Производители коммутаторов многие годы толковали о критически важном трафике, таком как финансовые транзакции, данные телеметрии и передача живого видео, но теперь наконец они получили возможность реализовать схему маркировки, которая позволит коммутаторам распознавать подобный трафик. Ратификация в сентябре прошлого года спецификации IEEE 802.1p, определяющей приоритеты сервисов на втором уровне, дала возможность, опираясь на стандарты, реализовывать составленные из оборудования разных производителей сети, обеспечивающие гарантированное качество обслуживания (quality of service, QoS).
На рынке уже появились коммутаторы, поддерживающие 802.1p, а также еще один стандарт на маркировку - 802.1Q, который необходим для организации виртуальных локальных сетей. Фактически сейчас все реже можно встретить коммутатор, который бы не соответствовалобеим спецификациям.
Однако для организации приоритетного обслуживания в сети вовсе не достаточно установить в ней несколько новых коммутаторов. Хотя 802.1p и 802.1Q предлагают общие принципы, позволяющие разбить полосу пропускания на потоки с различными приоритетами, из-за различного толкования стандартов производители реализуют приоритетное обслуживание трафика далеко не одинаково, что и делает организацию подобной сети не столь простым делом. Поэтому прежде чем устанавливать коммутаторы, поддерживающие стандарты 802.1p и 802.1Q, стоит проанализировать потоки трафика, которые они генерируют.
Концепция приоритизации трафика является ключевой для возможности управлять качеством обслуживания (QoS), то есть на основе набора характеристик, определяющих особенности доставки разных типов сетевого трафика, предоставлять пользователям определенные гарантии. В числе этих характеристик - пропускная способность, время задержки при передаче, нарушение синхронизации, уровень готовности службы, приемлемый уровень ошибок, доля потерянных пакетов.
Приоритизация, обобщающая концепцию QoS, подразумевает наличие средств, с помощью которых определенные кадры получают право на предпочтительную обработку по сравнению с другими. Службы приоритизации позволяют с помощью коммутаторов второго уровня реализовать управление качеством обслуживания, на основе тегов выявляя различия между пакетами и соответственно этому по-разному их обрабатывая.
Спецификация 802.1p дает возможность сетевым устройствам устанавливать приоритет трафика, относя его к одному из восьми предопределенных классов.
Самому высокому приоритету соответствует класс 7, который резервируется для данных управления сетью, таких как информация об обновлении таблиц Routing Information Protocol или Open Shortest Path First. Классы 5 и 6 могут использоваться для особо чувствительного к задержкам трафика, такого как видео или речь. Классы данных с 4 по 1 предназначены для задач разных классов - от потоковых приложений до подобного File Transfer Protocol трафика, способного справиться с возможной потерей. Класс 0 резервируется для "максимально лучшей" доставки и присваивается в тех случаях, когда не специфицирован ни один другой класс.
Стандарт IEEE не содержит требования реализовывать все восемь классов, поэтому в большинстве случаев используется лишь некоторое подмножество определений классов трафика. В результате покупателям необходимо соотнести имеющиеся в их информационной системе классы трафика с возможностями каждого из коммутаторов сети.
Кроме того, хотя спецификация 802.1p предлагает механизм, позволяющий определить приоритет кадрового трафика, в заголовках кадров Ethernet отсутствует поле приоритета. Напомним, что спецификация 802.1Q определяет 32-разрядный заголовок тега, который содержит трехразрядное поле для указания уровня приоритета кадра.
Отсутствие единообразия
Хотя производители коммутаторов сходятся в том, что 802.1p и 802.1Q следует использовать для определения приоритетов и заполнения тегов кадров, единого подхода к реализации механизмов очередей кадров не существует.
Многие коммутаторы поддерживают две или три приоритетные очереди, поскольку производители считают, что столь детальное разбиение трафика на восемь уровней не имеет практического смысла. Некоторые авторитетные специалисты предсказывают, что оконечные коммутаторы будут иметь всего две очереди, а базовые коммутаторы - до четырех очередей.
Именно из-за числа очередей, которые поддерживают коммутаторы, и возникает целый ряд интересных вопросов. К примеру, коммутатор может направлять кадры классов от 0 до 3 в очередь с низким приоритетом, а кадры классов 4-7 - в очередь с высоким приоритетом. По сути, это сокращает число классов с восьми до двух. При таком подходе действительно критически важные кадры класса 7 будут передаваться "вперемешку" с трафиком класса 4.
