Điều chỉnh tiết lưu băng thông qua QoS (Phần 3)

Điều chỉnh tiết lưu băng thông qua QoS (Phần 1)
Điều chỉnh tiết lưu băng thông qua QoS (Phần 2)

Brien M. Posey

Trong phần trước của loạt bài này, chúng tôi đã giới thiệu cho các bạn về sự thi hành QoS trong Windows Server 2003 có hỗ trợ cả 802.1p và đánh dấu ưu tiên Diffserv. Trong phần 3 này chúng tôi sẽ tiếp tục giới thiệu cho các bạn về cách đánh dấu ưu tiên này làm việc như thế nào.

802.1P

Như chúng tôi đã giải thích trong phần trước, 802.1p được thực hiện ở lớp 2 trong mô hình tham chiếu OSI. Đó là lớp được sử dụng bởi các thiết bị phần cứng, ví dụ như các bộ chuyển mạch. Các thiết bị lớp 2 có khả năng nhận biết 802.1p đều có thể xem các mức ưu tiên gán cho các gói, sau đó nhóm gói đó vào các lớp lưu lượng khác nhau.

Trên các mạng Ethernet, việc đánh dấu ưu tiên đều được nhúng bên trong các thẻ VLAN. Các VLAN và các thẻ VLAN lại được định nghĩa bởi chuẩn 802.1Q, chuẩn chỉ định một trường ưu tiên 3 bít, nhưng lại không chỉ định cách sử dụng trường ưu tiên này như thế nào. Đây chính là vai trò của chuẩn 802.1P.

802.1P định nghĩa các lớp ưu tiên khác nhau có thể được sử dụng kết hợp với chuẩn 802.1Q. Tuy nhiên 802.1Q để mặc lại việc đánh dấu ưu tiên cho quản trị viên, chính vì vậy bạn không cần trung thành một cách kỹ thuật với các quy tắc của 802.1P nhưng chuẩn 802.1P lại đang là chuẩn được mọi người chấp thuận.

Mặc dù ý tưởng sử dụng các chuẩn 802.1P để cung cấp sự đánh dấu lớp 2 nghe có vẻ mang tính lý thuyết nhưng việc đánh dấu quả thực có thể được định nghĩa thông qua các thiết lập chính sách nhóm. Chuẩn 802.1P cho phép 8 lớp ưu tiên khác nhau (từ 0 đến 7). QoS sẽ xử lý các gói có các lớp ưu tiên cao hơn sẽ có độ ưu tiên trong phân phối cao hơn.

Microsoft đã gán cách đánh dấu ưu tiên mặc định dưới đây:

Như đã đề cập trước, bạn có thể thay đổi các mức ưu tiên này bằng cách thay đổi các thiết lập của chính sách nhóm. Để thực hiện như vậy, bạn hãy mở Group Policy Editor, và điều hướng trong cây giao diện Computer Configuration \ Administrative Templates \ Network \ QoS Packet Scheduler \ Layer-2 Priority Value. Như thể hiện trong hình A, có các thiết lập chính sách nhóm tương ứng với mỗi một mức ưu tiên đã được liệt kê ở trên. Bạn có thể gán các mức ưu tiên của mình cho bất kỳ kiểu dịch vụ nào này. Tuy nhiên có một thứ bạn cần lưu ý ở đây là các thiết lập chính sách nhóm này chỉ hợp lệ với các host đang sử dụng Windows XP, 2003 hoặc Vista.

Hình A: Bạn có thể sử dụng Group Policy Editor để tùy chỉnh các mức ưu tiên của lớp 2.

Dịch vụ phân biệt

QoS thực hiện đánh dấu mức ưu tiên ở cả lớp 2 và lớp 3 trong mô hình tham chiếu 7 lớp OSI. Điều này giúp bảo đảm rằng các ưu tiên sẽ được thực hiện thông qua toàn bộ quá trình phân phối gói dữ liệu. Ví dụ các switch làm việc ở lớp 2 trong mô hình OSI nhưng các router lại làm việc ở lớp 3. Chính vì vậy, nếu các gói chỉ sử dụng đánh dấu ưu tiên 802.1p thì chúng sẽ được ưu tiên bởi các bộ switch của mạng còn sẽ bị bỏ qua hoàn toàn đối với các router. Để tránh hiện tượng này, QoS sử dụng giao thức Differentiated Services (dịch vụ phân biệt, đôi khi còn được gọi là giao thức Diffserv) để ưu tiên lưu lượng ở lớp 3 trong mô hình OSI. Việc đánh dấu mức ưu tiên Diffserv được nhóm trong header IP của mỗi gói bằng giao thức TCP/IP.

Kiến trúc sử dụng bởi Diffserv lúc đầu được định nghĩa bởi RFC 2475. Mặc dù vậy, nhiều thông số kỹ thuật của kiến trúc đã được viết lại trong RFC 2474. RFC 2474 định nghĩa kiến trúc Diffserv cho cả IPv4 và IPv6.

Điều thú vị trong thực thi IPv4 của RFC 2474 là, mặc dù Diffserv hoàn toàn đã được định nghĩa lại nhưng nó vẫn có khả năng tương thích với các thông số kỹ thuật RFC 2475 gốc. Điều này có nghĩa rằng các router cũ trước đây không hề hay về các thông số kỹ thuật mới vẫn có thể hiểu được các ưu tiên được gán.

