Transcript Quality of Service v1.4b Guillaume Lehmann 2005

Quality of Service
v1.4b
Guillaume Lehmann
2005
Plan
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Présentation
Où peut-on retrouver de la QoS ?
Où est-ce nécessaire
Positionnement de la QoS
Les différentes étapes de la gestion de trafic
Les différentes façons de gérer le trafic
Precedence
DiffServ
IntServ
802.1p
La QoS sur les switchs Super Stack 4400
Conclusion
Questions
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Présentation
 La
qualité de service est la gestion/contrôle des
flux réseaux.
 La métrologie est la surveillance des flux réseaux.
 La qualité de service et la continuité de service
sont deux choses différentes … mais proches.
 CoS (Class of Services) est un élément de la QoS.
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Présentation
2 types d’approches
Est-ce les flux prioritaires qui saturent la BP ?
Le % de temps de saturation par jour est-il important ?
OUI
NON
Si BP sature, alors
augmentation de la BP
Mettre en place des
priorités
Si BP sature, alors gérer
le trafic
Mettre en forme le trafic
Qualité de Service
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Où peut-on retrouver de la QoS ?
Dans les switchs
802.1p
Dans les routeurs
RSVP, IP, TCP, …
Dans les protocoles
MPLS, ATM, FR
La QoS peut-être gérée de bout en bout ou de proche en proche
selon notre zone d’action
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Où est-ce nécessaire ?

Chez un fournisseur d’accès (à Internet) :
 Un réseau avec plusieurs utilisateurs n’ayant pas souscrit aux mêmes abonnements.

Chez un particulier/PME :
 Un accès Internet avec une bande-passante limitée (trafics avec des volumes
importants mais sporadiques => email, web).

Une entreprise dont le point de sortie vers un opérateur est saturé :
 En attendant une augmentation de la bande-passante, mise en place d’un service
dégradé aux utilisateurs.

Un site d’une entreprise communiquant constamment avec des sites extérieurs :
 Point de sorti bien dimensionné, flux continu et moyen, mais éviter les pics.