Коммутаторы, имеющие свыше двух очередей, могут предложить более широкий диапазон классов приоритетов. Весь фокус заключается в том, чтобы понять, как производитель распределил различные классы приоритетов по этим очередям. Например, если два коммутатора поддерживают одно и то же число очередей, один из них может отнести трафик класса 3 к низкоприоритетной очереди, а второй - к очереди с более высоким приоритетом. Эти коммутаторы будут передавать трафик одного и того же типа в существенно различном темпе.
Рассмотрим, что произойдет с потоком трафика, проходящего через несколько коммутаторов, каждый из которых имеет собственную "раскладку" классов приоритетов по очередям. Несмотря на то что приложение может потребовать обслуживания с самым высоким приоритетом, в конце концов может случиться так, что его трафик будет соперничать за полосу пропускания с трафиком, заведомо имеющим более низкий приоритет.
Необходимо точно установить, каким именно образом производители имеющихся коммутаторов реализовали в своих устройствах очереди приоритетов. Более того, особое внимание следует уделить тому, как соотнесена каждая из этих очередей с восемью классами приоритетов, определенных в спецификации 802.1p.
Высший приоритет
Как только пользователи начнут развертывать коммутаторы, соответствующие спецификациям 802.1p и 802.1Q, в своих сетях, имеющиеся инструментальные средства будут модифицироваться с тем, чтобы они могли определять способность коммутаторов обрабатывать приоритизированные потоки данных. Однако такого инструментария пока нет.
Сетевые администраторы испытывают все большую потребность в разносторонних тестовых приложениях, которые в состоянии помочь им установить, каким образом сетевые устройства назначают приоритеты данных и, что более важно, как механизм организации очередей влияет на распространение этих данных.
Без сомнения, службы 802.1p и 802.1Q - долгожданные усовершенствования для локальных сетей. Однако следует помнить о том, что реальная эффективность этих служб будет во многом зависеть от умения сетевого администратора выявлять все нюансы обработки приоритетов, присущие каждому конкретному коммутатору и сетевой плате, которые устанавливают приоритеты и передают кадры.
Тщательное обдумывание вопросов, связанных с 802.1p и 802.1Q, позволит более эффективно управлять использованием доступной полосы пропускания, но при этом вам придется немало потрудиться, чтобы освоить механизм управления, предлагаемый конкретным производителем. Если вы хотите, чтобы обработка приоритетов трафика в организации действительно себя оправдывала, эта задача должна иметь самый высокий приоритет.
Чарльз Бруно - менеджер, а Кевин Толли - президент и генеральный директор компании The Tolly Group. С ними можно связаться по электронной почте по адресам [email protected] и [email protected] соответственно.
Качество звука - это качество обслуживания
Марк ПейсСамый трудный шаг в адаптации сети к передаче голоса по IP-сетям (voice over IP, VoIP) - это обеспечить качество обслуживания (quality of service, QoS), к которому привыкли абоненты, пользуясь обычным телефоном. Для того чтобы по сети можно было пересылать голосовые сообщения с приемлемым качеством обслуживания, придется изменить конфигурацию этой сети.
Маршрутизаторы и коммутаторы необходимо оснастить модернизированным программным обеспечением, которое поддерживает стандарты QoS; концентраторы же придется заменить коммутаторами или ограничиться очень небольшим числом подключений. Чтобы обеспечить требуемое качество обслуживания в рамках всей сети, "из конца в конец", необходимо централизованным образом сформулировать набор правил, обеспечивающих гарантированное качество обслуживания, и установить выделенные серверы для осуществления управления сетью согласно этим правилам.
Желающим передавать по сети голосовые сообщения следует знать основное правило: суммарная задержка на пути следования от отправителя к получателю не должна превышать 300 мс. Эта задержка включает в себя время, которое требуется на формирование пакета VoIP, задержку передачи, определяемую возможностями каналов сети, и время, которое необходимо для обработки и декодирования пакетов VoIP. На создание и декодирование пакета VoIP уходит по 1 мс, на передачу по локальному сегменту - 5 мс, на пересылку по глобальной сети - 80 мс, а на передачу по локальному сегменту на стороне получателя - 5 мс.
