Что такое qos

Почему одни Ethernet-кадры стоят в очереди, а другие проходят без очереди? Рассматриваем в сегодняшнем нашем посте как работает приоритезация трафика с использованием QoS.

May 20, 2013, 1 p.m. | 120

Под качеством обслуживания (QoS) понимается способность сетевой инфраструктуры предоставлять улучшенное обслуживание определенному виду передаваемого трафика при помощи различных технологий.

Качество обслуживания на втором уровне модели OSI (канальном) в пределах одного сетевого элемента обеспечивается за счет использования модели дифференцированного обслуживания (Differentiated Service – DiffServ) и обеспечивается:

  1. Классификацией и разметкой трафика.
  2. Управлением перегрузками (механизмы очередей).

Следует отметить, что данная модель начинает работать лишь в случае появления очередей и перегрузок.

Согласно стандарту МЭК 61850 все коммуникационные процессы передачи данных осуществляются посредством технологии Ethernet. Данная технология определяет формат Ethernet кадров (фреймов), линии соединения (среду передачи), электрические и световые сигналы на физическом уровне, протоколы управления доступом к среде — на втором уровне модели OSI (канальном). Основные методы и технологии Ethernet описываются семейством протоколов IEEE 802.3.

Протокол Ethernet в чистом виде не поддерживает функцию приоритезации трафика, поэтому наряду со стандартным протоколом Ethernet IEEE 802.3, организация IEEE разработала стандарт создания виртуальных локальных сетей VLAN IEEE 802.1q. В стандарте IEEE 802.1q предусматривается вставка дополнительного четырехбайтового тега VLAN в заголовок Ethernet исходного фрейма, содержащий метку приоритета (Priority) класса обслуживания (Class of Service – CoS) IEEE 802.1p.

Рис. 1. Структура кадра Ethernet согласно стандарту IEEE 802.1q.

Классификация и разметка трафика

Коммутаторы 2–го уровня PULLNET семейства AGENT-2 позволяют различать кадры Ethernet (классифицировать трафик) по параметрам метки приоритета (Priority) IEEE 802.1p. Значения приоритета в зависимости от типа трафика приведены в таблице 1. Стандарт МЭК 61850 по умолчанию предусматривает для GOOSE сообщений и выборок мгновенных значений SV приоритет равный 4.

Таблица 1. Классы трафика согласно стандарту IEEE 802.1p.

Биты приоритета Обозначение Класс приоритета трафика
111 (7) NC (Network Controlled) Критически важный для сети. Трафик управления сетью
110 (6) VO (Voice) Интерактивный голосовой
101 (5) VI (Video) Интерактивный мультимедийный (видео)
100 (4) CL (Controlled Effort) Контролируемый. Потоковый мультимедийный
011 (3) EE (Excellent Effort) Приоритетный
010 (2) Стандартный (Экономный)
001 (1) BK (Background) Фоновый
000 (0) BE (Best Effort) Низший. Трафик передаваемый с максимальными усилиями («по возможности»). Вариант по умолчанию

Таким образом классификация и разметка трафика решает две задачи:

  1. Отнесение передаваемых данных к определенному классу трафика
  2. Назначение передаваемому фрейму соответствующего приоритета.
  3. Управление перегрузками (механизмы очередей)

Перегрузка возникает в случае переполнения выходных буферов передающего трафик оборудования. Основными механизмами возникновения перегрузок (или, что равнозначно, скоплений – congestions) является агрегация трафика (когда скорость входящего трафика превышает скорость исходящего) и несогласованность скоростей на интерфейсах. Управление пропускной способностью в случае перегрузок (узких мест) осуществляется с помощью механизма очередей. Кадры Ethernet помещаются в очереди, которые упорядоченно обрабатываются по определенному алгоритму. Фактически, управление перегрузками – это определение порядка, в котором фреймы выходят из интерфейса (очередей) на основе приоритетов. Если перегрузок нет – очереди не работают.

Так как очереди не бесконечны, они могут заполняться и переполняться. Если очередь уже заполнена, то новые пакеты в нее не попадают и отбрасываются. Это явление называется концевыми потерями. Проблема концевых потерь заключается в том, что в этой ситуации коммутатор не может не отбрасывать данный фрейм, даже если он имеет высокий приоритет. Таким образом, необходим механизм, выполняющий следующие две операции:

Выяснить, действительно ли очередь переполнена и нет ли в ней места для фреймов с высоким приоритетом. Сформировать политики, по которым в первую очередь будут отбрасываться фреймы с более низким приоритетом, и только потом – с более высоким. Приоритезация используется для классификации фреймов путем их привязки к одной из очередей выхода. Метка приоритета IEEE 802.1p для назначений очереди определяется пользователем. Коммутаторы 2–го уровня PULLNET семейства AGENT-2 поддерживают 4 очереди приоритетов. В таблице 2 представлена подробная информация по меткам приоритета для параметров очереди, установленных на коммутаторе PULLNET по умолчанию.

