Сурков Л.В. - Управление Quality of Service, страница 3

Например, критический трафик попадает в высокоприоритетную, аменее важный -в низкоприоритетную.3. Механизм обработки (Scheduling) извлекает пакеты из очередей согласно ихприоритетам. Из высокоприоритетной очереди за единицу времени будет выдано навыходной порт больше пакетов, чем из низкоприоритетной.Рисунок 4. Механизм обработки входящего трафика согласно CoS.Layer 3 QueuingМаршрутизирующие устройства оперируют пакетами на третьем уровне OSI. Чащевсего поддержка очередей обеспечивается программно. Это означает в большинствеслучаев отсутствие аппаратных ограничений на число очередей и более гибкоеконфигурирование механизмов обработки.

Общая парадигма QoS Layer 3 включаетклассификацию и маркировку пакетов на входе (Classification & Marking), распределениепо очередям (Queuing) и их обработку (Scheduling) по определенным алгоритмам.И еще раз отметим, что приоритезация (очереди) требуется в основном только вузких, загруженных местах, когда пропускной способности канала не хватает дляпередачи всех поступающих пакетов и нужно каким-то образом дифференцировать ихобработку.

Кроме того, приоритезация необходима и в случае предотвращения влияниявсплесков сетевой активности на чувствительный к задержкам трафик.3.4 Механизмы (алгоритмы) обработки очередей (Scheduling)Проведем классификацию Layer 3 QoS по методам обработки очередей. Чаще всего вмаршрутизаторах и коммутаторах применяются следующие алгоритмы обработкиочередей:9МГТУ им. БауманаКафедра ИУ-62011Сурков Л.ВКорпоративные сетиЛабораторный практикум «Обеспечение качества передачи трафика с приоритезацией на основе DSCP имеханизмов обработки очередей»Rev. 01 традиционный алгоритм FIFO; приоритетное обслуживание (Priority Queueing), которое также называют«подавляющим»;взвешенные, в том числе настраиваемые очереди (Weighted Queueing ,CustomQueueing); взвешенное справедливое обслуживание (Weighted Fair Queueing, WFQ).Каждый алгоритм разрабатывался для решения определённых задач и поэтомуспецифическим образом воздействует на качество обслуживания различных типовтрафика в сети.

Возможно комбинированное применение этих алгоритмов.FIFOОбычная очередь с последовательным прохождением пакетов, работающая попринципу первый пришел – первый ушел (First In First Out – FIFO). Здесь нет никакойприоритезации.Приоритетное обслуживание (Priority Queueing)Механизм приоритетной обработки трафика предусматривает разделение всегосетевого трафика на небольшое количество классов с назначением каждому классунекоторого числового признака – приоритета. Блок классификации трафика можетразмещаться как в самом устройстве (рисунок 5), так и вне его.Рисунок 5. Организация приоритетных очередей Priority Queueing.Независимо от выбранного способа классификации трафика, в сетевом устройствеимеется несколько очередей, в соответствии с количеством классов.

Поступивший впериод перегрузки пакет помещается в очередь согласно его приоритету. На рисунке 5приведен пример использования четырех приоритетных очередей: с высоким, средним,нормальным и низким приоритетом. Приоритеты очередей имеют абсолютный характерпредпочтения при обработке: - пока из более приоритетной очереди не будут выбранывсе пакеты, устройство не переходит к обработке следующей, менее приоритетной.Поэтому пакеты со средним приоритетом всегда обрабатываются только тогда, когдаочередь пакетов с высоким приоритетом пуста, а пакеты с низким приоритетом – толькокогда пусты все вышестоящие очереди.Конечный размер буферной памяти сетевого устройства предполагает некоторуюпредельную длину каждой очереди. Обычно по умолчанию всем приоритетнымочередям отводятся буферы одинакового размера, но многие устройства разрешаютадминистратору выделять каждой очереди индивидуальный буфер.

Его максимальная10МГТУ им. БауманаКафедра ИУ-62011Сурков Л.ВКорпоративные сетиЛабораторный практикум «Обеспечение качества передачи трафика с приоритезацией на основе DSCP имеханизмов обработки очередей»Rev. 01длина определяет предельное количество пакетов, которые могут храниться в очередиданного приоритета. Пакет, поступивший в заполненный буфер, отбрасывается.Приоритетное обслуживание очередей обеспечивает высокое качество сервиса дляпакетов из самой приоритетной очереди. Если средняя интенсивность их поступления вустройство не превосходит пропускной способности выходного интерфейса (ипроизводительности внутренних блоков самого устройства, участвующих впродвижении пакетов), то пакеты с наивысшим приоритетом всегда получают тупропускную способность, которая им необходима.Поэтому приоритетное обслуживание обычно применяется в том случае, когда всети есть чувствительный к задержкам трафик, но его интенсивность невелика, так чтоего наличие не слишком ущемляет остальной трафик.