Эти 92 мс не учитывают сложность трафика или сети. При отсутствии контроля за качеством обслуживания сообщение электронной почты с большим присоединенным файлом, передаваемое во время трансляции голосового сигнала, вызовет значительные искажения, в силу чего качество полученного сигнала окажется неприемлемым.
Чтобы решить эту проблему, необходимо внести изменения в протоколы уровня 2 и 3. Что касается уровня 2, IEEE разработал стандарт 802.1p, позволяющий присваивать пакетам один из восьми приоритетов, благодаря чему коммутаторы могут выбрать порядок передачи пакетов, гарантируя, что критически важные, чувствительные ко времени данные первыми достигнут своего адресата. К счастью, 802.1p реализуется на уровне программного драйвера, поэтому для использования стандарта достаточно изменить программное обеспечение.
Кроме того, рабочая группа IETF ввела дополнительную информацию в заголовок IP-пакета. IP Precedence/Class-Based Queuing (CBQ) занимает три разряда байта заголовка Type of Service, позволяя устанавливать один из восьми приоритетов. Благодаря такому механизму устройство уровня 3 может легко передавать важные пакеты первыми. В сети, используемой для передачи голоса, необходимо присваивать более высокий приоритет голосовому трафику, чтобы ему отдавалось предпочтение при передаче.
Чтобы обеспечить гарантированное качество обслуживания, необходимо реализовать стратегии CBQ на устройствах уровня 3. Такой подход дает возможность решить, какие протоколы имеют преимущество перед другими, и определить, какую полосу пропускания зарезервировать для каждого из них. Безусловно, без механизма управления эти решения уровня 2 и уровня 3 окажутся бесполезными. Протокол Resource Reservation Protocol (RSVP) дает возможность управлять качеством обслуживания. С помощью RSVP приложение имеет возможность затребовать определенный уровень обслуживания. Устройство на маршруте движения пакетов может затем определить, удовлетворить или не удовлетворить запрос на полосу пропускания исходя из текущего состояния сети. Если запрос удовлетворен, приложению гарантируется необходимая полоса пропускания.
Добиться всего этого можно только при централизованной политике обеспечения качества обслуживания для всех устройств вашей сети. Для этого IETF предлагает использовать службу Common Open Policy Service (COPS), стандарт на реализацию правил QoS в рамках всей сети. COPS позволяет серверу управления на базе правил контролировать устройства в сети, реализуя тем самым принятую политику QoS. Но до тех пор пока IETF не ратифицирует все стандарты QoS, данные системы будут поддерживать только некоторое подмножество общего решения, реализующего сквозное гарантированное качество обслуживания.
Тем, кто намерен использовать в своей организации технологии VoIP, сначала нужно провести экспертизу всех сетевых устройств уровней 2 и 3 и выяснить, какие из них требуют модернизации или замены. Нужно проанализировать архитектуру сети с тем, чтобы выявить узкие места, а затем разработать политику QoS с учетом требований бизнес-процессов конкретного предприятия. На основе этой политики можно будет реализовать стратегии обеспечения необходимого уровня качества обслуживания.
Только факты
Связь по Internet
Рынок шлюзов VOIP (voice-over-IP), по состоянию которого можно судить о положении на рынке систем VOIP в целом, в ближайшие пять лет, как предполагается, будет быстро расти.
В предыдущей части я рассказал о том, что Windows Server 2003′s QoS применение поддерживает маркирование приоритетов 802.1p и Diffserv. В этой части я объясню принцип работы маркировки приоритетов.
802.1P сигнал
Как я говорил в предыдущей части, передача сигнала 802.1p осуществляется на втором уровне модели OSI. Этот уровень используется такими физическими устройствами, как коммутаторы. Устройства второго уровня, поддерживающие 802.1p, могут просматривать маркировку приоритетов, которые назначены пакетам, а затем группировать эти пакеты в отдельные классы трафика.
В сетях Ethernet маркировка приоритетов включена в тэги VLAN. VLANs и VLAN тэги определяются 802.1Q стандартом, который определяет поле трехразрядных приоритетов, но на самом деле не определяет то, как это поле приоритетов должно использоваться. Именно здесь в игру вступает 802.1P стандарт.
802.1P определяет различные классы приоритетов, которые можно использовать совместно с 802.1Q стандартом. В конечном счете, 802.1Q оставляет право выбора маркировки приоритетов за администратором, поэтому технически вам не нужно следовать указаниям 802.1P, но 802.1P, кажется, является тем, что все выбирают.