Plusieurs services/réseaux sur les mêmes supports physiques ou sur les mêmes
équipements.
Répartition de charge.
Besoin de haute-disponibilité.
 Ne pas souffrir de saturations réseaux ;
 Ne pas être impactés par des coupures de lignes ou par des baisses de la bande-
passante disponible.
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Positionnement de la QoS
Action de la QoS avant le
goulot d’étranglement
Action de la QoS sur
le récepteur
Action de la QoS sur
le goulot
d’étranglement
Trafic réseau
Capacité du réseau
Congestion ou
saturation
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Positionnement de la QoS
Configuration de la QoS au niveau 2
LAN
Configuration de la QoS au niveau 3
LAN
WAN
LAN
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Gérer la qualité de service
3 APPROCHES
 Precedence (préséance en français) : on traite le paquet IP
suivant la priorité indiquée dans son en-tête.
 DiffServ : affection de priorités et de classes de service dont les
valeurs sont transportées dans les paquets IP. Formatage en
entrée du réseau et traitement au sein du réseau.
 IntServ : réservation des ressources nécessaires à la
communication tout au long du chemin qu’emprunteront les
paquets. Ensuite tous les paquets de cette communication
suivront la politique de qualité de service mise en place lors de
la réservation (comme une communication téléphonique).
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Les différentes étapes de la gestion de trafic
 La file d’attente.
 Traiter en priorité tel ou tel paquet en cas de congestion ;
 Rejeter en priorité tel ou tel paquet en cas de saturation.
 Le classificateur.
 Affecte une priorité ou/et une classe de service au paquet en fonction de
divers paramètres.
 L’ordonnanceur.
 Mesure et analyse le flux (metering) ;
 Ensuite compare avec la QoS demandée ;
 Puis applique (WRR, SPQ, …) la qualité de service en fonction de la priorité
ou de la classe à laquelle appartient le paquet. Il peut alors :
 Changer le marquage du paquet (marking) ;
 Réguler le trafic (traffic shaping) ;
 Écrêter les pics de trafic (traffic policing).
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Les différentes façons de gérer le trafic
Les files d’attente :
 FIFO (First In First Out). C’est le principe du best effort (à la queue leu leu !).
 Traffic Shaping repose sur l’algorithme du leaky-bucket : un trafic erratique est lissé
en temporisant les pics de trafic.
 Policing repose sur l’algorithme du token-bucket : les pics de trafic sont écrêtés.
 Priorité (SPQ pour Strict Priority Queuing) : tant qu’il y a des paquets prioritaires
dans la file d’attente, ils seront traités avant de passer aux autres moins prioritaires
(ambulance sur la route).
 WFQ (Weighted Fair Queuing). Priorité à certains trafics par rapport à d’autres (les
ESF aux remontées mécaniques) ssi congestion. WRR (Weighted Round Robin)
 RED (Random Early Detection) intervient avant la congestion. Des paquets sont
aléatoirement rejetés lorsqu’on s’approche de la congestion.
 WRED (Weighted RED) et ERED (Enhanced RED) permettent de sélectionner
les flux en fonction de priorités qui déterminent le rejet des paquets
 SFQ (Stochastic Fairness Queueing) : N paquets de chaque file d’attente sont traités
avant de passer à la prochaine file d’attente. Chaque file correspond à un flux, et N
est toujours le même, quel que soit la file d’attente, donc quel que soit le flux.
Le marquage
 ECN (Explicit Congestion Notification) est un nouveau champ dans TCP : il est
indiqué explicitement à TCP qu’il y a congestion plutôt que de le laisser s’en rendre
compte tout seul. ECN est associé à la file d’attente RED (RFC 3168).
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 DSCP (Differenciated Service Code Point). Voir DiffServ dans cette présentation.
Les différentes façons de gérer le trafic
FIFO
Fonctionnement normal, pas de saturation du réseau ni de
congestion
Trafic shaping
En entrée ou au sein du réseau, pour lisser un flux erratique afin
de limiter les risques de congestion ou encore pour adapter le flux
entre deux réseaux à débits différents. Convient bien pour les
bandes-passantes importantes si bien paramétré. Utile si plusieurs
points d’entrée et plusieurs points de sortie. Egress
Trafic policing
En entrée du réseau pour adapter le flux entre des réseaux à débits
différents. Utile si un point d’entrée et plusieurs point de sortie.
Ingress
Priorité
WFQ
WRED
SFQ
Liens bas débits, applications très prioritaires
Au sein du réseau, sur des liens à bas et moyens débits pour gérer
les congestions
Au sein du réseau, sur des liens à hauts débits, pour prévenir les
congestions
Goulot d’étranglement où l’on ne veut pas qu’une session
accapare la bande-passante.
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Les différentes façons de gérer le trafic
FIFO
Trafic shaping
ou
policing
Priorité
ou
Gestion évoluée des files d’attentes
Ordre de mise en place
Préparer le
trafic
Gestion plus fine des
congestions et des
saturations
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Precedence
 On s’appuit sur le champ TOS de IP.
 Precedence peut être utilisée avec WRED et WFQ.
 Valeurs de 0 à 7 pour le champ IP precedence (3 premiers bits):








0 : routine
1 : priority
2 : Immediate
3 : flash
4 : flash override
5 : critical
6 : internetwork control
7 : network control
 Champ TOS




