Простое повышение пропускной способности не гарантирует работоспособности приложений

Качество обслуживания компьютерных сетей

Основной движущей силой развития сети всегда были приложения. В ответ на их постоянно растущие требования к пропускной способности появляются высокоскоростные технологии. Новым видам трафика, например IP-телефонии, аудио- и видеовещания, требуется низкий уровень задержек пакетов, поддержка групповой доставки пакетов и т. д. Простое повышение пропускной способности сети уже не гарантирует, что разнообразные приложения, работающие в сети, получат то обслуживание, которое им необходимо. Таким образом, нужны новые механизмы, чтобы обеспечить условия для высокого качества обслуживания (Quality of Service, QoS) с учетом всего многообразия требований, предъявляемых приложениями к сети.

Реализация в компьютерных сетях механизмов поддержки QoS - сравнительно новая тенденция. Долгое время компьютерные сети обходились без них, и это объясняется в основном двумя причинами. Во-первых, большинство приложений, выполняемых в сети, нетребовательны к ее ресурсам. Задержки пакетов или отклонения средней пропускной способности в достаточно широком диапазоне не приводили к заметной потере функциональности. Примерами нетребовательных приложений могут служить наиболее распространенные в сетях 80-х гг. приложения электронной почты или удаленного копирования файлов.

Во-вторых, сама пропускная способность 10-мегабитных сетей Ethernet во многих случаях не являлась дефицитом. Так, в разделяемом сегменте Ethernet, к которому было подключено 10-20 компьютеров, изредка копирующих небольшие текстовые файлы объемом в несколько сотен килобайт, трафик каждой пары взаимодействующих компьютеров пересекал сеть так быстро, как это требовалось породившим его приложениям.

В результате большинство сетей работало с удовлетворительным для большинства используемых приложений качеством транспортного обслуживания. Правда, никаких гарантий относительно нахождения задержек пакетов или выделяемой пропускной способности в определенных пределах эти сети не давали. Более того, при временных перегрузках сети, когда значительная часть компьютеров одновременно начинала передавать данные с максимальной скоростью, задержки и пропускная способность становились такими, что приложение практически переставало функционировать - работало слишком медленно, с разрывами сеансов и т. п.

Транспортный сервис, который предоставляли такие сети, получил название сервис "по мере возможности". Сеть "старается" обработать поступающий трафик как можно быстрее, но при этом результат непредсказуем. В качестве примеров можно назвать большинство популярных технологий, разработанных в 80-е гг.: Ethernet, Token Ring, IP, X.25. Сервис "по мере возможности" основан на некотором "справедливом" алгоритме обработки очередей пакетов: например, когда пакеты всех потоков рассматриваются как равноправные и обрабатываются в порядке поступления (First In - First Out, FIFO). Если очередь становится слишком большой (не умещается в буфере), проблема решается простым отбрасыванием вновь поступивших пакетов.

Сервис "по мере возможности" обеспечивает приемлемое качество обслуживания только в тех случаях, когда производительность сети намного превышает средние потребности, т. е. избыточна. В такой сети пропускная способность достаточна даже для поддержания трафика пиковых периодов нагрузки. Очевидно, что данное решение не экономично - по крайней мере, по отношению к пропускной способности сегодняшних технологий и инфраструктур, особенно для глобальных сетей. Так как пиковые нагрузки и области, где они возникают, трудно определить заранее, то подобный подход не дает долговременного решения. Именно поэтому с начала 90-х гг. проводятся интенсивные работы по поиску надежных и эффективных промышленных решений по поддержанию качества обслуживания с помощью средств обеспечения QoS.

Дата добавления: 2015-05-10