Хотя идея использования 802.1P стандартов для обеспечения маркировки второго уровня, вероятно, звучит как чистая теория, на самом деле она может определяться с помощью параметров групповой политики. Стандарт 802.1P обеспечивает восемь различных классов приоритетов (варьирующихся в пределах от 0 до 7). Пакеты с приоритетами более высокого класса обрабатываются QoS с более высоким приоритетом доставки.
По умолчанию Microsoft назначает следующие маркировки приоритетов:
Но как я упомянул ранее, вы можете изменять эти приоритеты, модифицируя различные параметры групповой политики. Для этого нужно открыть редактора групповой политики и перейти в древе консоли по ветвям Конфигурация компьютера \ Шаблоны администрирования \ Сети \ Планировщик QoS пакетов \ Значение приоритетов второго уровня. Как видно из рисунка A, есть параметры групповой политики, соответствующие каждой маркировке приоритетов, которые я перечислил выше. Вы можете назначить свои уровни маркировки приоритетов любому из этих типов служб. Однако не следует забывать о том, что эти параметры групповой политики действуют только для хостов, на которых используется Windows XP, 2003 или Vista.
Рисунок A: Вы можете использовать редактора групповой политики, чтобы настраивать маркировку приоритетов второго уровня.
Раздельные службы (Differentiated Services)
Как я объяснял в предыдущей статье, QoS выполняет маркировку приоритетов на втором и третьем уровнях модели OSI. Это обеспечивает учет приоритетов на протяжении всего процесса доставки пакетов. К примеру, коммутаторы работают на втором уровне модели OSI, но маршрутизаторы, как правило, работают на третьем уровне. Таким образом, если бы пакеты использовали только 802.1p маркировку приоритетов, то приоритеты этим пакетам назначал бы коммутатор, однако эти приоритеты игнорировались бы сетевыми маршрутизаторами. Чтобы препятствовать этому, QoS использует протокол Differentiated Services protocol (Diffserv) для назначения приоритетов трафику на третьем уровне модели OSI. Маркировка Diffserv включена в IP заголовки пакетов с помощью TCP/IP.
Архитектура, используемая Diffserv, была изначально определена RFC 2475. Однако многие спецификации архитектуры были переписаны в RFC 2474. RFC 2474 определяет Diffserv архитектуру для IPv4 и IPv6.
Интересный момент IPv4 применения в RFC 2474 заключается в том, что даже, несмотря на тот факт, что Diffserv был абсолютно переопределен, он все еще обратно совместим с оригинальной RFC 2475 спецификацией. Это означает, что более старые маршрутизаторы, которые не поддерживают новые спецификации, могут распознавать назначенные приоритеты.
Текущее Diffserv применение использует октеты типов служб пакетов Type of Service (TOS) для хранения Diffserv значения (которое называется DSCP значением). В рамках этого октета первые шесть битов хранят DSCP значение, а последние два бита не используются. Причина, по которой эти маркировки обратно совместимы с RFC 2475 спецификацией, заключается в том, что RFC 2475 требовала первые три бита в том же октете для использования в информации посследовательности IP. Хотя DSCP значения в длину составляют шесть бит, первые три бита все равно отражают IP последовательность.
Как и в случае с маркировкой 802.1p, которую я демонстрировал ранее, вы можете настраивать Diffserv приоритеты с помощью различных параметров групповой политики. Прежде чем я покажу вам как, я представлю стандартные Diffserv приоритеты, используемые в Windows:
Вы, возможно, заметили, что маркировки приоритетов Diffserv используют абсолютно другой диапазон, нежели 802.1P. Вместо поддержки диапазона 0 – 7, Diffserv поддерживает диапазон маркировки приоритетов в пределах от 0 до 63, при этом большие числа имеют более высокие приоритеты.
Как я уже говорил, Windows позволяет вам определять Diffserv маркировку приоритетов с помощью параметров групповой политики. Однако следует помнить, что некоторые более совершенные маршрутизаторы будут назначать пакетам свои собственные Diffserv значения, независимо от тех значений, которые назначила Windows.
Учитывая это, вы можете настроить маркировку приоритетов Diffserv, открыв редактора групповой политики, и перейдя в древе консоли по ветвям Конфигурация компьютера \ Шаблоны администрирования \ Сеть \ Планировщик пакетов QoS.
