Качество обслуживания

RSVP

Протокол резервирования ресурсов RSVP обеспечивает качество обслуживания каждому потоку. Как следует из его названия, RSVP резервирует ресурсы полосы пропускания на линии, соединяющей исходное и конечное устройства, чтобы обеспечить хотя бы минимальный уровень QoS. Приложения, работающие на конечных IP-устройствах, используют протокол RSVP для указания характера потока пакетов, который они хотят получить, резервируя полосу пропускания, которая может поддерживать требуемое качество обслуживания. Это делается с помощью указания таких параметров, как минимальная пропускная способность, максимальная задержка при пульсации сигнала и пр.

RSVP является механизмом обеспечения качества обслуживания в Windows 2000. Мы обсуждаем его здесь на случай, если Windows XP Professional клиенты будут устанавливать соединения с Windows 2000-сервером, который использует RSVP. К тому же, Windows XP Professional включает в себя инструменты, которые могут отслеживать атрибуты RSVP в System Monitor, о чем речь пойдет ниже.

RSVP является протоколом, который применяется в архитектуре комплексных услуг (integrated services) QoS, сокращенно IntServ. Составляющая "комплексные" происходит от того, что все устройства связаны одним сервисным режимом для поддержки нужного уровня обслуживания потока в обоих направлениях.

Протокол RSVP работает комплексно. Он определяет хосты отправителя и получателя для каждого потока. Хост-отправитель посылает на хост-получатель сообщение PATH, в котором по пути следования формируется список всех устройств. Получив сообщение PATH, хост-получатель отправляет в ответ сообщение RESV, которое идет по тому же пути следования. В сообщении RESV указываются параметры характеристик нужного канала связи. После того как все промежуточные устройства настраиваются на нужный уровень обслуживания, сессия может начинаться. Когда связь прекращается, то применяется специальный прерывающий механизм, который освобождает ресурсы зарезервированных устройств. RSVP-процесс показан на рис. 15.1.

Рис. 15.1. RSVP использует сложную, изолированную систему отправки сообщений для резервирования полосы частот

Для полной гарантии резервирования каждый переход между сетевыми устройствами должен поддерживать резервирование и на физическом уровне предоставлять необходимую пропускную способность.

Если резервирование отвергается, то программа получает ответное сообщение, что сеть не может поддерживать такой тип и объем пропускной способности или необходимый уровень обслуживания. Программа решает, отсылать ли данные в настоящий момент, используя best-effort доставку (доставку с максимальными усилиями), или подождать и послать новый запрос позже.

RSVP представляет собой гибкий (soft-state) протокол, который требуется периодически обновлять. Информация о резервировании или состояние резервирования кэшируется на каждом переходе. Если сетевой протокол маршрутизации изменяет путь прохождения данных, то RSVP автоматически устанавливает состояние резервирования на новом маршруте. Если сообщения об обновлении не получены, то время резервирования истекает и аннулируется, а зарезервированный канал связи освобождается.

Примечание. Многие старые маршрутизаторы и коммутаторы не подчиняются протоколу RSVP. В таких случаях сообщения о резервировании отправляются на каждом этапе. Гарантия прямой доставки и малой задержки для запрашиваемого уровня обслуживания не достижима.

Группирование маршрутов частично снижает сложности и дополнительные расходы, связанные с применением RSVP. Например, если тысячи RSVP хостов-получателей должны получить, скажем, видеоклип, то RESV-сообщения будут свертываться и собираться в точках группирования. И наоборот, только один поток будет посылаться от источника, передающего видео, копироваться в точках группирования и "растекаться" по всем конечным пунктам.

RSVP-сообщения

Мы уже говорили о RSVP-сообщениях в последнем разделе, но давайте более подробно рассмотрим специальные сообщения, которые использует протокол RSVP для создания и поддерживания зарезервированного канала для QoS-трафика в подсети.

• PATH. Переносит информацию о потоке данных от отправителя к получателю. Сообщение резервирует путь следования для запрошенных получателем данных. Сообщение содержит в себе требования, касающиеся пропускной способности канала, характеристики трафика и информацию об адресе.
• RESV. Переносит запрос о резервировании от получателя к отправителю. В сообщении содержатся данные о реальном резервировании полосы частот, требуемый уровень обслуживания и исходный IP-адрес.
• PATH-ERR. Указывает на ошибку в ответ на сообщение PATH.
• RESV-ERR. Указывает на ошибку в ответ на сообщение RESV.
• PATH-TEAR. Удаляет установленное PATH состояние с пути следования.
• RESV-TEAR. Удаляет установленное RESV состояние с пути следования.

RSVP может быть на удивление сложным. Некоторые эксперты даже сомневаются в применимости RSVP в свете огромного количества использующихся в нем переменных величин и тех затрат, которые неизбежны при установке и управлении каналом связи, зарезервированным подобным образом.

DiffServ

Лучшей моделью установления приоритетности является Differentiated Services (Дифференцированные службы), или DiffServ. DiffServ предлагает относительно грубый, но простой способ установки приоритетов в трафике. DiffServ переопределяет биты исходного поля типа обслуживания IP Type of Service (ToS) (см. рис. 15.2) по своей собственной схеме, в которой два из восьми ToS-бит используются для уведомления о перегрузке, а оставшиеся 6 бит - для маркировки пакетов. В этой схеме реализуются так называемые кодовые точки (code points) внутри шестибитного пространства маркировки. При входе в DiffServ QoS сеть пакеты имеют маркировку DiffServ-класса.

DiffServ пытается контролировать поведение только на каждом отдельном этапе. Другими словами, политика определяется локально, а DiffServ как механизм работает в устройстве, чтобы оказывать влияние, когда пакеты переходят к новому этапу следования. Так как политика устанавливается без учета топологии, то все происходит внутри устройства. DiffServ поддерживает два уровня обслуживания (трафик двух классов):

• Expediting Forwarding (EF). Уменьшает задержку и пульсацию. Пакеты теряются, если трафик превышает максимальную нагрузку, установленную локальной политикой.
• Assured Forwarding (AF). Обеспечивает четыре подкласса и три дополнительные подгруппы в каждом подклассе (всего 12 кодовых точек). Если нагрузка на трафик превышает уровень, установленный локальной политикой, избыточные AF-пакеты не доставляются в порядке очереди, предписанном их уровнем приоритета, а переводятся на более низкий уровень (но не теряются). Это понижение уровня в каскадном режиме происходит во всех точках кодирования.

Рис. 15.2. ToS-биты используются для установки уровня приоритета пакетов