Quản lý chất lượng dịch vụ - QoS

© 2008 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco ConfidentialPresentation_ID
1
QoS
Quản trị mạng nâng cao
Presentation_ID
2
© 2008 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco Confidential
BKACAD
Định nghĩa Chất lượng dịch vụ

Mục đích là khi truyền tin từ một điểm tới một điểm khác,
các đặc điểm để xác định chất lượng của quá trình truyền
tin này là:
Trễ
Biến động trễ
Mất gói
Presentation_ID
3
© 2008 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco Confidential
BKACAD
Mất gói

Mất gói được coi như tỷ lệ gói tin không thể tới được đích.

Mất gói có thể dẫn tới:
Lỗi trên mạng
Hỏng frame
Nghẽn mạng
s
Presentation_ID
4

© 2008 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco Confidential
BKACAD
Trễ

Trễ được coi như thời gian cần thiết để gói tin đi từ nguồn tới đích

Trễ cố định
Trễ nối tiếp và trễ do mã hóa/ giải mã dữ liệu
Ví dụ: một bit cần 100ns để ra khỏi một cổng Ethernet 10Mb.

Trễ thay đổi
Khi có nghẽn mạng và thời gian để gói tin sử dụng trong bộ đệm để chờ
đến lượt truy cập vào môi trường truyền dẫn.
Presentation_ID
5
© 2008 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco Confidential
BKACAD
Biến động trễ

Biến động trễ là độ sai lệch về trễ giữa các gói tin khác nhau

Biến động trễ vượt quá 30ms sẽ dẫn tới giảm hiệu suất âm thanh

Biến động trễ vượt quá trong phát video sẽ dẫn tới:
Chuyển động bị giật
Giảm chất lượng hình ảnh
Mất hình ảnh
Presentation_ID
6
© 2008 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco Confidential

BKACAD
Chất lượng dịch vụ cho
dữ liệu

Một số loại lưu lượng có thể chấp nhận được mức độ QoS thấp.

Mô hình ưu tiên chia lưu lượng thành bốn lớp:
Vàng (Nhiệm vụ quan trọng)— Các giao dịch, phần mềm
Bạc (Đảm bảo băng thông)— Phát video, tin nhắn
Đồng (Best-Effort và lớp mặc định)— Duyêt Web, E-mail
Thấp hơn-Best-Effort (Các ứng dụng chia sẻ ngang hàng)
Presentation_ID
7
© 2008 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco Confidential
BKACAD
Chất lượng dịch vụ cho
thoại

Chất lượng thoại bị ảnh hưởng trực tiếp
bởi cả ba yếu tố liên quan đến chất lượng
dịch vụ:
Mất gói
Trễ
Biến động trễ
Presentation_ID
8
© 2008 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco Confidential
BKACAD
Chất lượng dịch vụ cho video


Ứng dụng Streaming video có ít yêu cầu chất lượng dịch
vụ hơn do đây là ứng dụng có sử dụng bộ đệm
Presentation_ID
9
© 2008 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco Confidential
BKACAD
Chất lượng dịch vụ cho video

QoS cần thiết cho ứng dụng video hội thảo truyền hình có yêu cầu
giống như với voice
Mất gói nhỏ hơn 1%
Trễ một chiều không lớn hơn 150 – 200ms
Biến động trễ trung bình không lớn hơn 30ms
© 2008 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco ConfidentialPresentation_ID
10
Các cơ chế Chất
lượng dịch vụ
Quản trị mạng nâng cao
Presentation_ID
11
© 2008 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco Confidential
BKACAD
Các cơ chế chất lượng dịch vụ

Mô hình dịch vụ là phương pháp tiếp cận chung hay một nguyên lý thiết
kế để xử lý các luồng lưu lượng cạnh tranh nhau trên mạng.

Có ba mô hình dịch vụ để triển khai QoS:
Best-effort
Dịch vụ tích hợp

Dịch vụ phân biệt
Presentation_ID
12
© 2008 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco Confidential
BKACAD
Dịch vụ best-Effort

Best effort là mô hình dịch vụ trong đó ứng dụng gửi dữ liệu:
Bất cứ khi nào nó muốn
Với bất cứ số lượng nào
Không xin phép hoặc không thông báo

Với dịch vụ best-effort, mạng phân phối dữ liệu mà không đảm bảo các yếu tố sau:
Tin cậy
Trễ
Thông lượng
(thời gian gói tin tới bộ đệm)
(hàng đợi đầu ra trên interface)
(mỗi packet tại một thời điểm)
Presentation_ID
13
© 2008 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco Confidential
BKACAD
Dịch vụ Best-Effort

Cisco IOS QoS triển khai dịch vụ best-effort service bằng hàng đợi
FIFO.

FIFO là hàng đợi mặc định cho cơ chế hàng đợi trong LAN và WAN tốc độ
cao trên Switch và Router.