Если вы посмотрите на рисунок B, вы заметите, что там есть две вкладки, связанных с DSCP, которые расположены под вкладкой планировщика пакетов QoS. Одна из этих вкладок позволяет вам назначать маркировку приоритетов DSCP для пакетов, соответствующих flowspec, а вторая позволяет вам устанавливать маркировку приоритетов DSCP для несоответствующих пакетов. Действительные параметры сами по себе сходны для обеих вкладок, как показано на рисунке C.
Рисунок B: Windows управляет маркировками приоритетов DSCP отдельно для пакетов, которые соответствуют flowspec, и которые не соответствуют.
Рисунок C: Вы можете вручную назначить маркировку приоритетов DSCP для различных типов служб.
Разнообразные параметры групповой политики
Если вы посмотрите на рисунок B, вы заметите, что там есть три параметра групповой политики, о которых я не говорил. Я хотел вкратце упомянуть о том, что это за параметры и что они делают, для тех, кому может быть интересно.
Параметр Limit Outstanding Packets, по сути, представляет собой значение порога службы. Если количество превосходящих пакетов достигает определенного значения, то QoS запретит любые дополнительные выделения пропускной способности для сетевого адаптера, пока значение не опустится ниже максимально допустимого порога.
Параметр Limit Reservable Bandwidth управляет процентом общей пропускной способности, которую могут зарезервировать приложения с поддержкой QoS. По умолчанию приложения с поддержкой QoS могут резервировать до 80% процентов пропускной способности сети. Конечно, любая часть полосы пропускания, зарезервированная, и в данный момент не используемая QoS приложениями, может использоваться другими приложениями.
Параметр Set Timer Resolution управляет минимальными единицами времени (в микросекундах) которые планировщик пакетов QoS будет использовать для планирования пакетов. По сути, этот параметр контролирует максимальную частоту, с которой пакеты могут ставиться в очередь на доставку.
Заключение
В этой статье я объяснил разницу между и внутри 802.1p и Diffserv стандартов назначения пакетов. Затем я показал некоторые параметры групповой политики, которые вы можете использовать для контроля над поведением QoS. В четвертой части этой серии я расскажу о том, как работает QoS в сетях с медленной скоростью.
Постовой
Продажа автомобилей на всех автобазарах Украины. Огромный выбор автомобилей всех марок.
Есть вопросы по ремонту квартир? – Вам ответит ПоРемонту.ru – уникальный портал о ремонте квартир
Согласно стандарту 802.1p, фрейму можно присвоить код приоритета, который содержится в поле user priority тэга 802.1q. Стандарт 802.1p поддерживает 8 уровней приоритета. Применение приоритетов регламентируется документом IEEE 802.1D.
Ниже перечислены типы трафика, начиная с высоко приоритетного:
Управление сетью (7). Передача данных для поддержания сетевой инфраструктуры. Голос (6). < 10мсек) при интерактивных переговорах.
Видео (5). Трафик критичен по задержке (< 100мсек) при интерактивных видео обменах.
Работа в ситуации некритической по задержке, но критической по потерям.Максимальные усилия (3). Работа в ситуации некритической по задержке, но критической по потерям, в условиях с меньшим приоритетом, чем контролируемая нагрузка.
Наилучшие усилия (2). Обычный трафик LAN.
Фоновый режим (0, Background). Массовые пересылки данных и любая другая активность, не влияющая негативно на работу остальных.
Тип №1 оставлен на будущее.
Таким образом, в каждом из выходных портов коммутатора должно формироваться до 8 очередей. Ключевым моментом является классификация трафика, т.е. определение того, какой фрейм в какую очередь поставить. Например, некоторым портам коммутатора можно присвоить высокий уровень приоритета, в таком случае трафик подключенных к этим портам компьютеров будет попадать в очередь с высоким приоритетом. Также можно осуществлять классификацию трафика в зависимости от MAC-адресов или IP-адресов, или в зависимости от используемых протоколов более высоких уровней. Количество уровней приоритета, способы классификации трафика и поддерживаемые алгоритмы обработки очередей зависят от возможностей коммутатора.
