4 и 8 очередями
Класс 7 в 8-очередевом режиме зарезервирован для внутреннего использования
Классификация пакетов по приоритетам без изменения содержимого пакетов
Классификация по умолчанию для немаркированных кадров
Использование Access Control List (ACL) по MAC, IP, порту TCP/UDP, VLAN для расширенной классификации
6.4 Маркировка пакетов
Изменение или запись значений приоритетов (DSCP, 802.1p, IP Precedence)
Обычно выполняется на граничных устройствах
Позволяет последующим узлам применять политику обслуживания классов трафика
Изменения значений битов приоритета возможны с помощью ACL
6.5 Управление перегрузками и обслуживание очередей
Причины перегрузок
Часто в местах соединения сетей с разной полосой пропускания
Перегруженные узлы буферизуют пакеты и распределяют по очередям
Механизмы обслуживания очередей (Queuing mechanisms)
FIFO (First-In, First-Out) – простой порядок передачи без классификации
Очереди приоритетов (Strict Priority Queuing)
4 очереди с высокими, средними, обычными и низкими приоритетами
Высокоприоритетная очередь обслуживается первой, может блокировать низкоприоритетные
Риск "зависания" низкоприоритетного трафика
Взвешенный круговой алгоритм (Weighted Round Robin, WRR)
Избавляет от блокировки низкоприоритетных очередей
Передача трафика из очередей пропорционально весам по кругу
6.6 Механизм предотвращения перегрузок
Традиционный метод – Tail Drop
Отбрасывание пакетов при переполнении очередей
Служит сигналом о перегрузке источникам TCP-контроллеров
Приводит к эффекту глобальной синхронизации (синхронному снижению и увеличению скорости)
Негативно влияет на эффективность использования полосы и задержки
Алгоритм Random Early Detection (RED)
Вероятностное отбрасывание пакетов при росте среднего размера очереди
Использует два порога – минимальный и максимальный
Уменьшает эффект глобальной синхронизации, отбрасывая выборочные потоки
Расширенный алгоритм SRED (Simple RED) в коммутаторах D-Link
Вероятностное отбрасывание «окрашенных» пакетов по приоритетам (зелёный, желтый, красный)
Два порога для очереди – минимум и максимум
При умеренной перегрузке отбрасываются пакеты низких приоритетов с некоторой вероятностью
При превышении максимума отбрасываются пакеты всех приоритетов с заданной вероятностью
Возможность настройки разных скоростей отбрасывания (от 0.097% до 100%)
6.7 Контроль полосы пропускания
Механизмы Traffic Policing и Traffic Shaping
Traffic Policing – ограничение скорости трафика на интерфейсе
Администратор задаёт пороговые скорости
Трафик выше порога отбрасывается или маркируется заново
Traffic Shaping – сглаживание потока
Избыточные пакеты помещаются в буфер, что снижает потери, но увеличивает задержку
Более дружественно к чувствительному к задержкам трафику (IP-телефония, видео)
Алгоритм "корзина маркеров" (Token Bucket)
Параметры: CIR (Committed Information Rate), CBS (Committed Burst Size), EBS (Extended Burst Size)
Маркеры генерируются с частотой CIR и собираются в корзине (максимум CBS)
Пакеты проходят, если достаточно маркеров; если нет – считаются non-conformant
Возможна обработка non-conformant пакетов: отбрасывание или перемаркировка
Bandwidth Control в коммутаторах D-Link
Ограничение скорости на портах с шагом 64 Кбит/с, диапазон от 64 Кбит/с до максимума порта
Per-flow Bandwidth Control – управление полосой пропускания для отдельных потоков
Использование ACL для фильтрации и ограничения трафика
Аппаратная реализация на ASIC, не влияющая на загрузку CPU