59. Понятие качества обслуживания в компьютерных сетях. Средства обеспечения качества обслуживания.
Трем критериям классификации приложений (предсказуемость скорости трафика, чувствительность к задержкам и чувствительность к потерям) соответствуют три группы параметров, используемых при определении и задании требуемого качества обслуживания:
- параметры пропускной способности включают среднюю, максимальную (пиковую) и минимальную скорости передачи данных;
- параметры задержек — среднюю и максимальную величину задержек, а также среднее и максимальное значения вариаций задержек, т. е. отклонений межпакетных интервалов в прибывающем трафике по сравнению с отправленным;
- параметры надежности передачи — процент потерянных пакетов, а также процент искаженных пакетов.
Параметры качества обслуживания обычно оговариваются в соглашении об уровне сервиса (Service Level Agreement, SLA) между пользователем сети и провайдером. При их определении важно, за какой период измеряется данный параметр. Чем он меньше, тем жестче требования качества обслуживания и тем труднее для сети их выдержать. Поэтому провайдеры сетей IP, которые испытывают сложности с обеспечением QoS (Quality of Service, качество обслуживания), предпочитают оговаривать в соглашениях SLA среднемесячные характеристики, в то время как провайдеры сетей frame relay и ATM, располагающие мощными средствами QoS, способны гарантировать параметры, усредненные за период в несколько секунд.
Параметры качества обслуживания могут быть отнесены к трафику, порождаемому приложениями пользователя, в этом случае их называют также профилем трафика. Они же могут характеризовать возможности сети по обслуживанию такого трафика. Пусть, например, у пользователя имеется приложение, которое порождает равномерный поток с постоянной скоростью N. При заключении соглашения SLA с провайдером пользователь обязуется, что предлагаемый трафик приложения не будет превышать максимальную скорость N. Провайдер в свою очередь гарантирует, что минимальная величина пропускной способности сети, предоставляемой данному приложению, будет не меньше N. Это необходимо для обеспечения приемлемого качества обслуживания трафика данного приложения.
После заключения соглашения пользователь и сервис-провайдер соответствующим образом настраивают свои программные и аппаратные средства для соблюдения оговоренных параметров. Некоторые технологии позволяют автоматизировать процесс взаимного согласования параметров QoS между оборудованием пользователя и оборудованием провайдера.
Служба QoS отвечает за обеспечение качества обслуживания для разных типов приложений. Она имеет распределенный характер, так как ее элементы должны присутствовать во всех сетевых устройствах, продвигающих пакеты: коммутаторах, маршрутизаторах, серверах доступа. С другой стороны, служба QoS должна включать также элементы централизованного управления, поскольку работу отдельных сетевых устройств, поддерживающих QoS, нужно координировать, чтобы качество обслуживания было однородным вдоль всего пути, по которому следуют пакеты потока. Любые гарантии QoS настолько хороши, насколько их обеспечивает наиболее «слабый» элемент в цепочке между отправителем и получателем. Поэтому поддержка QoS только в одном сетевом устройстве, пусть даже и магистральном, может весьма незначительно улучшить качество обслуживания или же совсем не влиять на параметры QoS.
Средства QoS узла — основной исполнительный механизм службы QoS, так как именно они непосредственно влияют на процесс продвижения пакетов между входными и выходными интерфейсами коммутаторов и маршрутизаторов и, следовательно, определяют вклад данного устройства в характеристики качества обслуживания сети. Средства QoS узла в свою очередь могут включать компоненты двух типов:
Механизмы обслуживания очередей являются необходимым элементом любого устройства, работающего по принципу коммутации пакетов. Когда скорость поступления трафика становится больше скорости его продвижения, возникают очереди. Как раз в такие периоды и нужны механизмы обслуживания очередей: варьируя выборкой пакетов, они влияют на время их нахождения в очереди, а значит, и на величину задержки — один из важнейших параметров качества обслуживания. По умолчанию в сетевых устройствах очереди обслуживаются по простейшему алгоритму FIFO («первым пришел — первым обслужен»), что достаточно только для реализации сервиса «по мере возможности», для поддержки же «истинных» сервисов QoS нужны более сложные механизмы, обрабатывающие несколько классов потоков, например алгоритмы приоритетного или взвешенного обслуживания.
Механизмы кондиционирования трафика решают задачу создания условий для качественного обслуживания трафика другим способом — не за счет выбора оптимального алгоритма обслуживания очереди, а за счет ее сокращения. При этом сокращение очереди достигается путем воздействия на входной трафик: например, снижения скорости поступления потока в данный узел, уменьшения его неравномерности и т. п.
Механизмы кондиционирования трафика могут быть реализованы в каждом узле сети либо только в пограничных устройствах. Последний вариант часто используют провайдеры при кондиционировании трафика своих клиентов.