Качество обслуживания для важного трафика

Качество обслуживания (QoS) — это набор методов, которые позволяют отдавать определенному трафику приоритет перед остальным в загруженной сети. Не весь трафик одинаково важен: голосовой вызов должен доставляться быстро и равномерно, а загрузка большого файла может немного подождать. QoS обеспечивает важный чувствительный ко времени трафик необходимой пропускной способностью и малой задержкой даже при перегрузке.

Когда канал заполняется, пакеты становятся в очередь, а некоторые из них отбрасываются. При передаче файла это означает лишь кратковременное замедление, но для трафика реального времени, например голоса и видео, это приводит к прерывистому звуку, зависанию видео и обрывам вызовов. QoS как раз и нужен для защиты таких чувствительных потоков, чтобы они продолжали работать при нехватке пропускной способности.

Для трафика реального времени важны три показателя: задержка, джиттер (изменение задержки) и потери пакетов. VoIP (передача голоса по IP) допускает лишь небольшие значения каждого из них, прежде чем качество начнет ухудшаться. QoS уменьшает задержку, джиттер и потери для приоритетного трафика, даже если для этого приходится задерживать менее срочные данные.

QoS начинается с классификации трафика: определяется, чем является каждый пакет — голосом, видео, веб-трафиком или резервной копией, — а затем выполняется его маркировка, чтобы другие устройства обрабатывали его согласованно. Метки находятся в заголовках пакетов. Основное поле маркировки — DSCP (кодовая точка дифференцированных служб) в заголовке IP. Оно указывает класс приоритета пакета для каждого маршрутизатора на пути.

После маркировки трафика устройства помещают пакеты в разные очереди в соответствии с приоритетом и используют планировщик, который решает, что отправить первым. Очереди с высоким приоритетом, например голосовые, обслуживаются раньше массового трафика. Приоритетная постановка в очередь может обеспечить голосу почти гарантированно быструю обработку, а методы с весами справедливо распределяют оставшуюся пропускную способность между другими классами.

Для управления потоками используются еще два средства. Формирование трафика сглаживает всплески: трафик буферизуется и выпускается с постоянной скоростью, что помогает не превышать емкость канала. Ограничение трафика устанавливает жесткий предел скорости и отбрасывает или перемаркировывает трафик, который его превышает. Формирование задерживает, а ограничение отбрасывает. Оба механизма управляют объемом пропускной способности, доступным классу трафика.

QoS может резервировать пропускную способность для критически важного трафика, гарантируя, что, например, для голоса всегда будет доступен минимальный объем ресурсов, независимо от загрузки канала данными. Благодаря этой гарантии поток загрузок не сможет лишить телефонные вызовы ресурсов. Резервирование превращает обслуживание «по мере возможности» в надежный уровень сервиса для наиболее важных потоков.

Распространенная архитектура — DiffServ (дифференцированные службы), использующая метки DSCP для распределения трафика по классам, которые обрабатываются каждым устройством. На уровне 2 CoS (класс обслуживания) использует поле приоритета в кадре Ethernet. Оба механизма позволяют сети одинаково обрабатывать маркированный трафик от источника до назначения и применять нужный приоритет на каждом переходе.

QoS работает только в том случае, если каждое устройство на пути учитывает метки. Если один коммутатор или маршрутизатор игнорирует приоритет, перегрузка на нем все равно может испортить вызов. Поэтому QoS нужно настраивать согласованно, от начала до конца, по всей сети. Именно поэтому QoS — это политика на уровне всей архитектуры, а не отдельная настройка одного устройства.

QoS особенно важен там, где пропускная способность ограничена и возникают перегрузки, — обычно на канале WAN, соединяющем сеть с интернетом или разные площадки. Локальные сети часто достаточно быстры, поэтому перегрузки в них редки, а небольшой канал WAN легко заполняется. Приоритизация голоса и видео в WAN, где они конкурируют со всем остальным трафиком, — наиболее распространенное практическое применение QoS.

QoS не создает дополнительную пропускную способность, а разумно распределяет уже имеющуюся. Если канал не перегружен, QoS почти не влияет на работу. Его ценность проявляется при нагрузке: критически важный трафик продолжает передаваться плавно, а менее срочный принимает на себя ограничения. Для производительности и доступности QoS защищает взаимодействие пользователя с наиболее важными приложениями, когда ресурсов становится мало.

Проверьте свои знания о QoS.

Вы изучили QoS. Главное:

• QoS приоритизирует чувствительный ко времени трафик, например голос и видео, при перегрузке.
• Он защищает от задержки, джиттера и потерь пакетов.
• Трафик классифицируется и маркируется (DSCP на уровне 3, CoS на уровне 2).
• Постановка в очередь, формирование, ограничение и резервирование управляют потоками.
• QoS должен быть согласован от начала до конца и особенно важен в WAN.