Например, голосовой трафикчувствителен к задержкам, но его средняя интенсивность обычно не превышаетнескольких сотен Кбит/с, и, таким образом, при назначении ему наивысшего приоритетаостальные классы трафика не пострадают. Однако в сети могут наблюдаться и другиеситуации. В частности, видеотрафик тоже требует первоочередного обслуживания, ноимеет гораздо более высокую интенсивность. Для таких случаев разработаны алгоритмыуправления очередями, дающие низкоприоритетному трафику некоторые гарантии дажев периоды повышения интенсивности высокоприоритетного трафика.Custom Queueing - алгоритм настраиваемых очередей.Алгоритм взвешенных очередей (Weighted Queueing) разработан для того, чтобы длявсех классов трафика можно было предоставить определенный минимум пропускнойспособности или удовлетворить требования к задержкам.

Под весом какого-либо классапонимается доля выделяемой данному виду трафика пропускной способности выходногоинтерфейса. Алгоритм, в котором вес классов трафика может назначатьсяадминистратором, называется «настраиваемой очередью» (Custom Queueing, CQ).Как при взвешенном, так и при приоритетном обслуживании, трафик делится нанесколько классов, и для каждого вводится отдельная очередь пакетов. С каждойочередью связывается доля пропускной способности выходного интерфейса,гарантируемая данному классу трафика при перегрузках этого интерфейса. В примере,приведенном на рисунке 6, устройство поддерживает пять очередей для пяти классовтрафика. Этим очередям соответствует 10, 10, 30, 20 и 30% пропускной способностивыходного интерфейса при перегрузках.Рисунок 6 - Настраиваемые очереди Custom Queueing.Поставленная цель достигается благодаря тому, что очереди обслуживаютсяМГТУ им.

БауманаКафедра ИУ-6201111Сурков Л.ВКорпоративные сетиЛабораторный практикум «Обеспечение качества передачи трафика с приоритезацией на основе DSCP имеханизмов обработки очередей»Rev. 01последовательно и циклически, и в каждом цикле из каждой очереди забирается такоечисло байт, которое соответствует весу очереди. Например, если цикл просмотраочередей в рассматриваемом примере равен 1 сек, а скорость выходного интерфейсасоставляет 100 Мбит/с, то при перегрузках в каждом цикле из первой очереди забирается10 Мбит данных, из второй тоже 10 Мбит, из третьей – 30 Мбит, из четвертой – 20 Мбит,из пятой – 30 Мбит. В результате каждому классу трафика достается гарантированныйминимум пропускной способности, что во многих случаях является более желательнымрезультатом, чем подавление низкоприоритетных классов высокоприоритетным.Точные значения параметров QoS для алгоритма взвешенного обслуживанияпредсказать трудно.

Они существенным образом зависят от динамики изменяющихсяпараметров нагрузки сетевого устройства – интенсивности пакетов всех классов ивариаций промежутков времени между прибытием пакетов. В общем случае взвешенноеобслуживание приводит к большим задержкам и их отклонениям, чем первоочередноеобслуживание для самого приоритетного класса, даже при значительном превышениивыделенной пропускной способности над интенсивностью входного потока данногокласса. Но для более низких приоритетных классов взвешенное равномерноеобслуживание часто оказывается более приемлемым с точки зрения созданияблагоприятных условий обслуживания всех классов трафика.Weighted Fair Queuing (WFQ) - взвешенное равномерное обслуживаниеВзвешенное равномерное (справедливое) обслуживание (Weighted Fair Queuing,WFQ) – это комбинированный механизм обслуживания очередей, сочетающийприоритетное обслуживание со взвешенным, при этом веса классов трафика назначаютсяавтоматически, на основании некоторой адаптивной стратегии.Производители сетевого оборудования предлагают многочисленные собственныереализации WFQ, отличающиеся способом назначения весов и поддержкой различныхрежимов работы, поэтому в каждом конкретном случае необходимо внимательноизучить все детали поддерживаемого WFQ.Наиболее распространенная схема предусматривает существование одной особойочереди, которая обслуживается по приоритетной схеме – всегда в первую очередь и дотех пор, пока все заявки из неe не будут исполнены.

Эта очередь предназначена длясистемных сообщений, сообщений управления сетью и, возможно, пакетов наиболеекритических и требовательных приложений. Во всяком случае, предполагается, что этоттрафик имеет невысокую интенсивность, поэтому значительная часть пропускнойспособности выходного интерфейса остается другим классам трафика.Остальные очереди устройство просматривает последовательно, в соответствии салгоритмом взвешенного обслуживания (рисунок 7). Администратор может задать весдля каждого класса трафика аналогично тому, как это делается в случае взвешенногообслуживания. Вариант работы по умолчанию предусматривает для всех остальныхклассов трафика равные доли пропускной способности выходного интерфейса (завычетом оставшейся от приоритетного трафика).12МГТУ им.