Регулирование пропускной способности с помощью QoS (часть 1)

Регулирование пропускной способности с помощью QoS (часть 2).

серии статей на информационный бюллетень обновления статей WindowsNetworking.com в режиме реального времени

Одной из самых больших тенденций в области сетей сегодня является конвергенция голоса и видео в традиционных сетях передачи данных. Одна из проблем этого типа конвергенции заключается в том, что для правильной работы пакеты, связанные с голосом и видео, должны быть доставлены получателю быстро и надежно, без дрожания или чрезмерной задержки. В то же время этот тип трафика не должен мешать доставке более традиционных пакетов данных.

Одним из решений этой проблемы является использование QoS. QoS или Quality of Service — это технология приоритезации пакетов. По сути, QoS позволяет обрабатывать чувствительные ко времени пакеты с более высоким приоритетом, чем другие пакеты.

QoS — это отраслевой стандарт, а не один из проприетарных стандартов Microsoft. Тем не менее, Microsoft впервые представила QoS в Windows 2000. С тех пор версия Microsoft QoS претерпела значительные изменения, но по-прежнему соответствует отраслевым стандартам.

В Windows XP Professional QoS работает главным образом как механизм резервирования полосы пропускания. Когда функция QoS включена, приложение может резервировать до 20 % общей пропускной способности сети, предоставляемой каждым сетевым адаптером машины. Однако объем пропускной способности, которую может зарезервировать приложение, можно регулировать. Я покажу вам, как изменить объем зарезервированной полосы пропускания в части 3.

Чтобы увидеть, как используется зарезервированная полоса пропускания, предположим, что у вас есть приложение для видеоконференций, которому для правильной работы требуется полоса пропускания с высоким приоритетом. Если предположить, что это приложение поддерживает QoS, оно зарезервирует 20 % общей пропускной способности машины, оставив 80 % пропускной способности для остального сетевого трафика.

Приложения, отличные от приложения для видеоконференций, используют так называемую доставку с максимальной эффективностью. Это означает, что пакеты отправляются по принципу «первым пришел, первым обслужен». С другой стороны, трафик приложения для видеоконференций всегда будет иметь приоритет над другим трафиком, но приложению никогда не будет разрешено потреблять более 20% общей пропускной способности.

Однако тот факт, что Windows XP выделяет полосу пропускания для трафика с высоким приоритетом, не означает, что приложения с обычным приоритетом также не могут использовать зарезервированную полосу пропускания. В конце концов, приложение для видеоконференций определенно выигрывает от высокого приоритета, зарезервированной полосы пропускания, но шансы на то, что приложение для видеоконференций будет использоваться постоянно, довольно малы. В этом случае Windows позволит другим приложениям использовать как зарезервированную полосу пропускания, так и незарезервированную полосу пропускания для оптимальной доставки, пока приложение, для которого зарезервирована полоса пропускания, не используется.

Как только приложение для видеоконференций запущено, Windows начинает применять резервирование. Даже в этом случае резервирование не является абсолютным. Предположим, что Windows зарезервировала 20 % пропускной способности сети для приложения для видеоконференций, но приложению не нужны все 20 %. В таких случаях Windows позволит другим приложениям использовать любую оставшуюся пропускную способность, но будет постоянно отслеживать потребности в пропускной способности высокоприоритетного приложения. Если приложению требуется дополнительная пропускная способность, ему будет назначена пропускная способность вплоть до полных 20%.

Как я упоминал ранее, QoS — это отраслевой стандарт, а не одна из проприетарных технологий Microsoft. Таким образом, QoS реализован в Windows, но Windows не может выполнять эту работу сама по себе. Чтобы QoS работал, каждый аппаратный компонент между отправителем и получателем также должен поддерживать QoS. Это означает, что сетевые карты, коммутаторы, маршрутизаторы и все остальное, что может использоваться, должно быть осведомлено о QoS, как и операционные системы отправителя и получателя.

