Page1. Palvelunlaadun varmistaminen. Reitittimen jonot/skedulointi. Yhteyden muodostusvaihe. Paremmat takeet palvelun laadulle.

Transkriptio

1 Paremmat takeet palvelun laadulle Palvelunlaadun varmistaminen Integrated Services (IntServ) sovelluksilla erilaisia datavoita, joilla erilaiset tarpeet varataan vuokohtaisesti etukäteen teen resurssit, jotta eri datavoiden vaatimukset voidaan täyttt yttää Differentiated Services (DiffServ) erilaisia paketteja, joilla erilaiset tarpeet jaetaan pakettiliikenne eri luokkiin reititin kohtelee eri luokkiin kuuluvia paketteja eri tavoin * esim. omat ulosmenojonot tärkeille paketeille Mitä vaaditaan, jotta QoS mahdollista reitittimen on pystyttävä erottamaan eri voiden/luokkien paketit ja datavirrat erilainen käsittely k reitittimissä eri luokan/vuon paketeille väärinkäyttäytyvät datavirrat eivät t saa häirith iritä toisia kapasiteetin varaaminen tehokkuus ei saa kärsik rsiä Reitittimen jonot/skedulointi IntServ eli Integroidut palvelut (Intergrated Services) FIFO-jono: ei erottele prioriteettejä Pioriteettijonot (priority queuing): kullekin luokalle oma jono, korkein prioriteetti palvellaan aina ensin vuorotellen tasaisesti (round robin, fair queuing) painotettu vuorotellen (weighted fair queuing, WFQ): kullakin prioriteetilla oman painotus (palvellaan painon mukainen osuus tietyssä ajassa) Takuu perustuu resurssien varaamiseen Istunnon (vuon)) on pystyttävä varaamaan tarvittavat resurssit joikaisesta matkan varrella olevasta reitittimestä Jokainen reititin yhteyden reitillä päättää,, pystyykö se antamaan yhteydelle sen haluaman palvelun Yhteyden muodostusvaiheessa (Call Setup) kunkin reitittimen on tiedettävä yhteyttä haluavan sovelluksen liikennevuo tiedettävä millaista palvelua sovellus tälle liikennevuolle haluaa tiedettävä oma tilansa eli pystyykö täytt * miten paljon resursseja on vielä jäljellä * miten paljon resursseja on jo varattu yttämään vaatimukset lähde Yhteyden muodostusvaihe Signallointi yhteyden muodostamiseksi Reitittimet selvittävät, voivatko suostua pyydettyyn palvelunlaatuun kohde Yhteyden muodostuksessa tarvitaan Liikennekuvaus (traffic characterization) Tspec (RFC 2210) Halutun palvelunlaadun määm äärittely (specification of the requested QoS) Rspec (RFC 2215) Yhteydenmuodostuksessa käytetty k (varaus)protokolla( (signallointiprotokolla) kuljettaa liikennekuvauksen ja palvelumäärittelyn reitin reittimeltä toiselle valittu protokolla RSVP (Resourse reservation Protocol) (RFC 2205) Page1 1

2 1 Tspec: Token _Bucket_Tspec 127 Token Bucket Rate Token Bucket Size Peak Rate Minimum Policed Unit Maximum Packet Size 31 0 Liikenteen tasoitus (traffic shaping) liikenne tyypillisesti purskeista - aiheuttaa ruuhkaisuutta tasoitetaan liikennevirtaa puskurilla - puskuri toimii jonona vuotava ämpäri vuoromerkkiämp mpäri liikennevirran määm äärittely määrittelee asiakkaan oikeudet ja velvollisuudet Vuotava ämpäri (leaky bucket) purskeisuutta tasoittaa (iso( iso) ) puskuri, josta liikenne valuu tasaisesti - vuotava ämpäri - yksi tavu / yksi paketti lähtee l jossain aikayksiköss ssä, jos on lähetettl hetettävääää jos datapurske mahtuu puskuriin, se aikanaan pääsee matkaan - äärellinen jono - yläraja saapumistiheydelle - jos saapumistiheys liian suuri, niin dataa katoaa Vuoromerkkiämp mpäri (Token bucket) lähettäminen vaatii vuoromerkin vuoromerkkejä generoituu tasaisella nopeudella jos ei lähetettl hetettävää,, merkkejä jää säästöön - korkeintaan niin paljon kuin ämpäriin mahtuu - => sallii rajoitetut minipurskeet,, maksimissaan ämpärin kokoiset joustavampi kuin vuotava ämpäri 310 Kurose&Ross: kuva Kahdenlaista palvelua Taatun palvelun perusidea: Taattu palvelu (quaranteed service) (RFC 2212) takaa rajat jonotusviiveille reitittimen jonoissa - kokonaissiirtoviive riippuu käytetystk ytetystä reitistä ja linkkien nopeuksista Valvotun kuorman palvelu (controlled-load service) vastaava palvelunlaatu, jonka sama vuo suunnilleen saisi kuormittamattomalta reitittimeltä - hyvä laatu, ilman takuita load service) (RFC 2211) Liikenne kuvataan vuoromerkkiämp mpärin avulla lähetyslupien määm äärä sekunnissa = r vuoromerkkiämp mpärin koko = b lähetyslupaal Varataan haluttu siirtonopeus (R bps) => maksimiviive reitittimessä on rajoitettu lähettäjä voi lähettää t:n mittaisena aikana korkeintaan r*t+b bittiä Jos siirtonopeus jonosta on vähintään R (>r), niin maksimijonotusviive on korkeintaan b/r Page2 2

