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Tutorial de vídeo – Algoritmos de QoS
Clique em Executar para obter uma visão geral dos diferentes tipos de algoritmos de enfileiramento de QoS.
Visão geral da fila
O tópico anterior cobriu as características do tráfego. Este tópico explicará os algoritmos de enfileiramento usados para implementar QoS. A política de QoS implementada pelo administrador da rede torna-se ativa quando ocorre congestionamento no link. O enfileiramento é uma ferramenta de gerenciamento de congestionamento que pode armazenar em buffer, priorizar e, se necessário, reordenar os pacotes antes de serem transmitidos ao destino.
Vários algoritmos de enfileiramento estão disponíveis. Para os fins deste curso, vamos nos concentrar no seguinte:
- Primeiro a entrar, primeiro a sair (FIFO)
- Weighted Fair Queuing (WFQ)
- Enfileiramento justo ponderado com base em classe (CBWFQ)
- Enfileiramento de baixa latência (LLQ)
Primeiro a entrar, primeiro a sair
Em sua forma mais simples, enfileiramento primeiro a entrar, primeiro a sair (FIFO), também conhecido como enfileiramento por ordem de chegada, armazena e encaminha pacotes na ordem de chegada.
O FIFO não tem conceito de prioridade ou classes de tráfego e, conseqüentemente, não toma nenhuma decisão sobre a prioridade do pacote. Existe apenas uma fila e todos os pacotes são tratados igualmente. Os pacotes são enviados por uma interface na ordem em que chegam, conforme mostrado na figura. Embora algum tráfego possa ser mais importante ou sensível ao tempo com base na classificação de prioridade, observe que o tráfego é enviado na ordem em que é recebido.
Quando o FIFO é usado, o tráfego importante ou sensível ao tempo pode ser descartado quando há congestionamento no roteador ou na interface do switch. Quando nenhuma outra estratégia de enfileiramento é configurada, todas as interfaces, exceto as interfaces seriais em E1 (2.048 Mbps) e abaixo, usam FIFO por padrão. (Interfaces seriais em E1 e abaixo usam WFQ por padrão.)
O FIFO, que é o método mais rápido de enfileiramento, é eficaz para links grandes com pouco atraso e congestionamento mínimo. Se o seu link tiver muito pouco congestionamento, a fila FIFO pode ser a única fila que você precisa usar.
Exemplo de enfileiramento FIFO
Weighted Fair Queuing (WFQ)
Weighted Fair Queuing (WFQ) é um método de agendamento automatizado que fornece alocação justa de largura de banda para todo o tráfego de rede. O WFQ não permite que opções de classificação sejam configuradas. O WFQ aplica prioridade, ou pesos, ao tráfego identificado e o classifica em conversas ou fluxos, conforme mostrado na figura.
Exemplo de enfileiramento justo ponderado
O WFQ então determina quanta largura de banda cada fluxo é permitido em relação a outros fluxos. O algoritmo baseado em fluxo usado pelo WFQ programa simultaneamente o tráfego interativo para a frente de uma fila para reduzir o tempo de resposta. Em seguida, ele compartilha razoavelmente a largura de banda restante entre os fluxos de alta largura de banda. O WFQ permite que você dê ao tráfego interativo de baixo volume, como sessões de Telnet e voz, prioridade sobre o tráfego de alto volume, como sessões de FTP. Quando vários fluxos de transferência de arquivos estão ocorrendo simultaneamente, as transferências recebem largura de banda comparável.
O WFQ classifica o tráfego em diferentes fluxos com base no endereçamento do cabeçalho do pacote, incluindo características como endereços IP de origem e destino, endereços MAC, números de porta, protocolo e valor de Tipo de Serviço (ToS). O valor ToS no cabeçalho IP pode ser usado para classificar o tráfego.
