Содержание
Введение
Развитие сетей передачи данных влечёт за собой рост объёма передаваемого трафика, что требует модернизации устройств и каналов связи. При обновлении парка сетевого оборудования можно столкнуться с множеством проблем: технических, организационных, финансовых и т.д., поэтому одним из решений является внедрение политики качества обслуживания на существующем парке устройств. Внедрение политики позволит классифицировать сетевой трафик и распределять сетевые ресурсы между классами трафика.
Терминология
- QoS (Quality of Service - качество обслуживания) - технология, позволяющая выполнить классификацию потока данных и выделить сетевые ресурсы для каждого из классов.
- Политика QoS - документ, описывающий принципы классификации потоков трафика и требования к ресурсам для каждого из классов.
Схема распространения пакетов
В пакетных сетях передачи данных трафик распространяется от узла-отправителя к узлу-получателю через каналы связи и промежуточные устройства. В общем случае пакет данных обрабатывается каждым из промежуточных устройств независимо. Рассмотрим пример обработки пакета данных промежуточным сетевым устройством (рис. 1):
- Узел 1 формирует пакет данных передаёт его в Среду-1. Пакет данных инкапсулируется в канальный протокол, используемый в Среде-1.
- Кадр данных распространяется в Среде-1. Для этого кадр данных преобразовывается в сигнал, соответствующий физическим свойствам среды. Сигналы, используемые в проводных и беспроводных средах будут отличаться, что повлияет на эффекты их распространения и сценарии использования.
- Сигнал поступает на входной интерфейс устройства, демоделируется и полученный кадр данных проверяется на целостность: если кадр повреждён, то он отбрасывается.
- Принятый кадр проверяется на необходимость перенаправления. Кадр может быть адресован сетевому устройству, в этом случае он передаётся на обработку внутренним процессам. Кадр может быть адресован другому узлу и, в этом случае, возможны два варианта развития событий: кадр должен быть передан далее через выходной интерфейс, либо отброшен (если Среда-1 является общей средой, то все передаваемые сигналу будут приняты всеми устройствами, подключенными к среде).
- Если кадр должен быть обработан и передан другому узлу, то кадр поступает в очередь сообщений. Очередь сообщений представляет собой набор буферов, в которые помещаются данные, принятые входящими интерфейсами. Число и объём буферов памяти, в которых хранится очередь сообщений, не стандартизованы и зависит от производителя оборудования. Например, в устройствах семейств InfiLink 2x2 выделено 32 очереди, 17 из которых доступны пользователю для настройки.
- Кадр данных проходит через очередь сообщений, в которую он был помещен, и поступает в выходной интерфейс.
- Поскольку очереди сообщений являются связующим звеном между наборами входящих и исходящих интерфейсов, то в устройстве должен быть выделен контроллер, который выполняет заполнение очередей входящими данными и выборку из очередей для передачи исходящим интерфейсам. Как правило, эти функции выполняет центральный процессор. Как будет показано далее, заполнение и выборка очередей может выполняться неравномерно и зависеть от классификации потоков данных.
- Исходящий интерфейс формирует модулированный сигнал и передаёт его в Среду-2. К Среде-2 подключен Узел-2, являющийся получателем исходного пакета данных.
- Узел-2 принимает сигнал, демодулирует его и обрабатывает полученный кадр данных.
Следует отметить, что в большинстве современных сетевых устройств интерфейсы являются комбинированными и могут выступать как в роли входящих, так и в роли исходящих.
Рисунок 1 - Схема прохождения трафика через сетевое устройство
Сетевое устройство может быть промежуточным для нескольких пар узлов, каждая из которых может передавать данные нескольких сервисов (рис. 2а). Рассмотрим схему, в которой сетевое устройство является промежуточным для трафика пар узлов Узел-1 - Узел-4, Узел-2 - Узел-5 и Узел-3 - Узел-6, при этом первая пара передаёт данные трёх сервисов, вторая - двух, третья - одного. В общем случае, при отсутствии настроек QoS, данные всех сервисов попадают в общую очередь в порядке поступления их на сетевое устройство и в этом же порядке будут из очереди переданы на выходные интерфейсы.
При настроенном QoS, можно классифицировать каждый из входящих потоков трафика, например по его типу, и сопоставить каждому классу свою очередь (рис. 2б). Каждой из очередей пакетов может быть назначен свой приоритет, который будет учитываться при извлечении пакетов из очередей сообщений, что позволит гарантировать показатели качества (ДОБАВИТЬ ССЫЛКУ). Классификация потоков трафика может быть выполнена не на основании используемых сервисов, а по другим критериям. Например, каждой паре пользователей может быть выделена отдельная очередь сообщений (рис. 2в).
Рисунок 2а - Формирование очереди для различных сервисов без QoS
Рисунок 2б - Формирование очередей различных сервисов с QoS
Рисунок 2в - Формирование очередей различных пользователей с QoS
Следует иметь в виду, что на пути данных от источника до получателя может быть расположено несколько промежуточных сетевых устройств, очереди сообщений на которых независимы друг от друга, т.е. эффективное внедрение политики QoS потребует конфигурации всех сетевых узлов.
Дополнительные материалы
Онлайн-курсы
White papers
Вебинары
Скринкасты
Прочее
План:
0. Схема распространения пакетов по сети.
Очереди, дропы и т.д.
1. Метрики качества.
Использование единой инфраструктуры для множества сервисов.
Потери, задержки, Jitter. Определение, природа.
Типовые значения для разных сервисов.
2. Методы обеспечения QoS.
Приоритизация и ограничение пропускной способности.
Обоснование необходимости внедрения QoS на всём пути прохождения трафика.
3. Механизмы приоритизации трафика
Использование приоритета из заголовка Ethernet
Использование приоритета из заголовка IP
Приоритизация трафика в MINT
Описание
Автоматическое распознавание приоритета
Назначение приоритета вручную
Приоритизация трафика в XG
Приоритизация трафика в V5
4. Механизмы ограничения пропускной способности
Предотвращение и управление перегразками
Policing и Shaping
Алгоритм Token Bucket
Ограничение пропускной способности в R5000
Ограничение пропускной способности в XG
Ограничение пропускной способности в V5