3 Oletetaan alkutilanteeksi vuoromerkkiämpäri täynnä lupia. R > r Todellisuus on hieman Maksimissaan voi tulla b:n paketin kokoinen ryöppy Ryöpyn kaikki b pakettia siirtyvät reitittimen ulosmenojonoon Esim. b = 20 lupaa r = 2 lupaa/s Yhdellä luvalla saa lähettää yhden paketin Jos paketeille on luvattu siirtonopeus R pakettia /s (esim. WFQ skeduloinnilla), niin jonon purkaminen kestää b/r sekuntia eli viimeisenkin paketin viive on rajoitettu. Valvotun kuorman palvelu Hyvä best-effort -palvelu: lähes kaikki paketit perille jonotusviive reitittimissä on lähes l olematon sovellus ilmoittaa Tspec:insä ja kukin reititin varmistuu siitä,, että sillä on tarpeeksi resursseja * kaistanleveyttä, puskuritilaa ja käsittelykapasiteettia jos resurssit eivät t riitä,, niin ei hyväksyt ksytä sovellus ei voi esittää mitää ään n erityisiä vaatimuksia virheettömyydelle tai viipeelle monimutkaisempi! RSVP (Resource reservation Protocol) Sovellukset voivat varata itselleen resursseja Internetistä tietovuot, monilähetykset, multimediasovellukset * esim. videolähetys usealla vastaanottajalle resurssi ~ kaistanleveys, (puskuritila) vastaanottaja huolehtii varauksista resurssit varataan monilähetyspuissa (tai vaikka vain yhdelle unicast-vuolle vuolle) Protokolla kaistanleveyden varaamiseen ei varausten totettamiseen verkossa - on reitittimien asia huolehtia siitä,, että tietovuot todella saavat niille varatun kaistanleveyden * skedulointi ei myösk skään n määm äärää,, mille linkeille varaukset tehdää ään - reititysprotokollat huolehtivat reittien valitsemisesta signallointiprotokolla * isäntäkoneet voivat varata siirtokapasiteettia tietovuolle Heterogeenisuus Tietovuon vastaanottajat voivat olla hyvin heterogeenisia pystyvät t vastaanottamaan eri nopeudella * Videota voidaan vastaanottaa nopeudella 28.8 Kbps, 128 Kbps tai 10 Mbps * koodataan video useana eri kerroksena lähettäjän n tarvitsee tietää vain vastaanottajajoukon korkein siirtonopeus Esimerkki: videolähetys urheilukilpailusta sessio (istunto, Session) useita monilähetysdatavoita useita lähettl hettäjiä joka vuolla sama monilähetysosoite reitittimet tunnistavat paketeista, mihin sessioon ja mihin vuohon ne kuuluvat * esim. monilähetysosoite => sessio * IPv6:n vuonimiö => vuo lähettäjä lähettää usealle vastaanottajalle videokuvaa kilpailusta * joka paketissa monilähetysosoite => vastaanottajat Page3 3

4 Monilähetysprotokolla on muodostanut monilähetyspuun lähettl hettäjältä vastaanottajille R1: 20 Kbps C R2: 100 Kbps A B lähettäjä D R3: Lähettäjä lähettää PATH-sanoman Kukin reitin kirjaa TSPEC:n, ajastimen ja edeltäjäreitittimen Jokainen vastaaanottaja lähettl hettää RESV-varaussanoman * RESV-etenee PATH:n merkitsemää kääntestä polkua * kertoo millä nopeudella haluaa vastaanottaa lähettäjältä sanoman saanut reititin varautuu antamaan pyydetyn kapasiteetin * pakettien skeduloija reititin lähettl hettää eteenpäin vain suurimman saamistaan varauksista R4: vastaanottajat Varaussanomat Tehdyt varaukset 100 Kbps C 20 Kbps 100 Kbps R1: 20 Kbps R2: 100 Kbps C R1: 20 Kbps R2: 100 Kbps A B A B 100 Kbps lähettäjä D R3: lähettäjä D R3: R4: vastaanottajat R4: vastaanottajat Intservin ongelmia Pääsytesti (admission test) testaa, voidaanko varaus hyväksy ksyä jos ei => hylkäys ys RSVP ei määm äärää millainen testin pitää olla Intservissä QoS on vuokohtainen * resurssit varataan koko vuolle päästä päähän * palvelunlaatu on vuokohtainen SKAALAUTUVUUS: resurssivaraukset ja kirjanpito jokaisesta reitittimen kautta kulkevasta vuosta * OC-3-linkillä noin yhteyttä yhdessä minuutissa runkoreitittimellä! Joukko ennalta määm ääriteltyjä palveluluokkia, ei näidenn keskinäisi isiä eroja - ensimmäinen inen luokka <=> turistiluokkka - platinakortti > kultakortti > standardiluottokortti Page4 4