Việc thực thi Diffserv hiện hành đang sử dụng một octet (bộ tám số) Type of Service (TOS) của mỗi gói để lưu giá trị của Diffserv (đôi khi vẫn được biết đến như giá trị DSCP). Bên trong octet này, 6 bit đầu tiên lưu giá trị DSCP và hai bit cuối cùng chưa được sử dụng (để dành). Lý do tại sao việc đánh dấu lại tương thích với các thông số kỹ thuật RFC 2475 là vì RFC 2475 yêu cầu ba bit đầu tiên của cùng bộ octet này được sử dụng cho thông tin về thứ tự IP. Nên mặc dù các giá trị DSCP có chiều dài 6 bit nhưng 3 bit đầu tiên vẫn được dành cho thứ tự IP.

Giống như việc đánh dấu 802.1p mà chúng tôi đã giới thiệu cho trong phần trước, bạn có thể điều chỉnh các thứ tự ưu tiên của Diffserv thông qua các thiết lập chính sách nhóm. Trước khi giới thiệu cho các bạn về cách thực hiện như thế nào, chúng tôi có liệt kê các mức đánh dấu ưu tiên Diffserv mặc định được sử dụng bởi Windows.

Bạn có thể thấy rằng các mức ưu tiên của Diffserv sử dụng một dải khác hoàn toàn với những gì trong 802.1P thực hiện. Không chỉ hỗ trợ cho dải từ 0 đến 7, Diffserv hỗ trợ dải đánh dấu ưu tiên từ 0 tới 63, số càng cao sẽ có mức ưu tiên càng cao.

Như đã được đề cập, Windows cho phép bạn định nghĩa các mức ưu tiên của Diffserv thông qua các thiết lập chính sách nhóm. Bạn phải lưu ý rằng, với một số mức ưu tiên cao, các router sẽ gán giá trị Diffserv của chính bạn cho các gói dữ liệu mà không quan tâm đến giá trị chúng được gán bởi Windows.

Với lưu ý đó, bạn có thể cấu hình các mức ưu tiên của Diffserv bằng cách mở Group Policy Editor, và điều hướng thông qua giao diện điều khiển từ Computer Configuration \ Administrative Templates \ Network \ QoS Packet Scheduler.

Nếu quan sát trong hình B, bạn sẽ thấy có hai mục có liên quan đến DSCP ở bên trong mục QoS Packet Scheduler. Một trong các mục này sẽ cho phép bạn thiết lập các mức đánh dấu ưu tiên của DSCP cho các gói dữ liệu phù hợp với thông số kỹ thuật, còn mục kia sẽ cho phép bạn thiết lập các mức đánh dấu ưu tiên cho gói không phù hợp. Bản thân các thiết lập đều giống hệt nhau trong cả hai mục, xem thể hiện trong hình C.

Hình B: Windows quản lý các mức đánh dấu sự ưu tiên của DSCP một cách riêng rẽ cho các gói phù hợp với thông số kỹ thuật và các gói không phù hợp.

Hình C: Bạn có thể gán các mức đánh dấu ưu tiên DSCP cho các kiểu dịch vụ khác nhau

Các thiết lập chính sách nhóm khác

Nếu bạn quan sát trong hình B, bạn sẽ thấy có ba thiết lập chính sách nhóm mà chúng tôi không đề cập đến ở phần trên. Dưới đây chúng tôi sẽ đề cập nhanh đến các thiết lập này là gì và chúng thực hiện những gì nếu một số trong các bạn muốn tìm hiểu thêm.

Thiết lập Limit Outstanding Packets về bản chất là một dịch vụ giá trị ngưỡng. Nếu số các gói còn tồn lại đạt đến một giá trị nhất định thì QoS sẽ không cho phép các đệ trình bổ sung đối với adapter mạng cho tới khi nào giá trị này đạt thấp hơn mức ngưỡng đó.

Thiết lập Limit Reservable Bandwidth điều khiển tỉ lệ phần trăm băng thông có thể được dự trữ bởi các ứng dụng QoS. Mặc định, các ứng dụng này có thể dự trữ lên đến 80% băng thông mạng. Rõ ràng bất kỳ băng thông nào cũng đều được dự trữ nhưng nó hiện không được sử dụng bởi các ứng dụng QoS thì sẽ có thể được sử dụng cho các ứng dụng khác.

Thiết lập Set Timer Resolution điều khiển đơn vị thời gian nhỏ nhất (ms) mà bộ lịch trình cho gói QoS sẽ sử dụng để lập lịch trình cho các gói dữ liệu. Về bản chất, thiết lập này điều khiển tần số lớn nhất mà ở đó các gói có thể được lập lịch trình để phân phối.

Kết luận

Trong phần 3 này chúng tôi đã giới thiệu cho các bạn về những điểm khác nhau giữa những công việc bên trong của 802.1p và cách thức ưu tiên Diffserv. Sau đó là một số thiết lập chính sách nhóm để các bạn có thể sử dụng nhằm điều khiển các hành vi QoS. Trong phần 4 của loạt bài này chúng tôi sẽ giới thiệu tiếp cho các bạn về QoS làm việc trên các liên kết mạng tốc độ thấp như thế nào.

Điều chỉnh tiết lưu băng thông qua QoS (Phần 4)