1 Основные понятия качества обслуживания 4
Работа добавлена на сайт samzan.net:
4 Глобальные сети
4.1.1 Основные понятия качества обслуживания
4.1.2 Служба QoS
4.1.3 Алгоритмы управления очередями
4.1.4 Традиционный алгоритм традиционный алгоритм FIFO
4.1 Качество обслуживания в пакетных сетях
Высокая стоимость протяженных каналов передачи данных и сложность простого повышения скорости передачи данных за счет прокладки дополнительных волоконно-оптических жил обуславливает чрезвычайно экономное отношение к пропускной способности канала в глобальных сетях. Для нормальной работы приложений в таких условиях требуется применение методов обеспечения качества обслуживания (Quality of Service, QoS). Поэтому в большинстве технологий, специально разработанных для глобальных сетей передачи данных - Frame Relay, ATM, - механизмы QoS являются встроенными.
4.1.1 Основные понятия качества обслуживания
Основной движущей силой развития сети являются приложения. В сети появляются новые высокоскоростные технологии. Перенос в компьютерные сети новых видов трафика, например IP-телефонии, аудио- и видеовещиния, привел к появлению новых требований, связанных с обеспечением низкого уровня задержек пакетов, поддержкой групповой доставки пакетов и т.д.
Типы QoS
Типы QoS различаются по степени "строгости", то есть по тому, насколько твердо сервис QoS может гарантировать обеспечение определенных значений характеристик QoS - пропускной способности, задержек, вариаций задержек, уровня потерь пакетов и т.п.
Выделяют три типа служб QoS.
- Сервис с максимальными усилиями, обеспечивает взаимодействие конечных узлов без каких бы то ни было гарантий. Типичные представители таких услуг - классические сети Ethernet или IP, которые не делают ни каких различий между пакетами отдельных пользователей и приложений и обслуживают эти пакеты на основании принципа FIFO(первым пришел - первым обслужен).
- Сервис с предпочтением( "мягкий" сервис QoS ) - некоторые типы трафика обслуживаются лучше, чем остальные. Подразумевается более быстрая обработка, в среднем больше пропускной способности и меньше потерь данных. Это статическое предпочтение, а не численно выраженные гарантии. Точные значения параметров QoS, которые получат приложения в результате работы службы QoS этого типа, неизвестны и зависят от характеристик предлагаемого сети трафика. Например, если высокоприоритетный трафик предлагает сети в данный момент времени низкую интенсивность своих пакетов, то низкоприоритетный трафик может в это время получать весьма качественное обслуживание - значительную пропускную способность и низкие задержки.
- Гарантированный сервис ( называемый также "жестким", или "истинным", сервисом QoS ) дает статистически численные гарантии различным потоком трафика. Трафик, которому выделили ресурсы, гарантировано имеет при прохождении через сеть те параметры пропускной способности или задержек, которые определены для него в числовом виде. Службы такого типа способны, например, гарантировать приложению условленную пропускную способность, не уменьшающуюся ни при каких обстоятельствах, кокой бы перегруженной сеть не становилась
Эти три подхода к службе QoS не исключают, а дополняют друг друга. В результате их комбинирование позволяет учесть разнообразные требования приложений и различные условия работы сети.
4.1.2 Служба QoS
Модель службы QoS
Сеть - это распределенная среда, состоящая из большого количества устройств для поддержки различных технологий и протоколов. Поэтому достаточно сложно заставить ее соблюдать единые требования по качественному обслуживанию различных видов трафика на всем протяжении составного пути от одного конечного узла до другого. Задача же продвижения пакетов в сети с заданными параметрами качества обслуживания еще сложней.
Для решения поставленных задач в сети необходима служба QoS. Эта служба имеет распределенный характер, так как ее элементы должны присутствовать во всех сетевых устройствах, продвигающих пакеты: коммутаторах, маршрутизаторах, серверах доступа. С другой стороны, работу отдельных сетевых устройств по обеспечению поддержки QoS нужно скоординировать, чтобы качество обслуживания было однородным вдоль всего пути, по которому следую пакеты потока. Поэтому служба QoS должна включать также элементы централизованного управления, с помощью которых администратор сети может согласованно конфигурировать механизмы QoS в отдельных устройствах сети.