Таблица 2. Привязка CoS (Class of Service) к очереди пересылки данных по умолчанию.

Значение приоритета CoS IEEE 802.1p Номер очереди по рекомендациям IEEE 802.1p Номер очереди по умолчанию в PULLNET AGENT-2
0 q1 q0
1 q0 (низший приоритет) q0
2 q0 q1
3 q1 q1
4 q2 q2
5 q2 q2
6 q3 (максимальный приоритет) q3
7 q3 q3

После процесса классификации фреймы можно привязать к определенной очереди (очередям) в зависимости от метки приоритета CoS.

Настройка очередей выхода осуществляется с помощью схемы планирования одного из следующих способов:

  • Строгий приоритет (Strict Priority – SP).
  • Взвешенный циклический алгоритм (Weighted Round Robin –WRR).

Строгий приоритет (Strict Priority) – гарантирует, что чувствительные ко времени приложения передаются всегда. Строгий приоритет (Strict Priority) позволяет присвоить трафику, зависящему от целевого назначения и чувствительности ко времени, наивысший приоритет перед менее чувствительными ко времени данными. Т.е. фреймы, находящиеся в очереди с высоким приоритетом, обрабатываются первыми. Кадры Ethernet из следующей по приоритету обслуживания очереди начнут передаваться только после того, как опустеет высокоприоритетная очередь. Например, передача голоса по IP осуществляется до пересылки трафика FTP или электронной почты (SMTP). Недостатком данного метода является то, что данные с низким приоритетом могут длительное время не обрабатываться.

Рис. 2. Механизм обработки очередей «Строгий приоритет» (Strict Priority) при постановке фреймов в очередь в соответствии с настройками по умолчанию в коммутаторах PULLNET.

Взвешенный циклический алгоритм (WRR) − гарантирует, что отдельное приложение не будет использовать все ресурсы по пересылке, доступные посредством модуля коммутатора Ethernet. С помощью WRR осуществляется пересылка всех очередей в цикле.

При наличие нескольких очередей фреймы могут быть помещены в разные очереди и обслуживаться по взвешенному циклическому алгоритму (Weighted Round Robin – WRR). Внутри очереди устанавливаются весовые коэффициенты (Weight Value) – в коммутаторах AGENT-2 это значения от 1 до 20. Они играют роль исходных точек, по которым определяется, с какой вероятностью может быть отброшен пакет. Процесс обработки очередей осуществляется по круговому принципу, начиная с самой приоритетной очереди. Из каждой непустой очереди передается некоторый объем трафика, пропорциональный назначенному ей весовому коэффициенту, после чего выполняется переход к следующей по убыванию приоритета очереди и так далее по кругу.

Рис. 3. Механизм обработки очередей «Взвешенный циклический алгоритм» (Weighted Round Robin) при постановке фреймов в очередь в соответствии с настройками по умолчанию в коммутаторах PULLNET.

Все очереди, за исключением очередей SP, могут работать по схеме WRR. Очереди SP обслуживаются непосредственно перед очередями WRR. Если поток трафика минимален и очереди SP не занимают всю полосу пропускания, назначенную для порта, то очереди WRR используют полосу пропускания совместно с очередями SP. При этом оставшаяся часть полосы пропускания распределяется в соответствии с весовыми коэффициентами. Данный комбинированный механизм «SP+WRR» доступен в коммутаторах PULLNET AGENT-2.

Рис. 4. Ввод/вывод из работы QoS.

Рис. 5. Выбор очереди в соответствии с приоритетом.

Что такое QoS?

QoS или Quality of Service, является технологией (сервисом) контроля за качеством передачи данных, передаваемого по сети. Он функционирует на всех уровнях сетевых компонентов, но в случае домашнего использования может быть с успехом использован на роутере (интернет-шлюзе). В данном случае QoS служит для создания искусственного ограничения (резервирования полосы пропускания) при передаче и приеме трафика пользователя, после чего сервис может принять решение о приоритетной передаче наиболее важных данных через резервную полосу. При этом особенно важно, чтобы все остальные потоки данных подчинялись установленным вами правилам. Для всех потоков данных с помощью роутера вы можете установить приоритеты на основе таких параметров, как IP адрес, MAC адрес, сетевой порт и даже наименование сервиса.