3ième bit : minimize delay (0 normal, 1 low)
4ième bit : maximize throughput (0 normal, 1 high)
5ième bit : maximize reliability (0 normal, 1 reliability)
6ième bit : minimize monetary cost (cf RFC 1349)
 Le dernier (8ième) bit est toujours à 0.
IP Precedence
TOS
0
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DiffServ
 Le champ DSCP permet de définir 64 codepoints répartis en 3 ensembles :
 xx0 : 32 codepoints pour les actions standard ;
 x11 : 16 codepoints pour un usage expérimental et une utilisation locale ;
 x01 : 16 codepoints pour un usage expérimental, une utilisation locale ou pour une
extension du premier ensemble.
 Un codepoint permet de sélectionner une classe de service PHB (Per-Hop Behavior)
composée en 2 parties :
 Sélecteur de classe : définition de la classe ;
 Drop precedence : priorité avec laquelle les paquets sont rejetés.
 3 types des PHB sont définis :
 AF (Assured Forwarding) : pour les flux nécessitant une bande-passante limitée. Le
trafic en excès est rejeté progressivement selon un mécanisme de priorité reposant sur
4 classes de 3 priorités de rejet chacune ;
 EF (Expedited Forwarding) : cf Premium Service (DSCP = 101110). Pour les flux
nécessitant une bande-passante garantie, avec de faibles taux de gigues, latence et
pertes ;
 CS (Class Selector) : pour la compatibilité avec le champ IP Precedence
(CS0/CS1/CS2/CS3/CS4/CS5/CS6/CS7).
DSCP (6bits = Sélecteur de classe (3) + Drop precedence (3) )
ECP (2 bits)
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DiffServ
Type de flux
DiffServ
Codepoint DSCP
Nom commercial
Trafic réseau
(routage, contrôle)
CS7, CS6
56, 48
Critical/network
Voix
EF
46
Premium
Visio conférence
AF41, AF42, AF43
34, 36, 38
Platinium
Signalisation voix
AF31, AF32, AF33
26, 28, 30
Gold
Critique
AF21, AF22, AF23
18, 20, 22
Silver
Prioritaire
AF11, AF12, AF13
10, 12, 14
Bronze
Standard
CS0
0
Best effort
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IntServ
 IntServ : réseau à intégration de services.
 Application/PC/serveur/routeur doivent supporter cette fonctionnalité.
Sinon, certains routeurs peuvent simuler une demande de réservation de
ressources.
 La qualité de service n’est pas embarqué dans chaque paquet. Elle est
négociée avec les équipements réseaux avant toute émission de données
 qualité de service de bout en bout.
 Utilisation du protocole RSVP : Resource reSerVation Protocol
 Le contrôle d’admission : vérifier que la prise en compte de la demande de
QoS d’un nouveau flux ne remet pas en cause les réservation des autres
flux actuellement enregistrés
 La classificateur : affecter une classe de service aux paquets entrants
 L’ordonnanceur : gestion des files d’attente des paquets sortants
 Réservation : réserver des ressources permettant de paramétrer le
classificateur et l’ordonnanceur, à la demande du RSVP.
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IntServ
 Message Path : On définit le chemin à emprunter. Envoi
régulier.
 Message Resv : On réserve les ressources sur les
équipements traversés.
La demande de réservation est constituée d’un descripteur
de flux …
Flowspec : spécificateur de flux. QoS désirée pour
configurer l’ordonnanceur.
Filterspec : filtre de flux. Caractéristiques du flux pour
configurer le classificateur de paquet.
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IntServ
Plusieurs styles de réservation
 Wildcard-Filter (WF) : une seule
réservation est faite pour les flux de
tous les émetteurs.
 Fixed-Filter (FF) : une réservation
par flux
 Shared-Explicit (SE) : du WF pour
quelques flux, FF pour les autres.
 Si plusieurs demandent sont reçues
par le routeurs de plusieurs
récepteur, mais avec un émetteur
unique, alors les demandes sont
fusionnées.
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IntServ
Comment un récepteur décrit-il la qualité de
service voulue ?
Classe de service :
 Un service de contrôle de charge
 Un service garanti
Cette
présentation ne
rentrera pas plus
dans le détail !