Базовая архитектура службы QoS
Базовая архитектура службы QoS включает элементы трех основных типов:
- средства QoS узла, выполняющие обработку поступающего в узел трафика в соответствии с требованиями качества обслуживания;
- протоколы QoS-сигнализации для координации работы сетевых элементов по поддержке качества обслуживания "из конца в конец";
- централизованные функции политики, управления и учета QoS, позволяющие администраторам сети целенаправленно воздействовать на сетевые элементы для разделения ресурсов сети между различными видами трафика с требуемым уровнем QoS.
4.1.3 Алгоритмы управления очередями
Основу средств QoS в сетевых элементах составляют очереди и алгоритмы обработки этих очередей. Эти механизмы используются в любом сетевом устройстве, которое работает на основе механизма коммутации пакетов, - в маршрутизаторе, в коммутаторе локальной или глобальной сети, в конечном узле ( исключение составляют только повторители ).
Очередь нужна для обработки периодов временных перегрузок, когда сетевое устройство не может передавать пакеты на выходной интерфейс в том темпе, в котором они поступают для выполнения такого продвижения. Главным по степени влияния на возникновение очередей фактором является коэффициент нагрузки устройства (itilization) - отношение средней интенсивности входного трафика устройства к средней интенсивности продвижения пакетов на выходной интерфейс.
Если коэффициент нагрузки больше единицы, значит, интенсивность входного трафика постоянно выше, чем интенсивность продвижения пакетов на выходной интерфейс, это приводит к возникновения очереди. Последствием возникновения очередей является ухудшение качества обслуживания трафика. Для поддержки гарантированного уровня QoS, служба QoS использует достаточно сложную модель, решающую задачу комплексно. Это делается с помощью следующих методов:
- за счет предварительного резервирования полосы пропускания для трафика с известными параметрами;
- принудительного профилирования входного трафика, что позволяет поддерживать коэффициент нагрузки устройства на нужном уровне;
- использование сложных алгоритмов управления очередями.
Чаще всего в маршрутизаторах и коммутаторах применяются следующие алгоритмы обработки очередей:
- традиционный алгоритм FIFO;
- приоритетное обслуживание (Priority Queing)
- взвешенное обслуживание (Weighted Queing, WQ).
4.1.4 Традиционный алгоритм FIFO
Принцип традиционного алгоритма FIFO состоит в том, что в случае перегрузки пакеты помещаются в очередь, а при прекращении перегрузки передаются на выход в том порядке, в котором поступили, то есть "первым пришел - первым ушел" ( First In - First Out, FIFO ). Достоинством его является простота реализации и отсутствие потребности в конфигурировании. Недостатком - невозможность дифференцированной обработки пакетов различных потоков., все пакеты стоят в общей очереди на равных основаниях.
Приоритетное обслуживание
Алгоритмы приоритетной обработки очередей очень популярны во многих областях вычислительной техники, в частности в операционных системах, когда одним приложениям нужно отдать предпочтение перед другими при обработке их в мультипрограммной смеси. Применяются эти алгоритмы также и для обеспечения преимущественной обработки одного класса трафика по сравнению с другими.
Механизм приоритетной обработки трафика основан на разделении всего сетевого трафика на небольшое количество классов, а затем назначении каждому классу некоторого числового признака - приоритета. Пакеты могут разбиваться на приоритетные классы в соответствии с типом сетевого протокола - например, IP, IPX или DECnet, на основании адресов назначения и источника, идентификатора приложения и любых других комбинаций признаков, которые содержатся в пакетах.
Независимо от выбранного способа классификации трафика, в сетевом устройстве имеется несколько очередей в соответствии с количеством приоритетных классов. Поступивший пакет в периоды перегрузок помещается в очередь, соответствующую его приоритетному классу. На рис. ниже приведен пример использования четырех приоритетных очередей: с высоким, средним, нормальным и низким приоритетом. Приоритеты очередей имеют абсолютный характер предпочтения при обработке. Так, пока из более приоритетной очереди не будут выбраны все имеющиеся в ней пакеты, устройство не переходит к обработке следующей, менее приоритетной очереди.