Как правило, приоритет назначается фрейму коммутатором уровня доступа перед отправкой фрейма по магистральному (trunk) соединению. Магистральные коммутаторы могут учитывать приоритет фрейма при принятии решения об отправке фрейма, но магистральным коммутаторам нет необходимости принимать решение об уровне приоритета фрейма, что снижает нагрузку на магистральные коммутаторы.
5.6. Классификация и маркировка трафика.
802.1q, TOS и DSCP позволяют пометить пакет или фрейм определенным значением. Эти значения меток позволяют разграничить разные типы трафика и применить к ним разные алгоритмы обработки очередей. Классификация и маркировка производится на основе анализа следующих параметров:
· параметры канального уровня;
· параметры сетевого уровня (поле TOS, DSCP, IP-адреса отправителя и получателя);
· параметры транспортного уровня (порты TCP или UDP);
· параметры прикладного уровня;
Только после полной идентификации трафика к нему можно применять QoS правила. Рекомендуется идентифицировать и помечать трафик как можно ближе к источнику, на сетевой периферии. Если трафик промаркирован правильно, то промежуточным маршрутизаторам сети не приходится повторно идентифицировать трафик. На этих маршарутизаторах просто выполняются правила QoS, определенные проставленными ранее метками. Такой подход сокращает нагрузку на маршрутизаторы.
5.7. QoS – маршрутизация
Традиционные протоколы маршрутизации создавались без учёта обеспечения QoS. Необходимость передачи трафика с определёнными параметрами QoS требует поиска маршрута, который бы эти параметры обеспечивал. Для этого требуются специальные протоколы маршрутизации. Желательно, чтобы для протокол QoS – маршрутизации позволял определить доступность приёмника, предотвращал образование петель маршрутизации, поддерживал агрегирования адресной информации.
В настоящее время существует версия протокола OSPF, разработанная с учётом поддержки QoS (RFC2676). Также предложены различные алгоритмы QoS маршрутизации, но пока сложно говорить о доминировании какого-либо стандарта.
Режимы QoS (Качество обслуживания) направлены на обеспечение надежной передачи пакетов для всех типов услуг, особенно для наиболее требовательных с точки зрения задержки при передаче пакетов, джиттера, потери пакетов и доступности. Режимы QoS применяются, начиная с входящих и заканчивая исходящими данными, и включают в себя: выбор трафика и назначение приоритета, организацию очередности, планирование пакетов и выравнивание трафика.
С целью настроить на устройствах баланс между максимально достижимой пропускной способностью и допустимой потерей пакетов для приоритетных пакетов введены режимы QoS.
Режимы QoS делятся на две категории:
Режимы QoS проводного интерфейса
Ниже приведен перечень и описание режимов QoS проводного интерфейса устройств:
- Классификация в соответствии с 802.1p
Стандарт IEEE 802.1p регламентирует способы реализации режимов QoS на 2-ом уровне (уровень MAC). QoS выполняется с помощью 3 битового поля (PCP), которое является частью заголовка Ethernet, в случае, когда используется 802.1Q VLAN-тегирование. Стандарт 802.1p специфицирует алгоритм изменения порядка расположения пакетов в очередях, с помощью которого обеспечивается своевременная доставка чувствительного к временным задержкам трафика.
Существует восемь уровней приоритета по 802.1p: "0" - обозначает самый низкий уровень, "7" - самый высокий. Устройство способно распознать и назначить приоритет пакетам, полученным по проводному интерфейсу. Каждый пакет в дальнейшем отправляется в определенную очередь приоритетов.
- Четыре очереди
Каждый полученный пакет отправляется в одну из 4 очередей в соответствии с PCP, которая содержит 802.1p приоритет.
Преобразование между 802.1p приоритетами и 4 очередями приведено ниже:
| Приоритет 802.1p | Тип трафика | Очередь приоритетов устройства |
|---|---|---|
| 0 | Background | 1 |
| 1 | Best Effort | |
| 2 | Excellent Effort | 2 |
| 3 | Critical Applications | |
| 4 | Video | 3 |
| 5 | Voice | |
| 6 | Internetwork control | 4 |
| 7 | Network control |
Таблица - Преобразование очереди по приоритетам
- "Strict" или "Weighted Round Robin" режимы планирования пакетов
Ниже представлены режимы планирования пакетов, определяющие то, как пакеты должны будут выходить из очереди:
- "Strict " (Строгая приоритизация) - пакеты из очередей с более низким приоритетом не обрабатывается до тех пор, пока очередь с более высоким приоритетом не станет пустой
- "Weighted Round Robin " (Циклически взвешенная приоритизация) - различные весовые коэффициенты присваиваются каждой исходящей очереди, соответственно различные очереди используются для трафика различных служб с учётом различных весовых коэффициентов.
