Качество обслуживания в виртуальных сетях

Коммутаторы локальных сетей поддерживают практически все механизмы QoS, которые мы обсуждали в главе 7. Это утверждение относится к коммутаторам локальных сетей как к классу коммуникационных устройств, каждая же кон­кретная модель коммутатора может быть наделена только определенным набо­ром механизмов поддержания параметров QoS или же не иметь их вовсе. Как правило, коммутаторы рабочих групп средств QoS не поддерживают, в то время как для магистральных коммутаторов эта поддержка является обязательной.

Классификация трафика. Коммутаторы локальных сетей являются устройства­ми второго уровня, которые анализируют заголовки только протоколов каналь­ного уровня. Поэтому коммутаторы обычно используют для классификации тра­фика только МАС-адреса источника и приемника, а также номер порта, через который поступил кадр. Возможно также использование для классификации значения произвольного подполя внутри поля данных, заданного путем указа­ния смещения в байтах. Эти способы не очень удобны для администратора, кото­рому необходимо, например, отделить голосовой трафик от трафика передачи файлов. Поэтому некоторые коммутаторы, не поддерживая протоколы верхних уровней в полном объеме (например, не применяя протокол IP для продвиже­ния пакетов), выполняют классификацию на основе признаков, содержащихся в заголовках пакетов этих протоколов — IP-адресах и портах TCP/UDP.

Маркирование трафика обычно выполняется на границе сети, а затем его ре­зультаты используются во всех промежуточных устройствах сети. В кадре Ethernet 802.3 отсутствует поле, в которое можно было бы поместить результат маркировки трафика. Однако этот недостаток исправляет спецификация 802.1р, в которой имеются три бита дополнительного заголовка 802.1Q/p для хранения приоритета кадра.

Фактически эти три бита используются для хранения признака одного из вось­ми классов трафика. Именно так трактует это поле стандарт 802.1D-1998, куда вошла спецификация 802.1р. В приложении Н стандарта 802.1D-1998 даются ре­комендации по разделение всего трафика локальных сетей на семь классов, кото­рые представлены в табл. 16.1.

Фоновый трафик — это наименее чувствительный к задержкам трафик, напри­мер трафик резервного копирования, источник которого может передавать боль­шие объемы данных, поэтому его целесообразно выделить в особый класс, чтобы он не замедлял обработку других типов трафика.

Классы трафика BE (Best Effort), ЕЕ (Excellent Effort) и СЕ (Controlled Effort) не являются классами реального времени, то есть не предъявляют жестких тре­бований к предельным уровням задержек. Однако для этих классов желательно обеспечение некоторого минимального уровня пропускной способности. Обслу­живание этих классов целесообразно проводить с помощью механизма взвешен­ных очередей.

Трафики видео, голоса и управления сетью чувствительны к задержкам, в табли­це приведены рекомендуемые значения пороговых величин задержек. Их обслу­живание целесообразно проводить с помощью приоритетных очередей. Трафику управления сетью дается высший приоритет при обслуживании, так как от свое­временного принятия решения и доставки управляющей информации сетевым устройствам зависят любые характеристики сети.

Управление очередями. Коммутатор, поддерживающий параметры QoS, позволя­ет использовать несколько очередей для дифференцированной обработки клас­сов трафика. Очереди могут обслуживаться в соответствии с алгоритмом при­оритетной обработки, взвешенного обслуживания или на основе комбинации этих алгоритмов.

Коммутатор обычно поддерживает некоторое максимальное количество очере­дей, которое может оказаться меньше, чем требуемое число классов трафика. В этой ситуации несколько классов будут обслуживаться одной очередью, то есть фактически сольются в один класс. Стандарт 802.1D-1998 дает рекоменда­ции в отношении того, какие классы трафика нужно реализовывать в сети в ус­ловиях ограниченного количества очередей в коммутаторах (табл. 16.2).

При существовании только одной очереди в сети существует только один класс трафика — BE (Best Effort). Качество его обслуживания невозможно улучшить за счет управления очередями, хотя остаются такие возможности, как обратная связь и резервирование полосы пропускания.

Две очереди дают возможность разделить трафик на два класса — BE и VO (Voice). При таком делении к классу VO следует относить любой чувствительный к за­держкам трафик, то есть не только голос, но и видео, а также трафик управления сетью.

Дальнейшее увеличение количества очередей позволяет более дифференциро­ванно обслуживать трафик, вплоть до рекомендуемых семи классов. Предложен­ная схема является только рекомендацией, администратор сети может делить трафик на классы по своему усмотрению.

Кроме того, допускается обслуживание индивидуальных потоков трафика, но при этом каждый коммутатор должен самостоятельно выделять поток из общего тра­фика, так как в кадре Ethernet нет поля для переноса через сеть метки потока.

В качестве признака класса трафика можно использовать номер виртуальной сети. Этот признак можно также комбинировать со значениями поля приоритета кад­ра, получая большое число различных классов.

Резервирование и профилирование. Коммутаторы локальных сетей поддерживают методы резервирования пропускной способности интерфейсов для классов тра­фика или индивидуальных потоков. Обычно коммутатор разрешает назначить классу или потоку минимальную скорость передачи данных, которая гарантиру­ется в периоды перегрузок, а также максимальную скорость передачи данных, которая контролируется механизмом профилирования.

Для коммутаторов локальных сетей не существует стандартного протокола ре­зервирования ресурсов. Поэтому для выполнения резервирования администра­тор сети должен сконфигурировать каждый коммутатор сети отдельно.