Приоритетное управление очередями
Приоритетное обслуживание обычное применяется в том случае, когда в сети есть один класс трафика, чувствительный к задержкам, но его интенсивность невелика, а потому обслуживание этого класса не слишком ущемляет обслуживание остального трафика. Однако в сети могут наблюдаться и другие ситуации, например при существовании видеотрафика, также требующего приоритетного обслуживания, но имеющего гораздо более высокую интенсивность. Для таких случаев разработаны алгоритмы обслуживания очередей, дающие низкоприоритетному трафику некоторые гарантии, даже в периоды повышения интенсивности высокоприоритетного трафика.
Взвешенные настраиваемые очереди
Алгоритм взвешенных очередей (Weighted Queuing) разработан для того, чтобы можно было предоставить всем классам трафика определенный минимум пропускной способности или гарантировать некоторые требования к задержкам. Под весом данного класса понимается процент предоставляемой классу трафика пропускной способности от полной пропускной способности выходного интерфейса. Алгоритм, в котором вес классов трафика может назначаться администратором, называется настраиваемой очередью
Трафик делится на несколько классов, и для каждого класса ведется отдельная очередь пакетов. Но с каждой очередью связывается не ее приоритет, а процент пропускной способности выходного интерфейса. В примере, приведенном на рис. ниже, устройство поддерживает 5 очередей для пяти классов трафика. Этим очередям при перегрузках выделяется соответственно 10%, 10%, 30%, 20% и 30% пропускной способности выходного интерфейса.
Взвешенные настраиваемые очереди
Взвешенное обслуживание приводит к большим задержкам и их вариациям, чем приоритетное обслуживание для самого приоритетного класса. Но для более низких приоритетных классов это соотношение может оказаться несправедливым, поэтому для создания более благоприятных условий обслуживания всех классов трафика взвешенное обслуживание часто бывает более приемлемым.
Взвешенное справедливое обслуживание
Взвешенное справедливое обслуживание (Weighted Fair Queing, WFQ) - это комбинированный механизм, сочетающий приоритетное обслуживание очередей с взвешенным. Существуют различные реализации WFQ, которые отличаются способом назначения весов и поддержкой различных режимов работы. Наиболее распространенная схема предусматривает существование одной особой очереди, которая обслуживается по приоритетной схеме, то есть первой и до тех пор, пока все заявки из нее не будут выбраны. Остальные очереди маршрутизатор просматривает последовательно, по алгоритму взвешенного обслуживания (рис. ниже).
Возможен и вариант работы по умолчанию, когда всем классам трафика достаются равные доли пропускной способности выходного интерфейса из оставшейся от трафика приоритетного класса доли.
Взвешенное справедливое обслуживание
Применяется также схема, когда для пользовательского трафика предлагается сочетание приоритетного и взвешенного обслуживания. Существует один класс приоритетного трафика, пакеты которого всегда обслуживаются в первую очередь. так что обслуживание пакетов других классов начинается только тогда, когда приоритетная очередь пуста. Остальные очереди являются взвешенными и делят время менеджера очередей в заданном процентном отношении.
2. по теме - Критерии устойчивости линейных систем
3. НАУКОВИЙ ІНСТИТУТ ПРАВА ТА МАСОВИХ КОМУНІКАЦІЙ Кафедра правового забезпечення господарської діяльност
4. Введение Перекись водорода ~ хорошо известный препарат
5. Реферат- Морально-етичні аспекти підприємницької діяльності
6. Я выбираю среди студентов Кемеровской государственной медицинской академии Цели и задачи Де
7. Дура ' шипел он поворачиваясь на другой бок и отодвигаясь от неё
8. Відповідно до статті 73 ГК України державне унітарне підприємство утворюється компетентним органомдержав.
9. Вариант 1 Вариант 2
10. Китай в XIV-XVIII веках
11. ноября 2013г Протокол 7 Вопросы для подготовки к экзамену по дисциплине Микроэкономика Эко
12. Реферат- Животный мир Евразии
13. Экологическое воспитание младших школьников
14. Загрязнение среды токсикантами
15. неразрешимая головоломка для эволюции Новая генетическая информация Алекс Вильямс Эволюционисты ник
16. Разграничение косвенного умысла и преступного легкомыслия.html
17. технический прогресс и жизнедеятельность людей
18. Экономическая реформа Людвига Эрхарда
19. вариантам 11 12 13 4
20. Тема 1 Основные этапы развития экономической мысли