Paramètres décrivant la classe de service :
Non-is_hop
Number_of_is_hops
Avaible_path_bandwith
Minimum_path_latency
Path_mtu
Paramètres décrivant les flux :
Token rate
Bucket size
Peak rate
Unité de contrôle minimal
Taille maximale des paquets
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802.1p
 Avec 802.1q, un champ est à la fois pour gérer les VLAN
et les classes de services (802.1p). Mais les trames sont
reformatées en 802.3 lorsqu’elles sont redirigées vers un
port de sortie.
 7 classes de service (champ de 3 bits) :
 0 = Best effort
 1 = Background
 2 = Réservé (spare)
 3 = Excellent effort (business critical)
 4 = Application à contrôle de charge (streaming multimedia)
 5 = Vidéo (interactive media), moins de 100ms de latence et jitter
 6 = Voix (interactive media), moins de 10ms de latence et jitter
 7 = Network control reserved traffic
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La QoS sur les switchs Super Stack 4400
On va définir les différents composants d’un profil
de gestion de trafic et ensuite ce profil sera affecté
à un ou plusieurs ports. Les différents composants
sont :
Les paramètres de classification qui permettront de
savoir s’il faut gérer avec de la QoS le trafic rencontré.
 En cas de saturation
 quelle file d’attente stocke le trafic ? => caractéristiques de
la file d’attente (priorités 802.1p, DSCP, …).
 La gestion des différentes files d’attentes entres-elles
 Dans un fonctionnement normal
 Un modèle de mise en forme de trafic
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La QoS sur les switchs Super Stack 4400
Trafic
Trafic
Trafic
Trafic
Port x
Mise
en
forme 1
File d’attente
par défaut
Trafic
Trafic
Classificateur 2
Classificateur 1
Classificateur 3
File d’attente 1
Mise
en
forme 1
Mise
en
forme 2
Trafic
File d’attente 2
File d’attente 3
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La QoS sur les switchs Super Stack 4400
Créer les files d’attente et modèles de trafic shaping
 Créer les niveaux de priorité/les files d’attente
trafficManagement qos serviceLevel create <numFile> <nomFile>
<prio802.1p> <codePointDiffServ>
Le switch ne prend en compte que le 802.1p lorsqu’il doit prioriser un flux par rapport à
un autre.
 Définir la gestion des files d’attentes
trafficManagement qos trafficQueue serviceMode [WRR,SPQ]
 Créer des modèles de mise en forme de trafic
trafficManagement qos trafficShape create <numModele> <nomModele>
<debMoyEgress(Mb/s)> <surplusDebEgress(kB/s)>
Comportement en dégradé si debMoyEgress > 65Mbit/s dans certaines configurations
 Classer le trafic
trafficManagement qos classifier create <numClass> <nomClass>
<typeClass> <paramTypeClass>
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La QoS sur les switchs Super Stack 4400
Créer un profil regroupant les paramètres
précédemment configurés et l’affecter à un port
 Créer le profil :
 trafficManagement qos profile create <numProfil> <nomProfil>
 Y insérer une ou plusieurs classe(s) :
 trafficManagement qos profile addClassifier
<numProfil> <numClassInsérée> <numServiceLevel>
 Y insérer un modèle de mise en forme de trafic :
 trafficManagement qos profile addShaper <numProfil>
<numModeleInséré>
 Assigner le profil créé à un port :
 trafficManagement qos profile assign <numPort> <numProfil>
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La QoS sur les switchs Super Stack 4400
Exemple de mise en place
 Limiter le débit à 20 Mbit/s vers le serveur ftp.
 192.168.0.19 plus prioritaire que le 192.168.0.17 .
 Gestion des priorités qu’au niveau LAN (pas de marquage spécifique en IP).
Traffic shapping
sur U1p24
Priorités
sur U1p1
Attention !
Mettre de la mise en forme de trafic en entrée du switch et pas en sortie.
Mettre la gestion des priorités en sortie du switch et pas en entrée.
Les différents flux à prioriser doivent arriver dans le switch par le même port.
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La QoS sur les switchs Super Stack 4400
Exemple de mise en place
Traffic shapping
sur U1p24
Priorités
sur U1p1
Pour les priorités sur U1p1
trafficManagement qos trafficQueue serviceMode SPQ
trafficManagement qos classifier create 101 ClassMoins ipAddr 192.168.0.17 32
trafficManagement qos classifier create 102 ClassPlus ipAddr 192.168.0.19 32
trafficManagement qos profile create 106 ProfilTestOut
trafficManagement qos profile addClassifier 106 101 2
trafficManagement qos profile addClassifier 106 102 5
trafficManagement qos profile assign 1:1 102
Pour la mise en forme de trafic sur U1p24
trafficManagement qos trafficShape create 2 MonShIn 20 4
trafficManagement qos profile create 105 ProfilTestIn
trafficManagement qos profile addShaper 105 2
trafficManagement qos profile assign 1:24 105
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Conclusion
 Sujet
complexe, souvent mal maîtrisé.
 Par manque de compétences, les administrateurs
réseaux préfèrent augmenter la bande-passante
que d’essayer de maîtriser les flux.
 Les switchs 3Com 4400 offrent la possibilité de
faire de la QoS grossièrement pour tout ce qui est
traffic shaping, mais plus finement avec la gestion
des priorités.
 Des systèmes comme Linux permettent
d’implémenter de la QoS de « haute voltige » sur
un réseau, des postes de travail ou des serveurs.
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Questions
Thats’ all folk !
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