5 Diffserv eli eriytyneet palvelut (Differentiated Services) Diffserv-arkkitehtuurin kulmakivet Internetiin skaalautuva ja joustava palvelun eriyttäminen - verkossa pystytää ään n käsittelemk sittelemään n eri liikennettä eri tavoin - uusia palveluluokkia voi syntyä ja vanhoja poistua ei määm ääritellä kaikkia eri palveluita eikä palveluluokkia Ensisijaisesti vain toiminnalliset komponentit, joilla tällaiset palvelut voidaan toteuttaa Kahdenlaisia toimintoja reunatoiminnot (edge functions) - isänt ntäkoneet tai ensimmäiset iset diffserv-taitoiset reitittimet (boundary nodes) ydintoiminnot (core functions) - muut reitittimet (interior nodes) Reunatoiminnot DS-kentt kenttä Pakettien luokittelu merkitsee saapuneet paketit - DS-kentt kenttä (differentiated service) saa tietyn arvon - merkintä kertoo, mihin liikenneluokkaan paketti kuuluu * behavior aggregate - eri merkinnöin varustetut paketit saavat eri palvelun verkon reitittimissä Liikenteen valvonta (traffic conditioning) merkitty paketti joko lähetetl hetetään n heti verkkoon, sitä viivästet stetään, uudelleenmerkitää ään tai se jopa hävitetään IPv4: TOS-kentt kenttä (Type of Service) IPv6: liikenneluokkakenttä (Traffic Class Field) DSCP CU DSCP (Differentiated service code point) CU (currently unused); itseasiassa ECN-käytössä (ECT, CE) DS-kentt kenttä määrää paketin kohtelun muissa reitittimissä Liikenneprofiili ja liikenteen valvonta Lähettäjä voi myös s sopia käytetystk ytetystä liikenneprofiilista - huippunopeus - purskeisuus jos lähetys l poikkeaa sovitusta, niin - ne voidaan merkitä eri tavoin - niitä voidaan viivyttää - tai ne voidaan hävitth vittää Liikenteen luokittelu ja valvonta Luokittelija lajittelee paketit jonkin kentän perusteella - lähde- tai kohdekone, - lähde- tai kohdeportti - protokolla, jne ja lähettää ne kyseisen luokan merkkaajalle, joka laittaa DS-kentt kenttään sopivan arvon Liikenteenmittaaja vertaa pakettivuota sovittuun ja päättelee, onko se sovitun mukaista - Diffserv-arkkitehtuuri ei määrittele, mitä poikkeavan vuon paketeille tapahtuu Meter Classifier Marker Shaper/Dropper Forward 330 Drop 331 Page5 5

6 Ydintoiminnot Pakettien eteenpäin reitittäminen kun merkitty paketti saapuu diffserv-kykyiseen reitittimeen, se ohjataan eteenpäin paketin luokan mukaisesti kohdeltuna (per-hop behavior) * miten paketti saa käyttöönsä linjakapasiteettiä * miten sitä kohdellaan puskureissa - paketin kohtelu riippuu vain sen merkinnäst stä,, ei sen kohteesta tai lähteestl hteestä * ei tarvita tilatietoja eri yhteyksistä! Ydintoiminnot (Per-Hop Behaviors) Ulkoisesti havaittava eri käsittely k eri luokan paketeille eri luokan paketeille eri suorituskyky * mitattavissa oleva ominaisuus Voidaan toteuttaa eri menetelmin * etuilua puskurijonoissa * taataan tietty prosentti linkkikapasiteetista nopeutettu edelleenlähetys * aina vähintään tietyllä nopeudella eteenpäin taattu edelleenlähetys * eri luokkia, joista kullekin vähintään tietty määrä puskurikapasiteettia ja kaistanleveyttä * luokkien sisällä kolme eri pudotusluokkaa THE END Markku.Kojo@cs.Helsinki.FI 334 Page6 6