Управление качеством обслуживания (QoS)


В Windows Server 2003 реализованы элементы технологии Управление качеством обслуживания (Quality of Service, QoS), которая поддерживается и в других версиях Windows. Эта технология позволяет администраторам сети переходить к новому поколению приложений, интенсивно использующих среду передачи данных и требующих строгих временных характеристик, при сохранении возможности управления трафиком в сети. Независимые поставщики программного обеспечения могут использовать преимущества прикладных интерфейсов для того, чтобы получить лучшее качество сетевого обслуживания для своих критических по времени или потоковых приложений.
Растущая с каждым годом ширина полосы пропускания, доступная при использовании сетевых архитектур Fast Ethernet и Gigabit Ethernet, поощряет разработку и развертывание приложений, работающих с потоковым видео, звуком в реальном масштабе времени, видеоконференц-связью, интерактивной связью, и других приложений, требующих доставки данных с малым временем ожидания. Кроме того, есть много приложений, критических по времени, которые не являются приложениями мультимедиа, но требуют жесткой гарантии качества обслуживания. Именно поэтому поддержка технологий QoS в Windows Server 2003 особенно важна.
Windows QoS включает поддержку протокола резервирования ресурсов RSVP (Resource Reservation Protocol), разработанного проектной целевой группой Интернета (Internet Engineering Task Force, IETF), и другие элементы, обеспечивающие тот тип качества обслуживания (QoS), который мог бы иначе быть получен только при сквозном использовании сетей с асинхронным режимом передачи (Asynchronous Transfer Mode, ATM). Кроме того, Windows QoS может функционировать поверх сетей разнородной топологии, включая, например, Ethernet и ATM.
Windows QoS обеспечивает основу для доставки интенсивного и требовательного ко времени доставки трафика и предоставляет администраторам сети полный контроль над использованием полосы пропускания. Администраторы сети могут применять Windows QoS для следующих целей:

  •  предотвращение нарушения режима эксплуатации сетевых ресурсов неадаптивными протоколами (типа UDP);
  •  распределение ресурсов между трафиком с наилучшим возможным качеством (best-effort) и между более или менее приоритетным трафиком;
  •  резервирование ресурсов для выделенных пользователей;
  •  разделение доступа к ресурсам по приоритетам, основанным на пользователях.

Технология QoS в Windows Server 2003 позволяет стратегически управлять качеством обслуживания, распределяя ширину полосы пропускания: например, равномерно — для всех отделов в течение определенного периода времени или по приоритетам — для разных типов трафика. Такое распределение гарантирует, что приложениям, требующим предоставления QoS, будет выделена та часть полосы пропускания, в которой они нуждаются, без превышения заданных администратором ограничений ширины полосы пропускания.
Windows QoS также поддерживает управление качеством обслуживания для приложений, при этом заданная администратором ширина полосы пропускания может быть выделена критическим приложениям, таким как ночная инвентаризация или банковские транзакции.
Механизм QoS, реализованный в Windows Server 2003, поддерживает:

  •  службу Admission Control Service (Служба управления допуском) — для распределения сетевых ресурсов на основе топологии, доступности ресурса и политики, связанной с пользователями или приложениями;
  •  протокол RSVP (Resourse Reservation Protocol, протокол резервирования ресурсов) — протокол передачи сигналов, который позволяет отправителю и получателю в сеансе связи запросить ресурсы, получить и сообщить своим соседям информацию об используемой стратегии сети.

Кроме того, поддерживаются базовые функции управления трафиком:

  •  охрана трафика, формирование и управление порядком следования пакетов (включая уменьшение времени ожидания на медленных линиях);
  •  управление битами старшинства в IP для определения уровня приоритета сетевых устройств уровня 3;
  •  установление приоритета согласно стандарту 802.1р для определения уровня приоритета сетевых устройств уровня 2;
  •  трансляция между передачей сигналов уровня 3 служб управления QoS (типа RSVP) и передачей сигналов уровня 2 управления QoS, например, преобразование из RSVP в ATM.

Реализацию QoS в среде Windows могут легко расширять независимые поставщики программного обеспечения (Independent Software Vendors, ISV) и аппаратного обеспечения (Independent Hardware Vendors, IHV). Кроме того, администраторы сети сами могут легко управлять QoS.
Общий прикладной интерфейс качества обслуживания WinSock 2 (Generic QoS API, GQoS API) позволяет приложениям использовать QoS, не имея представления о базовой сети или о специфических механизмах QoS, доступных в сети. Созданный при непосредственном участии поставщиков программных средств GQoS API позволяет облегчить развертывание в одной сети приложений и решений, использующих QoS, от нескольких поставщиков. Прикладной интерфейс управления трафиком (Traffic Control API, TC API) позволяет осуществить полный доступ к управлению трафиком и вызывать QoS от имени устаревших приложений. Вызываемый интерфейсом GQoS поставщик услуг (Service Provider, SP) QoS обеспечивает передачу сигналов RSV'P по сети и равноподчиненным компонентам, обеспечивает обратную связь с приложениями и вызывает службу управления трафиком. Поставщик услуг QoS также взаимодействует с сервером службы управления допуском (ACS), чтобы предотвратить блокирование сетевых ресурсов и реализовать политику, полученную из Active Directory.
Потоки мультимедиа, подобные используемым в IP-телефонии или видео-конференц-связи, могут быть чрезвычайно чувствительны к задержкам доставки, что требует уникального качества обслуживания от сетей, по которым они передаются. Поскольку мультимедиа и приложения с критическими заданиями обычно используют модель доставки с наилучшим возможным качеством (best-effort), они практически не используют возможности гарантированной доставки пакетов. Чтобы развернуть приложения реального масштаба времени поверх IP и других сетей с приемлемым уровнем качества, нужно обеспечить заданную ширину полосы пропускания, время ожидания и требования к флуктуации так, чтобы разрешить трафику мультимедиа сосуществовать с традиционным трафиком данных в той же самой сети, не подавляя его.