QoS

QoS — tarmoq trafikini sinflarga ajratib, kechikish, paket yo‘qolishi, bandwidth va navbatlarni boshqarish usullari to‘plami. Uning to‘liq nomi Quality of Service hisoblanadi.

QoS tarmoq sig‘imini ko‘paytirmaydi. U mavjud resurslarni muhim va muhim bo‘lmagan trafik o‘rtasida nazoratli taqsimlaydi.

Ovoz, video, tranzaksiya, backup va oddiy veb trafik tarmoq yuklanishiga turlicha sezgir. QoS har biri uchun mos siyosat beradi.

Asosiy ko‘rsatkichlar

Bandwidth

Ma’lum vaqt ichida uzatiladigan ma’lumot hajmi.

Delay

Paketning manbadan destinationgacha yetib borish vaqti.

Delay qismlari:

• serialization;
• propagation;
• processing;
• queueing.

Jitter

Ketma-ket paketlarning kechikish farqi.

Real vaqt audio va video uchun jitter muhim.

Packet loss

Paketlarning yo‘lda yo‘qolishi.

Congestion, queue overflow, xato yoki policy paket yo‘qotishiga sabab bo‘lishi mumkin.

QoS jarayoni

QoS siyosati odatda quyidagi bosqichlardan iborat:

1. trafikni aniqlash;
2. klassifikatsiya;
3. marking;
4. policing yoki shaping;
5. queuega joylash;
6. scheduling;
7. congestion avoidance;
8. monitoring.

Har bosqich barcha qurilmada ishlatilishi shart emas.

Klassifikatsiya

Trafik quyidagi belgilar asosida sinfga ajratiladi:

• source va destination IP;
• TCP yoki UDP port;
• DSCP;
• VLAN CoS;
• application;
• protocol;
• interface;
• ACL;
• NBAR yoki DPI;
• user yoki tenant.

Masalan, RTP ovoz trafigi alohida real-time sinfga ajratilishi mumkin.

Marking

Marking paketga trafik sinfini bildiruvchi qiymat yozadi.

DSCP

IPv4 va IPv6 headeridagi Differentiated Services maydonida ishlatiladi.

DSCP 6 bit bo‘lib, 64 qiymatni ifodalaydi.

Keng tarqalgan qiymatlar:

• EF — Expedited Forwarding, ko‘pincha ovoz;
• AF guruhlari — Assured Forwarding;
• CS guruhlari — Class Selector;
• BE — Best Effort.

CoS

Ethernet 802.1Q tag ichidagi 3 bitli Priority Code Point.

0 dan 7 gacha qiymat.

CoS faqat tagged Ethernet frame ichida mavjud. Router Layer 3 chegarada DSCP bilan ishlashi mumkin.

Trust boundary

Tarmoq qaysi qurilma markingiga ishonishini belgilaydi.

Masalan:

• IP telefon markingiga ishoniladi;
• foydalanuvchi kompyuteri markingiga ishonilmaydi;
• access switch kerak bo‘lsa DSCPni qayta yozadi;
• WAN edge markni provider sinfiga xaritalaydi.

Har endpoint o‘z trafigini eng yuqori priorityga belgilasa, QoS ma’nosini yo‘qotadi.

Queue

Interfeys packetni fizik link tezligidan tezroq qabul qilsa, vaqtinchalik navbat hosil bo‘ladi.

Queue cheklangan xotiraga ega. To‘lsa, paketlar tashlanadi.

Queueing siyosati quyidagilarni belgilaydi:

• qaysi sinf qaysi queuega tushadi;
• navbat qancha bandwidth oladi;
• qaysi queue oldin xizmat qiladi;
• overflow qanday boshqariladi.

FIFO

Eng sodda navbat — First In, First Out.

Barcha paketlar bitta queuega tushadi va kelish tartibida chiqadi.

FIFO sodda, lekin katta backup oqimi kichik ovoz paketini uzoq kutdirishi mumkin.

Priority Queue

Muhim queue boshqa queuelardan oldin xizmat oladi.

Ovoz uchun low-latency queue ishlatilishi mumkin.

Cheklanmagan priority queue boshqa trafikni och qoldirishi mumkin. Shu sababli unga bandwidth limiti qo‘yiladi.

Weighted scheduling

Weighted Fair Queuing yoki shunga o‘xshash schedulerlar har sinfga ma’lum ulush beradi.

Masalan:

• biznes trafik — 40%;
• video — 30%;
• default — 20%;
• backup — 10%.

Link bo‘sh bo‘lsa, bir sinf foydalanilmayotgan bandwidthni olishi mumkin.

Shaping

Shaping trafikni belgilangan o‘rtacha tezlikka moslashtirish uchun paketlarni bufferda kutadi.