Dịch vụ Best-effort thích hợp với các ứng dụng:
Truyền file thông thường
E-mail
(thời gian gói tin tới bộ đệm)
(hàng đợi đầu ra trên interface)
(mỗi packet tại một thời điểm)
Presentation_ID
14
© 2008 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco Confidential
BKACAD
Mô hình dịch vụ tích hợp
Ứng dụng yêu cầu một loại dịch
vụ đảm bảo nào đó từ mạng
trước khi gửi dữ liệu.

Mô hình dịch vụ tích hợp dựa trên
giao thức dự trữ tài nguyên -
Resource Reservation Protocol
(RSVP)
Được sử dụng bởi các ứng dụng
để báo hiệu nhu cầu chất lượng
dịch vụ của nó đối với các
Router.

Nhược điểm:
Không mở rộng được
Yêu cầu báo hiệu liên tục trên các
thiết bị mạng
Presentation_ID

15
© 2008 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco Confidential
BKACAD
Mô hình dịch vụ phân biệt

Mỗi gói tin được phân loại dựa trên trường đánh dấu.

Trường đánh dấu này dựa trên việc sử dụng các bit Type
of Service (ToS).

Tiêu đề gói tin IP:
IP precedence hoặc
Differential Services Code Point (DSCP).
Presentation_ID
16
© 2008 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco Confidential
BKACAD
Mô hình dịch vụ phân biệt

Mỗi gói tin được phân loại tại biên của mạng bởi
Các Switch lớp Access
Các Router biên

Không như mô hình dịch vụ tích hợp, mô hình dịch vụ phân
biệt không yêu cầu các ứng dụng cần có khả năng QoS
Presentation_ID
17
© 2008 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco Confidential
BKACAD
Đánh dấu lưu lượng


Lớp liên kết dữ liệu:
Frame Ethernet không có trường nào giành cho việc đánh dấu dữ
liệu.
ISL hoặc 802.1Q/P cung cấp trường 3 bit cho đánh dấu dữ liệu là
Class of Service (CoS).
Presentation_ID
18
© 2008 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco Confidential
BKACAD
Đánh dấu lưu lượng

Tại lớp Network, một gói tin IP chứa:

Trường ToS biểu diễn bằng:
IP-Precedence hoặc
Differentiated Services Code Point (DSCP) .

Một trong hai trường đánh dấu này được dùng để đưa ra yêu
cầu về chất lượng dịch vụ với gói tin IP
Presentation_ID
19
© 2008 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco Confidential
BKACAD
CoS

3 bit CoS cho phép biểu diễn tám cấp độ ưu tiên
0: độ ưu tiên thấp nhất tới 7: độ ưu tiên cao nhất
Switch đặt giá trị CoS cho lưu lượng dựa trên port đầu vào của nó
Router biên dịch giá trị CoS thành giá trị IPP hoặc DSCP tương ứng

Presentation_ID
20
© 2008 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco Confidential
BKACAD
ToS

ToS
IP DSCP: 6 bit đầu tiên
IP Precedence : 3 bit đầu tiên

Giá trị IP Precedence thực chất là một phần của IP DSCP
Do vậy, cả hai giá trị này không được đặt cùng một lúc cho gói tin IP.

Có tối đa:
8 giá trị IP precedence
64 giá trị IP DSCP
© 2008 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco ConfidentialPresentation_ID
21
Queuing
Quản trị mạng nâng cao
Presentation_ID
22
© 2008 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco Confidential
BKACAD
Tổng quan
về cơ chế
hàng đợi

Hệ điều hành Cisco đưa ra ba tùy chọn cơ chế hàng đợi:
Weighted fair queuing (WFQ)

Class-based weighted fair queuing (CBWFQ) - IOS 12.2 trở lên
Low latency queuing (LLQ) - IOS 12.2 trở lên

Một số cơ chế hàng đợi được thay thế như sau:
Custom Queuing được thay bằng CBWFQ
Priority Queuing được thay bằng LLQ
© 2008 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco ConfidentialPresentation_ID
23
Hàng đợi Weighted Fair
Quản trị mạng nâng cao
Presentation_ID
24
© 2008 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco Confidential
BKACAD
Hàng đợi Weighted fair

Hàng đợi Weighted fair được áp dụng theo mặc định trên
các cổng vật lý có băng thông nhỏ hơn hoặc bằng T1/E1
WFQ mặc định trên T1/E1
và tốc độ thấp hơn.
FIFO mặc định trên các cổng
nhanh hơnT1/E1.
T1 T3
Presentation_ID
25
© 2008 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco Confidential
BKACAD
Hoạt động của hàng đợi Weighted fair

WFQ gán “trọng số” tới mỗi luồng dữ liệu

Trọng số thấp được phục vụ trước

Các gói tin kích thước nhỏ được ưu tiên hơn các gói tin kích
thước lớn

Thuật toán WFQ cun cấp từng hàng đợi riêng biệt cho từng flow

Hàng đợi WF có khả năng nhận biết được IPP