Os fluxos de tráfego de baixa largura de banda, que constituem a maior parte do tráfego, recebem um serviço preferencial que permite que todas as cargas oferecidas sejam enviadas em tempo hábil. Os fluxos de tráfego de alto volume compartilham a capacidade restante proporcionalmente entre si.
Limitações
O WFQ não é compatível com encapsulamento e criptografia porque esses recursos modificam as informações do conteúdo do pacote exigidas pelo WFQ para classificação.
Embora o WFQ se adapte automaticamente às condições de tráfego de rede em mudança, ele não oferece o grau de controle preciso sobre a alocação de largura de banda que o CBWFQ oferece.
Enfileiramento justo ponderado com base em classe (CBWFQ)
O CBWFQ (Class-Based Weighted Fair Queuing) estende a funcionalidade WFQ padrão para fornecer suporte para classes de tráfego definidas pelo usuário. Com o CBWFQ, você define classes de tráfego com base em critérios de correspondência, incluindo protocolos, listas de controle de acesso (ACLs) e interfaces de entrada. Os pacotes que atendem aos critérios de correspondência de uma classe constituem o tráfego dessa classe. Uma fila FIFO é reservada para cada classe, e o tráfego pertencente a uma classe é direcionado para a fila dessa classe, conforme mostrado na figura.
Quando uma classe foi definida de acordo com seus critérios de correspondência, você pode atribuir características a ela. Para caracterizar uma classe, você atribui a ela largura de banda, peso e limite máximo de pacote. A largura de banda atribuída a uma classe é a largura de banda garantida fornecida à classe durante o congestionamento.
Para caracterizar uma classe, você também especifica o limite da fila para essa classe, que é o número máximo de pacotes que podem se acumular na fila para a classe. Os pacotes pertencentes a uma classe estão sujeitos aos limites de largura de banda e fila que caracterizam a classe.
Exemplo CBWFQ
Depois que uma fila atinge seu limite de fila configurado, adicionar mais pacotes à classe faz com que a queda final ou a queda de pacotes tenha efeito, dependendo de como a política de classe está configurada. A queda na cauda significa que um roteador simplesmente descarta qualquer pacote que chegue no final de uma fila que tenha esgotado completamente seus recursos de armazenamento de pacotes. Esta é a resposta padrão da fila ao congestionamento. A queda de cauda trata todo o tráfego igualmente e não diferencia entre as classes de serviço.
Enfileiramento de baixa latência (LLQ)
O recurso Low Latency Queuing (LLQ) traz o enfileiramento de prioridade estrita (PQ) ao CBWFQ. O PQ estrito permite que pacotes sensíveis a atrasos, como voz, sejam enviados antes dos pacotes em outras filas. O LLQ fornece enfileiramento de prioridade estrita para CBWFQ, reduzindo o jitter em conversas de voz, conforme mostrado na figura.
Sem LLQ, CBWFQ fornece WFQ com base em classes definidas, sem fila de prioridade estrita disponível para tráfego em tempo real. O peso de um pacote pertencente a uma classe específica é derivado da largura de banda que você atribuiu à classe quando a configurou. Portanto, a largura de banda atribuída aos pacotes de uma classe determina a ordem em que os pacotes são enviados. Todos os pacotes são atendidos de forma justa com base no peso; nenhuma classe de pacotes pode ter prioridade estrita. Esse esquema apresenta problemas para o tráfego de voz que é amplamente intolerante ao atraso, especialmente à variação do atraso. Para tráfego de voz, variações no atraso introduzem irregularidades de transmissão que se manifestam como jitter na conversa ouvida.
O LLQ permite que pacotes sensíveis a atrasos, como voz, sejam enviados primeiro (antes dos pacotes em outras filas), dando aos pacotes sensíveis a atrasos tratamento preferencial em relação a outro tráfego. Embora seja possível classificar vários tipos de tráfego em tempo real para a fila de prioridade estrita, a Cisco recomenda que apenas o tráfego de voz seja direcionado para a fila de prioridade.
Exemplo LLQ
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