Xususiyatlari:

• ortiqcha trafik darhol tashlanmaydi;
• burst vaqt bo‘ylab yoyiladi;
• queue delay oshishi mumkin;
• odatda egressda ishlatiladi.

Masalan, fizik link 1 Gbit/s, provider service rate 200 Mbit/s bo‘lsa, edge router 200 Mbit/s shaping qiladi.

Policing

Policing tezlikdan oshgan trafikni:

• tashlaydi;
• remark qiladi;
• boshqa sinfga o‘tkazadi.

Policing packetni uzoq kutib turmaydi.

Shaping silliqlaydi, policing esa limitni qat’iy nazorat qiladi.

Token bucket

Shaping va policing ko‘pincha token bucket modelidan foydalanadi.

Tokenlar ma’lum tezlikda yig‘iladi. Paket yuborish uchun yetarli token kerak.

Muhim parametrlar:

• CIR;
• burst size;
• peak rate;
• token bucket depth.

Burst juda kichik bo‘lsa, normal TCP trafik ham ortiqcha drop ko‘rishi mumkin.

Congestion avoidance

Queue to‘lib bo‘lgandan keyin barcha paketni tashlash tail drop deb ataladi.

TCP oqimlar bir vaqtda loss ko‘rib, bir vaqtda tezlikni kamaytirishi mumkin. Bu global synchronizationga olib keladi.

WRED kabi mexanizm queue to‘lishidan oldin ayrim paketlarni ehtimollik bilan tashlaydi.

ECN qo‘llansa, paketni tashlamasdan congestion belgisi qo‘yilishi mumkin.

Serialization delay

Paketni fizik linkka bitma-bit chiqarish vaqt talab qiladi.

Formula:

Serialization delay = packet size / link speed

1500 baytli paket:

• tez linkda juda tez;
• sekin WAN linkda ancha uzoq

uzatiladi.

Katta data packet ovoz paketini kutdirishi mumkin. Link fragmentation va interleaving eski sekin linklarda shu muammoni kamaytirgan.

End-to-end QoS

QoS faqat bitta routerda yoqilsa, butun yo‘l bo‘ylab kafolat bermaydi.

End-to-end siyosat:

• endpoint marking;
• access switch trust;
• campus queueing;
• WAN provider class;
• data center mapping;
• cloud QoS;
• receiver buffer

bilan mos bo‘lishi kerak.

Bir domen DSCPni saqlashi, boshqasi qayta belgilashi mumkin.

QoS va TCP

TCP congestionga javoban yuborish tezligini kamaytiradi.

Policing ko‘p loss yaratsa, TCP throughput keskin tushishi mumkin.

Shaping paketlarni silliq yuborib, provider policerda dropni kamaytiradi.

QoS TCPning o‘z congestion controlini almashtirmaydi.

Ovoz trafigi

Ovoz quyidagilarga sezgir:

• delay;
• jitter;
• loss;
• reordering.

RTP packetlari kichik va davriy bo‘ladi.

Ovoz sinfi odatda:

• EF DSCP;
• priority queue;
• bandwidth limit;
• jitter buffer;
• call admission control

bilan boshqariladi.

Video

Interaktiv video kechikishga sezgir, lekin bandwidth ovozdan kattaroq.

Streaming video esa buffer sababli jitterga chidamliroq, ammo katta throughput talab qiladi.

Barcha video trafik bir xil sinfga qo‘yilmaydi.

QoS noto‘g‘ri tushunchalari

QoS:

• internetni tezlashtirmaydi;
• yo‘q bandwidth yaratmaydi;
• har paketni priority qila olmaydi;
• noto‘g‘ri markingni avtomatik tuzatmaydi;
• provider siyosatini nazorat qilmaydi;
• yomon fizik linkni tuzatmaydi.

QoS congestion bo‘lmagan linkda deyarli sezilmasligi mumkin.

Monitoring

QoS siyosati quyidagilar bilan tekshiriladi:

• class packet counter;
• byte counter;
• queue depth;
• drop;
• policer exceed;
• shaper rate;
• DSCP rewrite;
• latency;
• jitter;
• interface utilization.

Faqat konfiguratsiya mavjudligi yetarli emas. Real trafik qaysi classga tushayotgani ko‘riladi.

Diagnostika

Ovoz sifati yomon bo‘lsa:

• end-to-end delay;
• jitter;
• packet loss;
• DSCP;
• trust boundary;
• queue drop;
• priority queue limit;
• WAN shaping;
• provider mapping;
• MTU;
• duplex;
• CPU

tekshiriladi.

Muhim trafik default classga tushsa, klassifikatsiya qoidasi yoki port aniqlash noto‘g‘ri bo‘lishi mumkin.

Bog‘liq tushunchalar

Bandwidth, Delay, Jitter, Packet loss, DSCP, CoS, Queue, Shaping, Policing, Token bucket, WRED, ECN, RTP