Где же бутылочное горлышко в вашей сети?

Многие пользователи активируют службу QoS, в надежде извлечь от нее пользу, но спустя некоторое время при изучении протоколов работы, не видят никаких следов ее функционирования. Это связано с тем, что этот сервис хорошо себя проявляет только в случаях низкой пропускной способности сетевых каналов связи, и ключевым параметром является скорость подключения к сети интернет.

Давайте предположим, что настройки сервиса QoS на вашей стороне отключены и не ограничивают пропускную способность сети, предоставляемую вашим провайдером. В таком случае они находятся за пределами вашего контроля и управляются со стороны оборудования провайдера. Теперь трафик, передаваемый вашим роутером в сеть, не будет им регулироваться, так как он будет считать, что пропускная способность сети достаточна. В результате невозможности увеличения скорости передачи данных с вашей стороны, вы будете предъявлять претензии своему провайдеру, а тот, имея включенную службу QoS, будет сам решать, стоит ли ему вам помогать.

С другой стороны, если у вас на роутере активирована служба QoS и его пропускная способность уменьшена в сравнении с тем, что выделяет провайдер, то вы сознательно создаете бутылочное горлышко, работой которого можете управлять. С помощью настройки QoS вы теперь сможете распределять потоки данных на приоритетные и второстепенные. И хотя стоимость широкополосного доступа сейчас низка, вы можете выжать из него максимум.

Тонкая настройка

Ключевым моментом при управлении полосой пропускания является постоянное слежение за ней и возможность регулирования параметров. Основными характеристиками при этом является скорость входящего и исходящего потоков данных.

Начните с того, что протестируйте скорость вашего доступа в Интернет, предоставляемого провайдером. В сети присутствует множество специальных ресурсов, среди которых выделим Speakeasy Speed Test и SpeedTest.net.

Эксперты советуют резервировать пропускную способность сети с помощью сервиса QoS, начиная с 85 процентов.

Как использовать QoS для обеспечения качества доступа в интернет

В таком случае сетевая работа будет наиболее эффективна. Далее вы можете продолжить уменьшать долю пропускной способности, зарезервированной для ответственных приложений, процент за процентом.

Проверяйте, увеличивается ли в результате сужения резервной полосы пропускания скорость отдачи и приема данных (Downlink и Uplink). В принципе, вы можете довести значение свободной пропускной способности канала до 95 процентов, при этом сохранив резерв для приоритетных задач. Попробуйте поработать с последним значением несколько дней.

Стоит помнить, что резервом пропускной способности канала, обеспеченным QoS, пользуются программы, требующие гарантированной доставки данных. Сюда относятся мультимедийные программы, передающие потоковый контент, видеоконференции и другие задачи, в которых необходима надежная передача данных.

Посмотрите также:

27.12.2011, рубрика: Интернет.
Метки: Комментарии: нет

Настройка приоритета пакетов на dir-615












Вернуться в Тех.поддержка IPTV

Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и гости: 0

Настройка приоритета пакетов на dir-615

sar » 26 май 2010, 09:07

При просмотре IPTV через роутер очень часто пропадает звук и на экране появляются кравратики. Без роутера качество гораздо лучше.
Подскажите как настроить приоритет для пакетов IPTV на роутере.
sar
 
Сообщения: 11
Зарегистрирован: 05 апр 2010, 08:43

Re: Настройка приоритета пакетов на dir-615

kuzmenko » 26 май 2010, 15:03

sar писал(а):При просмотре IPTV через роутер очень часто пропадает звук и на экране появляются кравратики. Без роутера качество гораздо лучше.
Подскажите как настроить приоритет для пакетов IPTV на роутере.

Advanced -> QOS Engine -> Enable QoS
для начала попробовать так.

телефон: 25-10-03 (доб.

Миф о службе QoS

3)


kuzmenko
 
Сообщения: 298
Зарегистрирован: 12 май 2009, 11:41
Откуда: Волгоград

Re: Настройка приоритета пакетов на dir-615

sar » 31 май 2010, 23:19

kuzmenko писал(а):Попробуйте убрать Automatic Uplink Speed и поставить значение в открывшемся поле на 26339

никакой разницы не заметил.
можете ли вы записать у себя в файл некоторое количество минут, к примеру, с первого канала и выложить для просмотра.
тем самым я бы сравнил как должно быть и как есть у меня.
Как показывает первый канал у меня можете посмотреть тут — http://files.mail.ru/HBLO43 (это наилучший вариант, но бывает и хуже).

