Корпоративные сети →Теория

Справедливость: Class-Based Weighted Fair Queueing

Все по честному

Ноябрь 29, 2020 Мерион Нетворкс

5 минут чтения

Когда синхронизация менее важна, чем фактическая доставка, трафиком часто можно управлять с помощью метода взвешенной справедливой организации очереди на основе классов (CBWFQ). В CBWFQ участвующие классы трафика обслуживаются в соответствии с назначенной им политикой. Например, трафику, помеченному как AF41, может быть гарантирована минимальная пропускная способность. Для трафика, помеченного как AF21, также может быть гарантирована минимальная пропускная способность, возможно, меньшая, чем объем, предоставленный трафику AF41. Немаркированный трафик может получить любую оставшуюся полосу пропускания.

CBWFQ имеет понятие справедливости, когда различные классы трафика могут доставляться по перегруженному каналу. CBWFQ обеспечивает справедливое обслуживание пакетов в очереди в соответствии с политикой QoS. Пакеты будут отправляться всем классам трафика с назначенной им полосой пропускания.

Например, предположим, что пропускная способность канала составляет 1024 Кбит / с. Для класса трафика AF41 гарантирован минимум 256 Кбит / с. Для класса AF31 гарантирована скорость минимум 128 Кбит / с. Для класса AF21 гарантирована скорость минимум 128 Кбит / с. Это дает нам соотношение 2: 1: 1 между этими тремя классами. Остальные 512 Кбит / с не распределены, то есть доступны для использования другим трафиком. Включая нераспределенную сумму, полное соотношение составляет 256: 128: 128: 512, что сокращается до 2: 1: 1: 4.

Чтобы решить, какой пакет будет отправлен следующим, очередь обслуживается в соответствии с политикой CBWFQ. В этом примере пропускная способность 1024 Кбит / с делится на четыре части с соотношением 2: 1: 1: 4. Для простоты предположим, что перегруженный интерфейс будет обслуживать пакеты в очереди за восемь тактов:

1. Тактовый цикл 1. Будет отправлен пакет AF41.
2. Тактовый цикл 2. Будет отправлен еще один пакет AF41.
3. Тактовый цикл 3. Будет отправлен пакет AF31.
4. Тактовый цикл 4. Будет отправлен пакет AF21.
5. Тактовые циклы 5-8. Пакеты с другими классификациями, а также неклассифицированные пакеты будут отправлены.

В этом примере предполагается, что есть пакеты, представляющие каждый из четырех классов, находящихся в буфере, поставленных в очередь для отправки. Однако не всегда все бывает так однозначно. Что происходит, когда нет пакетов из определенного класса трафика для отправки, даже если есть место в гарантированном выделении минимальной полосы пропускания?

Гарантированная минимальная пропускная способность не является резервированием. Если класс трафика, которому назначен гарантированный минимум, не требует полного распределения, другие классы трафика могут использовать полосу пропускания. Также нет жестких ограничений гарантированного минимума пропускной способности. Если объем трафика для определенного класса превышает гарантированный минимум и полоса пропускания доступна, трафик для класса будет проходить с большей скоростью. Таким образом, происходящее могло бы выглядеть примерно так:

1. Тактовый цикл 1. Отправляется пакет AF41.
2. Тактовый цикл 2. Нет пакета AF41 для отправки, поэтому вместо него отправляется пакет AF31.
3. Тактовый цикл 3. Отправлен еще один пакет AF31.
4. Тактовый цикл 4. Нет пакета AF21 для отправки, поэтому отправляется неклассифицированный пакет.
5. Тактовые циклы 5-7. Отправляются пакеты с другими классификациями, а также неклассифицированные пакеты.
6. Тактовый цикл 8. Нет более классифицированных или неклассифицированных пакетов для отправки, поэтому отправляется еще один пакет AF31.

В результате неиспользованная полоса пропускания делится между классами с избыточным трафиком.

Перегрузка

CBWFQ не увеличивает пропускную способность перегруженного канала. Скорее, алгоритм предусматривает тщательно контролируемое совместное использование перенапряженного канала, отражающее относительную важность различных классов трафика. В результате совместного использования CBWFQ трафик доставляется через перегруженный канал, но с меньшей скоростью по сравнению с тем же каналом в незагруженное время.

Невозможно переоценить различие между "совместным использованием перегруженного канала" и "созданием полосы пропускания из ничего". Распространенное заблуждение о QoS заключается в том, что, несмотря на точки перегрузки на сетевом пути, взаимодействие с пользователем останется идентичным. Это совсем не так. Инструменты QoS, такие как CBWFQ, по большей части предназначены для того, чтобы максимально использовать плохую ситуацию. При выборе того, когда и когда пересылать трафик, QoS также выбирает, какой трафик отбрасывать. Среди потоков, передаваемых по сети, есть "победители" и "проигравшие".

LLQ является заметным исключением, поскольку предполагается, что трафик, обслуживаемый LLQ, настолько критичен, что он будет обслуживаться, исключая другой трафик, вплоть до назначенного ограничения полосы пропускания. LLQ стремится сохранить пользовательский опыт.

Другие инструменты управления перегрузкой QoS

Формирование трафика - это способ изящно ограничить классы трафика определенной скоростью. Например, трафик, помеченный как AF21, может иметь скорость 512 Кбит / с. Формирование изящное. Он допускает номинальные всплески выше определенного предела перед отбрасыванием пакетов. Это позволяет TCP более легко настраиваться на требуемую скорость. Когда пропускная способность сформированного класса трафика отображается на графике, результат показывает нарастание до предельной скорости, а затем постоянную скорость передачи на протяжении всего потока. Формирование трафика чаще всего применяется к классам трафика, заполненным слоновьими потоками.

Слоновидные потоки - это долговечные потоки трафика, используемые для максимально быстрого перемещения больших объемов данных между двумя конечными точками. Слоновые потоки могут заполнять узкие места в сети собственным трафиком, подавляя меньшие потоки. Распространенная стратегия QoS состоит в том, чтобы формировать скорость трафика слоновьих потоков, чтобы в узком месте оставалась достаточная пропускная способность для эффективного обслуживания других классов трафика.

Применение политик аналогично формированию трафика, но более жестко обращается с избыточным (несоответствующим) трафиком. Вместо того, чтобы допускать небольшой всплеск выше определенного предела пропускной способности, как при формировании перед сбросом, применение политик немедленно отбрасывает избыточный трафик. При столкновении с ограничителем трафика затронутый трафик увеличивается до предела пропускной способности, превышает его и отбрасывается. Такое поведение отбрасывания заставляет TCP заново запускать процесс наращивания мощности. Полученный график выглядит как пилообразный. Применение политик может использоваться для выполнения других задач, таких как перемаркировка несоответствующего трафика на значение DSCP с более низким приоритетом, а не отбрасывание.