- Ограничение исходящей скорости для каждого порта
Выравнивание трафика может быть настроено путем ограничения исходящей скорости на выбранном проводном интерфейсе.
Чтобы настроить ограничение исходящей скорости для каждого порта перейдите на страницу меню "Коммутатор" веб-интерфейса и установите параметр "Ограничение исходящего потока " для конкретного проводного интерфейса. В приведенном ниже примере, исходящий трафик интерфейса "ge0 " ограничен до 100 Мбит/с. Следует также отметить, что интерфейс "radio " не обладает возможностью настройки ограничения скорости. Пропускная способность "radio " интерфейса зависит только от текущей модуляции.
Рисунок - Настройка ограничения исходящей скорости для каждого порта
Режимы QoS радиоинтерфейса
Ниже приведен перечень и описание режимов QoS радиоинтерфейса устройств:
- Классификация в соответствии с 802.1p
Пакеты, полученные через радиоинтерфейс с меткой приоритета согласно 802.1p, будут опознаны и отправлены в определенную очередь приоритета.
- Четыре очереди
Действуют те же критерии, что и для проводного интерфейса: каждый полученный пакет отправляется в одну из 4 очередей приоритета в соответствии с PCP, которая содержит 802.1p приоритет.
- "Strict" или "Weighted Round Robin" режимы планирования пакетов
- "Strict " (Строгая приоритизация) - пакеты из очередей с более низким приоритетом не обрабатывается до тех пор, пока очередь с более высоким приоритетом не станет пустой
- "Weighted Round Robin " (Циклически взвешенная приоритизация) - различные весовые коэффициенты присваиваются каждой исходящей очереди, соответственно различные очереди используются для трафика различных служб с учётом различных весовых коэффициентов.
Независимо от того, на какой интерфейс были получены пакеты, один из двух алгоритмов планирования пакетов может быть настроен с целью определения стратегии опустошения очередей приоритета.
Перейдите на страницу меню "Коммутатор" веб-интерфейса и установите параметр "Режим QoS " в секции "Настройки коммутатора". В приведенном ниже примере, "Weighted Round Robin " алгоритм планирования установлен для "ge0 " интерфейса, "Strict " установлен для "radio " интерфейса.
Стандарт IEEE 802.1p специфицирует метод указания приоритета кадра, основанный на использовании новых полей, определенных в стандарте IEEE 802.1Q.
К кадру Ethernet добавлены два байта. Эти 16 бит содержат информацию по принадлежности кадра Ethernet к VLAN и о его приоритете. Говоря точнее, тремя битами кодируется до восьми уровней приоритета, 12 бит позволяют различать трафик до 4096 VLAN, а один бит зарезервирован для обозначения кадров сетей других типов (Token Ring, FDDI), передаваемых по магистрали Ethernet.
Спецификация IEEE 802.1p, создаваемая в рамках процесса стандартизации 802.1Q, определяет метод передачи информации о приоритете сетевого трафика. Стандарт 802.1p специфицирует алгоритм изменения порядка расположения пакетов в очередях, с помощью которого обеспечивается своевременная доставка чувствительного к временным задержкам трафика.
Для активирования поддержки процедуры обеспечения параметров качества обслуживания на коммутаторах уровня доступа необходимо на коммутаторе S5624, находясь в режиме конфигурирования магистральных портов ввести следующую команду:
Priority trust cos;
на коммутаторе S6506, находясь в режиме глобального конфигурирования ввести следующую команду:
Priority-trust.
Технология DiffServ
Основой обеспечения заданного качества обслуживания в проектируемой сети является архитектура DiffServ определенная в стандарте IETF RFC 2475. Смысл данной архитектуры заключается в предоставлении возможности классифицировать передаваемые данные и независимо определять политику обработки каждого класса данных. Основными механизмами архитектуры являются независимые очереди предопределенных классовданных, а также политики обработки очередей.
