Triển khai QoS trên Windows Server 2012 (Phần 1)

Quản Trị Mạng - Khi mà các tổ chức bắt đầu phụ thuộc nhiều hơn vào các dịch vụ đám mây thì việc quản lý băng thông mạng trở nên cực kỳ quan trọng. May mắn là băng thông có thể được quản lý thông qua một thành phần trong Windows được gọi là chất lượng dịch vụ (QoS). Bài viết này sẽ giải thích cho bạn đọc QoS là gì và những điều cần biết khi sử dụng QoS trong Windows Server 2012.

Mặc dù bài viết tập trung chủ yếu vào việc sử dụng QoS trên Windows Server 2012 nhưng có hai điều quan trọng người dùng cần biết. Trước tiên, QoS không phải là mới. Microsoft lần đầu giới thiệu QoS hơn 1 thập kỷ trước khi hãng ra mắt Windows 2000. Tất nhiên bản hỗ trợ Windows cho QoS đã được hiện đại hóa trong Windows 2012.

Một điều nữa là bạn hãy xóa ngay ý nghĩ khái niệm QoS là một công nghệ của Microsoft. Mặc dù được tích hợp trong Windows nhưng nó là một chuẩn công nghiệp chứ không phải một công nghệ của Microsoft. Microsoft đã áp dụng các chuẩn công nghiệp từ lâu vào Windows. Ví dụ như IPv4 và IPv6 cũng là những giao thức mạng theo chuẩn công nghiệp được tích hợp trên hệ điều hành Windows.

Bây giờ, ta sẽ làm rõ QoS là gì. Để thực sự hiểu khái niệm về QoS và tầm quan trọng của nó, bạn phải xét đến bản chất mạng nói chung. Khi không có một cơ chế như QoS thì hầu hết các mạng sử dụng kiểu truyền tin được gọi là nỗ lực tối đa (best effort). Nói cách khác thì khi một máy tính gửi gói tin đến máy khác, hai máy và phần cứng mạng giữa chúng sẽ cố gắng phân phối gói tin nhanh nhất có thể. Kể cả như vậy thì kiểu truyền tin này cũng không được bảo đảm. Thậm chí, nếu gói đến được đích, không có sự đảm bảo nào về tốc độ gói đến nhanh hay chậm.

Thường thì tốc độ truyền tin phụ thuộc vào tốc độ mạng. Chẳng hạn như nếu một gói tin đang được gửi giữa hai PC nằm trên cùng phân đoạn mạng gigabit thì gói tin sẽ được phân phối rất nhanh. Nhưng chưa có cơ chế bảo đảm gói sẽ đến đích hay tốc độ truyền gói. Tất nhiên việc sở hữu một mạng tốc độ cao chắc chắn làm tăng cơ hội gói tin sẽ được truyền nhanh, nhưng không có các đảm bảo. Một ứng dụng tiêu thụ nhiều băng thông có khả năng gây suy giảm hiệu năng thiết bị khác trên mạng.

Đây là lúc QoS thể hiện vai trò. QoS thực ra là một tập các chuẩn dựa trên khái niệm về dự trữ băng thông. Các quản trị viên có thể dự trữ băng thông mạng cho các ứng dụng quan trọng vì vậy các ứng dụng đó có thể gửi và nhận gói tin trong khoảng thời gian hợp lý.

Mặc dù được triển khai trên Windows nhưng hệ điều hành không phải là thành phần duy nhất bao hàm quá trình dự trữ băng thông. Để QoS phát huy tác dụng thì mỗi thiết bị mạng tham gia truyền thông giữa hai máy phải nhận biết được QoS. Đây có thể là các bộ chuyển đổi mạng (card mạng), switch,router và loại phần cứng mạng khác như bridge và gateway. Nếu lưu lượng qua một thiết bị không nhận biết QoS thì lưu lượng sẽ được đối xử theo kiểu vào trước, xử lý trước (first come, first serve) giống như bất kỳ kiểu lưu lượng nào khác.

Rõ ràng là không phải mọi kiểu mạng đều hỗ trợ QoS. Ethernet và Wireless Ethernet cung cấp hỗ trợ QoS mặc dù không phải tất cả các thiết bị Ethernet đều nhận biết QoS. Một trong những kiểu mạng sử dụng QoS là ATM (Asynchronous Transfer Mode). Lý do tại sao ATM tương thích tốt với QoS là vì nó cung cấp kiểu truyền thông hướng kết nối. Khi QoS được sử dụng, ATM có thể thi hành các yêu cầu băng thông ở mức phần cứng (Ethernet không thi hành QoS ở mức phần cứng như ATM).

Ethernet là một công nghệ mạng có từ rất lâu trước khi khái niệm dự trữ băng thông xuất hiện. Chính vì vậy, việc dự trữ băng thông mức phần cứng không thực hiện được với chuẩn Ethernet hiện tại. Do vậy, QoS phải được triển khai ở mức cao hơn trong mô hình OSI. Phần cứng không thực hiện dự trữ băng thông thực sự mà mô phỏng sự dự trữ băng thông qua quá trình tối ưu lưu lượng dựa trên các chỉ dẫn từ QoS.

Với người mới bắt đầu thì Windows Server 2012 không áp đặt bất cứ yêu cầu băng thông nào và tránh việc sử dụng QoS trong những tình huống nhất định. Ngay cả như vậy thì Microsoft phát biểu rằng QoS phát huy tác dụng tốt nhất trên các bộ adapter mạng 1 và 10 gigabit.

Có lẽ, lý do chính đằng sau phát biểu của Microsoft là các adapter vận hành ở những tốc độ thấp hơn 1 gigabit đơn giản là không cung cấp đủ băng thông để tạo dự trữ băng thông phù hợp.

Một trong những tính năng mới trên Windows Server 2012 là điều phối NIC (NIC teaming). Điều phối NIC sẽ cho phép nhiều adapter hoạt động cùng nhau như một adapter để cung cấp thông lượng tổng cao hơn và linh hoạt đối phó với lỗi NIC. Hiện tại, vẫn chưa thấy bất kỳ tuyên bố chính thức nào về việc điều phối NIC sẽ làm việc với QoS hay không.

Một điều nữa về QoS là nó được thiết kế để quản lý lưu lượng trên các mạng vật lý. Do vậy, Microsoft khuyên người dùng nên tránh sử dụng QoS trong server ảo. Tuy nhiên, QoS có thể được sử dụng trên một server thực mà đang đóng vai trò làm một máy chủ (host) ảo hóa.

Bài viết đã cung cấp cho bạn đọc khái niệm cơ bản về QoS cũng như những hạn chế chính của nó. Trong bài tiếp theo, chúng ta sẽ xem cách triển khai QoS trên Windows Server 2012.