sar
 
Сообщения: 11
Зарегистрирован: 05 апр 2010, 08:43

Re: Настройка приоритета пакетов на dir-615

kuzmenko » 01 июн 2010, 09:18

sar писал(а):

kuzmenko писал(а):Попробуйте убрать Automatic Uplink Speed и поставить значение в открывшемся поле на 26339

никакой разницы не заметил.
можете ли вы записать у себя в файл некоторое количество минут, к примеру, с первого канала и выложить для просмотра.
тем самым я бы сравнил как должно быть и как есть у меня.
Как показывает первый канал у меня можете посмотреть тут — http://files.mail.ru/HBLO43 (это наилучший вариант, но бывает и хуже).

Я в основном смотрю на приставке, но качество значительно лучше (без кубиков и пропаданий звука).
№ вашей услуги или логин напишите, я посмотрю что на оборудовании происходит (ошибки, и т.д.)

телефон: 25-10-03 (доб. 3)

kuzmenko
 
Сообщения: 298
Зарегистрирован: 12 май 2009, 11:41
Откуда: Волгоград

Re: Настройка приоритета пакетов на dir-615

kuzmenko » 02 июн 2010, 10:00

sar писал(а):

kuzmenko писал(а):№ вашей услуги или логин напишите

3841

Ошибок на порту нет. Линк поднимается на скорости 100 Мбит/с.
А без роутера такое же качество картинки/звука?

телефон: 25-10-03 (доб. 3)

kuzmenko
 
Сообщения: 298
Зарегистрирован: 12 май 2009, 11:41
Откуда: Волгоград

  Вопрос от посетителя:  

Как полностью отключить службу QoS (Quality of Service). Как её настроить? Правда ли, что она ограничивает скорость сети?

  Ответы:  

  Андрей Олегович:
Windows XP по умолчанию выделяет часть интернет-канала для очень «полезной штуки», которая называется Quality of Service (QoS). Назначение QoS — улучшать распределение трафика программ, написанных с учетом QoS API. Резервирование канала под ненужный сервис — непозволительная роскошь. Вот, что нужно проделать для того, чтобы освободить и без того узкий канал отечественного соединения с Интернетом: В меню Start — Run запустите редактор групповых полисов: gpedit.msc. Имейте ввиду, что для выполнения всех этих процедур вам необходимо войти в систему как Администратор. В разделе Computer Configuration (в левом окне) выберите Administrative Templates. Далее, Network и затем в правой панели выберите QoS Packet Scheduler и кликните на нем два раза. Выберите опцию limit reservable bandwidth и опять-таки кликните на ней два раза.

Что такое QoS?

В открывшемся окне включите Enabled, а затем укажите лимит канала в процентах, равный нулю. ОК и выйдите из программы. Но это еще не все. Отправляйтесь в сетевую конфигурацию (иконка Network Connections в Контрольной панели). Выделите свое соединение и из контекстного меню запустите Properties. В закладке Networking убедитесь, что протокол QoS Packet Scheduler подключен (enabled). Если его там нет, то добавьте из списка (через кнопку Install). Перегрузите компьютер. Все эти сложные пассы с насильственным включением сервиса и последующим выделением под него нулевого канала вызваны тем, что если просто отключить Quality of Service, система все равно будет резервировать под него 20% канала. Если заниматься всем этим лень, воспользуйся программой xp-AntiSpy, очень много настроек и все с описанием на русском языке, позволяет отключить практически всё, что Вам не нужно.

  Юрий Александрович Пейсахович:
Служба забирает 20% производительности сети. Но мне не приходилось видеть, чтобы сеть работала с производительностью, большей 70%. Поэтому все это пустые хлопоты.

  D.A.E.M.O.N.:
При работе этой службы она забирает себе до 20% пропускной способности сети для выполнения служебных задач. В большинстве случаев при установке Windows она оказывается отключенной. Для управления службой нужно выполнить Пуск — Настройка — Панель управления — Администрирование — Службы.

  AlexII:
Чушь. Довольно старый миф, который гуляет по сети из FAQ’а в FAQ. Причём абсолютное большинство людей, доказывающих это, не представляют, что же это такое и для чего нужно. Также, далеко не все знают, что этот сервис присутствовал уже в Windows 2000 (просто не отображался отдельной строкой в свойствах соединения). Читать подробно: http://www.oszone.net/display.php?id=2293.

Смотреть другие вопросы раздела FAQ Windows XP >>

***

Смотрите также: 5 случайных вопросов Computer FAQ

Это вопрос из архива. Добавление ответов отключено.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *