Visão geral da QoS (Qualidade de Serviço)

Aplica-se a: Windows Server 2012

QoS é um conjunto de tecnologias que fornecem a capacidade de gerenciar o tráfego de rede de maneira econômica e aprimorar as experiências do usuário em ambientes corporativos, pequenos escritórios e até mesmo ambientes de rede domésticos.

Este documento fornece informações introdutórias sobre a QoS (Qualidade de Serviço) no Windows Server ® 2012.

Recursos de QoS

As tecnologias de QoS permitem atender aos requisitos de serviço de uma carga de trabalho ou um aplicativo medindo a largura de banda da rede, detectar alteração de condições da rede (como congestionamento ou disponibilidade de largura de banda) e priorizar, ou limitar, o tráfego de rede. Por exemplo, você pode usar a QoS para priorizar o tráfego de aplicativos que reconhecem latência (como voz ou streaming de vídeo) e para controlar o impacto do tráfego que não reconhece latência (como transferências de dados em massa).

A QoS fornece os recursos a seguir.

• Gerenciamento de largura de banda

• Classificação e marcação

• Controle de fluxo baseado em prioridade

• QoS baseada em políticas e QoS do Hyper-V

Informações sobre esses recursos são fornecidas nas seções a seguir.

Gerenciamento de largura de banda

Nas versões anteriores da QoS, assim como acontece com QoS em Windows Server 2012, a largura de banda máxima é um recurso que define um limite absoluto - uma taxa de limitação - para uma carga de trabalho. O Windows Server 2012 introduz a Largura de Banda Mínima.

A Largura de Banda Mínima fornece um nível de serviço especificado para uma carga de trabalho quando ocorre congestionamento de rede ao mesmo tempo em que ainda permite maior utilização de largura de banda por essa carga de trabalho em circunstâncias em que não houver congestionamento na rede. O congestionamento de rede ocorre em um sistema de computador quando várias cargas de trabalho concorrem para ter acesso a uma rede externa por meio de um adaptador de rede.

Como a capacidade de qualquer adaptador de rede é limitada, quando a soma das cargas de trabalho excede essa capacidade, a taxa de transferência de rede de cada carga de trabalho se torna não determinística. Com a largura de banda mínima, você pode definir como a largura de banda é compartilhada por aplicativos concorrentes.

Por exemplo, você pode ter o armazenamento, migração ao vivo e cluster compartilhando uma NIC de 10 GB em um computador que está executando a função de servidor Hyper-V. Se você atribuir um peso de 50, 30 e 20 para armazenamento, migração ao vivo e Cluster, respectivamente, eles recebem compartilhamentos correspondentes da largura de banda quando a NIC estiver congestionada.

A largura de banda mínima e a largura de banda máxima permitem que você aplique a taxa de transferência de rede previsível para cada carga de trabalho. A principal diferença entre elas, do ponto de vista do administrador, é como elas utilizam os recursos da rede.

Utilização de recursos de rede

Quando a largura de banda máxima é definida para uma carga de trabalho, a carga de trabalho nunca pode exceder o limite, mesmo se nenhuma outra carga de trabalho no sistema estiver usando a largura de banda de rede. Quando a largura de banda mínima é definida para uma carga de trabalho, a carga de trabalho pode usar o máximo de largura de banda possível, até que ocorra o congestionamento da rede. Usando o exemplo anterior, quando a migração ao vivo não está ocorrendo, cargas de trabalho de armazenamento e de cluster podem exceder seus compartilhamentos predefinidos de largura de banda de rede.

Você pode optar por habilitar a largura de banda máxima, largura de banda mínima ou ambas com base nos requisitos de um cenário específico. Por exemplo, para impedir que uma máquina virtual hospedada inesperadamente use toda a largura de banda de Internet disponível, um hoster público pode impor uma configuração de largura de banda máxima de QoS na máquina virtual. Por outro lado, para maximizar a utilização de largura de banda em qualquer computador executando a função de servidor Hyper-V no data center, você pode impor uma configuração de largura de banda mínima no servidor.

Server Message Block Direct (SMB Direct) e Data Center Bridging (DCB).

A largura de banda mínima e a largura de banda máxima são impostas pelo Agendador de Pacotes de QoS. Elas funcionam bem com o tráfego que flui pela pilha da rede do Windows Server.

Mas há o tráfego de rede que ignora a pilha de rede. O exemplo mais notável é o Server Message Block Direct (SMB Direct), um recurso do Windows Server 2012 que se baseia em Acesso Remoto Direto à Memória (RDMA). O SMB Direct descarrega o tráfego SMB diretamente em uma NIC compatível com RDMA para reduzir a latência e o número de ciclos de CPU gastos na rede. Como o SMB Direct ainda concorre em termos de largura de banda com outro tráfego de rede no hardware NIC, um pode afetar ou até mesmo enfraquecer o outro se não forem verificados.

Para resolver esse problema, você pode usar o Data Center Bridging (DCB). O DCB é implementado por alguns fornecedores de NIC em adaptadores de rede. O DCB funciona de maneira semelhante, como largura de banda mínima: cada classe de tráfego, independentemente de estar ou não descarregada, tem a alocação de largura de banda; no caso de congestionamento de rede, cada classe obtém sua cota, caso contrário, cada classe obtém a mesma largura de banda disponível.

Classificação e marcação

Antes de a largura de banda para uma carga de trabalho ser gerenciada, a carga de trabalho deve ser classificada ou filtrada para que o Agendador de Pacotes de QoS ou uma NIC compatível com DCB possa agir. O Windows tem uma funcionalidade sofisticada de classificação de tráfego. A classificação pode ser baseada em 5 tuplas, tipo de usuário ou URI. O Windows Server 2012 simplifica a tarefa de gerenciamento para que você possa invocar filtros internos no Windows PowerShell para classificar algumas das cargas de trabalho mais comuns. A tabela a seguir lista esses filtros internos.

O Gerenciamento de Largura de Banda não é a única ação que você pode especificar em uma política de QoS. Por exemplo, você pode priorizar e marcar o tráfego para que a QoS seja imposta de ponta a ponta em um data center.

Versões anteriores do Windows oferecem suporte à marcação prioritária no cabeçalho IP de um pacote de rede. Os bits de prioridade são conhecidos como Ponto de Código de Serviço de Diferenciação (DSCP). O Windows Server 2012 adiciona o suporte à marcação 802.1p. 802.1p é um valor de prioridade de 3 bits no quadro Ethernet de camada 2. Portanto, ele se aplica a pacotes não IP, como RDMA pela Ethernet.

Controle de fluxo baseado em prioridade

Cargas de trabalho, como RDMA, exigem transporte sem perdas. Se o RDMA for criado diretamente sobre a Ethernet, o que é conhecido como RDMA over Converged Ethernet (ROCE), o transporte de Ethernet deve ser sem perdas. Tradicionalmente, o controle de fluxo de nível, que depende do quadro Pause 802.3, é uma solução. Mas o controle de fluxo de nível de link causa problemas, como bloqueio do cabeçalho da linha.

Esse problema é resolvido com o Controle de Fluxo baseado em Prioridade (PFC), que é um padrão definido pelo grupo de trabalho DCB do Instituto de Engenheiros Eletricistas e Eletrônicos (IEEE). O Windows Server 2012 permite que você habilite o PFC contanto que ele conte com suporte de uma NIC. Quando o PFC está habilitado para ROCE em ambas as extremidades de um link de Ethernet, somente o link virtual designado para ROCE, que é indicado por um valor de prioridade, torna-se sem perdas e outras cargas de trabalho do mesmo vínculo físico não sofrem bloqueio do cabeçalho da linha.

QoS baseada em políticas e QoS do Hyper-V

Para administradores de rede, a QoS no Windows Server ® 2012 foi criada para ajudar a gerenciar o tráfego na rede física e na rede virtual. A QoS baseada em política foi criada para gerenciar o tráfego na rede física. E uma nova funcionalidade na QoS, chamada de QoS do Hyper-V, permite que você gerencie o tráfego na rede virtual.

QoS baseada em política

Você pode usar a QoS baseada em política para gerenciar o tráfego na rede física. A QoS baseada em política permite que você especifique o controle de banda de rede com base no tipo de aplicativo, usuários e computadores. Você pode usar a QoS baseada em política para gerenciar o tráfego para ajudar a controlar os custos de largura de banda, negociar os níveis de serviço com provedores de largura banda ou departamentos de negócios, e oferecer melhores experiências ao usuário final. Como a QoS baseada em política é integrada na Política de Grupo, ela é parte de sua infraestrutura existente de gerenciamento e, por isso, é uma solução boa e barata para implementar.

A QoS baseada em política oferece a capacidade de:

• Impor largura de banda mínima para um fluxo de tráfego, que é identificado por um filtro de tráfego de 5 tuplas.

  Dica

  5 tuplas é um termo usado em redes de computadores que descreve um conjunto de cinco valores diferentes que constituem uma conexão de Protocolo de Controle de Transmissão/Protocolo de Internet (TCP/IP).

• Configurar e consultar ou ver as políticas de QoS, que impõem largura de banda máxima ou mínima e 802.1p ou marcas DSCP (Ponto de Código de Serviços Diferenciados) em pacotes filtrados, por meio do WMI e PowerShell.

  Dica

  • O DSCP é um campo em um cabeçalho IPv4 ou IPv6 em redes de computador.

  • O 802.1p é uma especificação de Instituto de EEE (Engenheiros Elétricos e Eletrônicos) que permite que comutadores da Camada-2 para executar priorização de tráfego e filtragem dinâmica de multicast.

• Usar editores de Política de Grupo para configurar uma política de Qualidade de Serviço Estendida (eQoS) para marcar pacotes com valor de 802.1p.

• Configurar políticas locais de QoS em computadores que não estão associados a um domínio.

Para obter mais informações, consulte QoS (Qualidade de serviço baseada em políticas).

Hyper-V QoS

Você pode usar a QoS do Hyper-V para gerenciar o tráfego de rede na rede virtual. No Windows Server ® 2012, a QoS inclui novos recursos de gerenciamento de largura de banda que permitem que provedores de hospedagem em nuvem e empresas forneçam serviços que oferecem desempenho previsível de rede para máquinas virtuais em um servidor que está executando a função de servidor Hyper-V. A QoS do Hyper-V dá suporte ao gerenciamento de limites de largura de banda máximo e mínimo permitidos, conhecidos comumente como largura de banda máxima e largura de banda mínima.

Em ambientes hospedados, a QoS do Hyper-V permite garantir níveis de desempenho específicos com base nos contratos de nível de serviço (SLAs) os quais tenha celebrado com seus clientes. A QoS do Hyper-V ajuda a garantir que seus clientes não sejam afetados nem comprometidos por outros clientes na infraestrutura compartilhada, o que pode incluir recursos de computação, de armazenamento e de rede.

Além disso, redes corporativas podem exigir uma funcionalidade semelhante. Usando a QoS do Hyper-V em sua empresa, você pode executar vários servidores de aplicativos baseados em máquina virtual em um servidor de host que executa o Hyper-V e ter certeza de que cada servidor de aplicativos oferece um desempenho previsível.

A Hyper-V QoS oferece a capacidade de:

• Impõe uma largura de banda mínima e máxima para um fluxo de tráfego, que é identificada por um número de porta do comutador virtual do Hyper-V.

• Configure a largura de banda mínima e máxima por porta do comutador virtual do Hyper-V usando cmdlets do PowerShell ou Windows Management Instrumentation (WMI).

• Configure vários adaptadores de rede virtual no Hyper-V e especifique QoS em cada adaptador de rede virtual individualmente.

A QoS do Hyper-V do Windows Server 2012 também pode usar o hardware compatível com DCB (data center bridging) para convergir vários tipos de tráfego de rede em um único adaptador de rede com um nível garantido de serviço fornecido para cada tipo de tráfego. Com o Windows PowerShell, você pode configurar esses novos recursos manualmente ou permitir a automação em um script para gerenciar um grupo de servidores, independentemente de serem ou não associados a um domínio.