Качество обслуживания (QoS) и принципы задания приоритетов
Ряд производителей заявляет, что их устройства могут функционировать на втором, третьем и четвертом уровнях и что информация четвертого уровня упрощает предоставление QoS конкретным приложениям. Как отмечалась ранее, функциональность четвертого уровня часто вызывает сомнения, но очевидно, что функции третьего уровня необходимы для обеспечения QoS. По сути, QoS — это способность дифференцировать различные типы трафика или виды сервиса таким образом, что некоторым из них мог быть предоставлен приоритет по отношению к другим. Это делается с помощью следующих методов:
за счет предварительного резервирования полосы пропускания для трафика с известными параметрами (например, значениями средней интенсивности и величины пульсации),
принудительного профилирования входного трафика, что поддерживает коэффициент нагрузки устройства на нужном уровне;
использования сложных алгоритмов управления очередями
Чаще всего в маршрутизаторах и коммутаторах применяются следующие алгоритмы обработки очередей:
традиционный алгоритм FIFO,
приоритетное обслуживание (Priority Queuing), которое также называют "подавляющим",
Каждый алгоритм разрабатывался для решения определенных задач и специфическим образом воздействует на качество обслуживания различных типов трафика в сети. Возможно и комбинированное применение этих алгоритмов.
Традиционный алгоритм FIFO.
Принцип алгоритма в том, что в случае перегрузки пакеты помещаются в очередь, а при исчезновении перегрузки передаются на выход в том порядке, в котором поступили (First In — First Out, "первым пришел — первым ушел"). Очереди FIFO необходимы для нормальной работы сетевых устройств, но они недостаточны для поддержки дифференцированного качества обслуживания.
Приоритетное обслуживание.
Механизм приоритетной обработки трафика основан на разделении всего сетевого трафика на небольшое количество классов, а затем назначении каждому классу некоторого числового признака — приоритета (рисунок 5).
Классификация трафика представляет собой отдельную задачу. Пакеты могут разбиваться на приоритетные классы в соответствии с типом сетевого протокола— например, IP, IPX или DECnet (заметим, что такой способ подходит только для устройств, работающих на втором уровне), на основании адресов назначения и источника, номера TCP/UDP порта, поля IP-пакета имеет под названием “тип сервиса и любых других комбинаций признаков, которые содержатся в пакетах. Правила классификации пакетов на приоритетные классы представляют собой часть политики управления сетью.
Взвешенные настраиваемые очереди
Алгоритм взвешенных очередей (Weighted Queuing) разработан для того, чтобы можно было предоставить всем классам графика определенный минимум пропускной способности или гарантировать некоторые требования к задержкам. Под весом данного класса понимается процент предоставляемой классу трафика пропускной способности от полной пропускной способности выходного интерфейса. Алгоритм, в котором вес классов трафика может назначаться администратором, называется "настраиваемой очередью" (Custom Queuing). В случае, когда веса назначаются автоматически, на основании некоторой адаптивной стратегии, реализуется так называемый алгоритм "взвешенного справедливого обслуживания" (Weighted Fair Queuing, WFQ).
Как при взвешенном, так и при приоритетном обслуживании, трафик делится на несколько классов для каждого из которых ведется отдельная очередь пакетов. Но с каждой очередью связывается не ее приоритет, а процент пропускной способности выходного интерфейса, гарантируемый данному классу трафика при перегрузках этого интерфейса (рисунок 6).
Приоритеты задают на основании проектов стандартов 802.1p и 802.1Q, упрощающих задание приоритетов для одного типа трафика (такого, как мультимедиа) по отношению к другому (например, электронной почте).
Проект стандарта 802.1p представляет собой расширение стандарта для мостов 802.1D, где описывается способ реализации приоритетов в мостах уровня MAC. Проект стандарта 802.1Q содержит схемы задания приоритетов для виртуальных локальных сетей.
Стандарт 802.1p обеспечивает преимущественную очередность и доступ к ресурсам за счет увеличенного размера кадра.
Стандарт 802.1Q вводит метки для VLAN, с помощью которых коммутаторы могут обмениваться информацией о том, какие пакеты принадлежат к конкретной VLAN. По сути, 801.2Q реализуется посредством введения четырех дополнительных байтов в заголовок кадра.
Некоторые производители столкнулись с трудностями при внедрении стандарта, так как многие устройства не способны обрабатывать кадры длиной более 1518 байт. Стандарт 802.1Q предусматривает две схемы реализации: удлинение кадра на четыре байта или сокращение сегмента полезной нагрузки на четыре байта. Это ведет к проблемам совместимости, так как производители реализуют стандарт обоими способами.
Заключение
Эти концепции представляют лишь малую часть потенциальных возможностей многоуровневых устройств. С ростом требований приложений и важности управления пропускной способностью они должны стать еще более функциональными. Но надо всегда учитывать, что сеть - это целостная система, а не просто набор независимых частей. И чтобы набор сетевых устройств объединить в стройную, единую систему требуется индивидуальный подход профессионалов при разработке сетевого проекта. В любом случае специалисты компании Визард (http://www.wiznet.ru) готовы ответить на ваши вопросы и помочь вам в организации вашей сети.