Основная идея технологии DiffServ (Differential Services) заключается в разделении трафика в сети на несколько крупных классов, для каждого из которых будет обеспечиваться определенный QoS в рамках некоторой области, называемой доменом DiffServ. На границах домена происходит кондиционирование трафика, то есть его классификация, подразумевающая анализ входящих пакетов, сопоставление полученной информации с таблицей потоков, а также маркировка пакетов специальным кодовым словом DSCP (DiffServ Code Point). Данные функции выполняет так называемый порт доступа в домен (port-access).
Далее обработка трафика на промежуточных узлах, принятие решения о направлении пакета в ту или иную очередь осуществляется исключительно по кодовому слову DSCP, расположенному в заголовке пакета IP (поле TOS). Обработка классифицированного трафика внутри домена осуществляется со скоростью коммутации - достаточно считать 6 бит кодового слова и отправить пакет в соответствующую очередь, после чего вступает в действие алгоритм «взвешенного справедливого обслуживания», рисунок 2.30.
Рисунок 2.30 Механизм взвешенного справедливого обслуживания
Важным средством обеспечения QoS в технологии DiffServ является механизм формирования трафика. Данный механизм предназначен для сглаживания пульсаций «взрывного» трафика, уменьшения неравномерности продвижения пакетов. В аппаратной реализации стандарта DiffServ используется механизм, работающий по алгоритму «token bucket» или «маркерное ведро», Рисунок 2.31.
Рисунок 2.31 Алгоритм "token bucket"
Максимальная средняя скорость отправки потока пакетов из управляющего узла зависит от скорости прибытия в него разрешений на передачу N единиц данных. Очередной пакет может быть отправлен только при получении числа разрешений, достаточного для передачи данных, объем которых больше или равен размеру пакета. Если пакет поступит в управляющее устройство, не располагающее необходимым количеством разрешений, он будет отброшен также как и пакет, поступивший в переполненный буфер-формирователь.
Рисунок 2.32 графически показано, как происходит формирование и сглаживание пульсаций взрывного трафика по алгоритму "token bucket". Пусть имеется некий буфер с конечным объемом. Поступающий со скоростью интерфейса или, для коммутаторов Ethernet, со «скоростью провода» трафик постепенно заполняет буфер-формирователь (коричневая область). Генератор разрешений выдает токены с постоянной скоростью, создавая прообраз идеального трафика, к форме которого стремятся привести входной трафик (скорость генерации показана красной линией). Воздействие механизма, работающего по алгоритму "token bucket", придает трафику на выходе нужную "временную форму" (светло-зеленая область).
Рисунок 2.32 Формирование трафика
Основные понятия технологии Diffserv
Соглашение об уровне сервиса (Service Level Agreement, SLA) - договор на предоставление услуг между клиентом и провайдером с подробным перечнем предоставляемых услуг. Провайдер услуг должен гарантировать, что трафик клиента будет обслуживаться в соответствии с оговоренными в SLA параметрами QoS.
Поток (flow) - последовательность пакетов, движущихся от источника А в пункт назначения B (С), каждый из которых может быть однозначно идентифицирован по 16-байтной комбинации из первых 64 байт IP-заголовка и/или заголовка TCP/UDP (номер порта приложения).
Порт доступа (port access) - порт коммутатора для подключения пользователя. Точка классификации/ кондиционирования трафика. Функции порта:
Анализ входящего трафика (чтение заголовков L3);
Проверка на соответствие в таблице потоков коммутатора и распределение пакетов по очередям в соответствии с описанием потоков;
Фильтрация неклассифицированного трафика (пакетов, не принадлежащих ни одному логическому потоку);
Установленное ограничение скорости для каждого потока (алгоритм "token bucket");
Маркировка IP-заголовка пакетов в поле TOS кодовым словом DSCP (DS Code Point).
Внутренний порт (interior port) - соединяет два объекта в домене DiffServ. Например, это магистральные порты коммутаторов Gigabit Ethernet, связанных по оптоволокну. Функции порта:
Анализ входящего трафика (чтение DSCP);
Распределение пакетов по очередям в соответствии с DCSP
Переназначение кодового слова в случае, если порт является выходным из домена DiffServ, для обеспечения соответствия уровней QoS между коммутаторами различных производителей.
Внешний порт (exterior port) - соединяет домен DiffServ с внешним миром (вершина домена). Функции порта аналогичны функциям порта доступа. Внешний порт обрабатывает трафик, входящий в домен.
абонент сеть ethernet