Если вам интересно, вам не нужно реализовывать какую-то сумасшедшую, экзотическую сетевую инфраструктуру, чтобы использовать QoS. Асинхронный режим передачи (ATM) — это идеальная сетевая технология для использования с QoS, поскольку это технология, ориентированная на соединение, но вы можете использовать QoS с другими технологиями, такими как Frame Relay, Ethernet и даже Wi-Fi (802.11x).

Причина, по которой ATM является таким идеальным выбором для QoS, заключается в том, что он может принудительно резервировать полосу пропускания и распределять ресурсы на аппаратном уровне. Эти типы распределения ресурсов выходят за рамки возможностей Ethernet и других подобных сетевых технологий. Это не означает, что QoS нельзя использовать. Это означает только то, что QoS должен быть реализован иначе, чем в среде ATM.

В среде ATM ресурсы выделяются «на лету» на аппаратном уровне. Поскольку Ethernet и подобные технологии не могут распределять ресурсы таким образом, эти типы технологий полагаются на приоритезацию, а не на истинное распределение. Это означает, что резервирование пропускной способности происходит на более высоком уровне модели OSI. Как только полоса пропускания зарезервирована, пакеты с более высоким приоритетом передаются в первую очередь.

Если вы думаете о внедрении QoS через Ethernet, Wi-Fi или что-то подобное, следует помнить одну важную вещь: эти технологии не требуют установления соединения. Это означает, что отправитель не может контролировать состояние получателя или состояние сети между отправителем и получателем. Это означает, что отправитель может гарантировать, что пакеты с более высоким приоритетом будут переданы раньше, чем пакеты с более низким приоритетом, но отправитель не может гарантировать, что пакеты будут доставлены в течение определенного периода времени. В отличие от этого, QoS может обеспечить эти типы гарантий в сети ATM из-за того факта, что ATM ориентирован на соединение.

Windows 2000 против Windows Server 2003

Ранее я упоминал, что Microsoft впервые представила QoS в Windows 2000, и с тех пор эта реализация Microsoft QoS значительно изменилась. В таком случае я хотел бы подвести итог, рассказав немного о различиях между QoS в Windows 2000 и в Windows XP и Windows Server 2003 (которые используют аналогичную реализацию).

Реализация QoS в Windows 2000 была основана на архитектуре Intserv, которая не поддерживается Windows XP или Windows Server 2003. Причина, по которой Microsoft решила отказаться от этой архитектуры, заключалась в том, что базовый API был сложным в использовании, а архитектура имела проблемы с масштабируемостью..

Некоторые организации до сих пор используют Windows 2000, поэтому я хотел дать вам немного информации о том, как работает архитектура QoS Windows 2000. Windows 2000 использует протокол RSVP для резервирования ресурсов пропускной способности. После запроса пропускной способности Windows должна определить, когда пакеты могут быть отправлены. Для этого Windows 2000 использует сигнальный протокол под названием SBM (Sunbelt Bandwidth manager), чтобы уведомить отправителя о том, что он готов к приему пакетов. Служба управления доступом (ACS) проверяет, доступна ли достаточная пропускная способность, а затем либо предоставляет, либо отклоняет запрос на пропускную способность.

Общий процесс немного сложнее, но это основные области, в которых Windows 2000 отличается от Windows Server 2003 и Windows XP. Windows 2000, 2003 и XP используют схожие механизмы управления трафиком, о которых я расскажу во второй части.

Вывод

В этой статье я объяснил, что пакеты, связанные с передачей голоса и видео, обычно должны доставляться с большей скоростью, чем обычные пакеты данных, чтобы предотвратить джиттер. Затем я продолжил объяснять, как можно использовать технологию под названием QoS, чтобы обеспечить бесперебойную и эффективную доставку голосового и видеотрафика. Во второй части этой серии я объясню, как работает QoS.

подпишитесь на информационный бюллетень обновления статей WindowsNetworking.com в режиме реального времени