Panoramica di QoS (Quality of Service)

Si applica a: Windows Server 2012

QoS è un set di tecnologie che consente di gestire a costi convenienti il traffico di rete e di migliorare l'esperienza utente negli ambienti aziendali, nei piccoli uffici e anche negli ambienti di rete domestica.

In questo documento vengono presentate informazioni introduttive sulla funzionalità QoS (Quality of Service) in Windows Server® 2012.

Caratteristiche QoS

Le tecnologie QoS consentono di soddisfare i requisiti di servizio di un carico di lavoro o un'applicazione misurando la larghezza di banda, rilevando le mutevoli condizioni della rete (ad esempio congestione o disponibilità di larghezza di banda) e definendo la priorità (o limitazione) del traffico di rete. È ad esempio possibile utilizzare QoS per definire priorità di traffico per le applicazioni sensibili alla latenza, ad esempio flusso voce o video, e controllare l'impatto del traffico non sensibile alla latenza, come quello dei trasferimenti dati di massa.

QoS offre le funzionalità seguenti.

• Gestione della larghezza di banda

• Classificazione e assegnazione di tag

• Controllo di flusso basato sulla priorità

• QoS basato su criteri e QoS Hyper-V

Le informazioni su queste funzionalità sono disponibili nelle sezioni seguenti.

Gestione della larghezza di banda

Nelle versioni precedenti di QoS, come con QoS in Windows Server 2012, la larghezza di banda massima è una funzionalità che imposta un limite assoluto (un valore di limitazione) per un carico di lavoro. In Windows Server 2012 è stata introdotto la larghezza di banda minima.

La larghezza di banda minima garantisce a un carico di lavoro un livello specificato di servizio quando si verifica una congestione della rete, consentendo allo stesso tempo al carico di lavoro un maggiore utilizzo della larghezza di banda nei casi in cui la rete non è congestionata. La congestione della rete si verifica in un sistema quando più carichi di lavoro si contendono l'accesso a una rete esterna con una sola scheda di rete.

Poiché la capacità di una scheda di rete è limitata, quando la somma dei carichi di lavoro supera tale capacità, la velocità effettiva della rete di ogni carico di lavoro diventa non deterministica. Con la larghezza di banda minima, è possibile definire come la larghezza di banda debba essere condivisa dalle applicazioni in competizione.

Ad esempio, Archiviazione, Live Migration e Cluster potrebbero condividere una scheda di interfaccia di rete da 10 GB su un computer che esegue il ruolo del server Hyper-V. Se si assegna un peso pari a 50, 30 e 20 rispettivamente ad Archiviazione, Live Migration e Cluster, questi ricevono quote corrispondenti della larghezza di banda quando la scheda di interfaccia di rete è congestionata.

Sia la larghezza di banda minima che la larghezza di banda massima consentono di imporre una velocità effettiva di rete prevedibile per ogni carico di lavoro. La principale differenza tra di esse, dal punto di vista di un amministratore, è il modo in cui utilizzano le risorse di rete.

Utilizzo delle risorse di rete

Quando per un carico di lavoro è impostata la larghezza di banda massima, il carico non può mai superare il limite, nemmeno se nessun altro carico di lavoro sta usando la larghezza di banda di rete nel sistema. Quando per un carico di lavoro è impostata la larghezza di banda minima, il carico può usare tutta la larghezza di banda possibile, finché non si verifica la congestione della rete. Tornando all'esempio precedente, quando Live Migration non è in esecuzione, i carichi di lavoro di Archiviazione e di Cluster possono superare le quote predefinite di larghezza di banda.

È possibile scegliere di abilitare la larghezza di banda minima, la larghezza di banda massima o entrambe in base ai requisiti di uno specifico scenario. Ad esempio, per impedire a una VM ospitata di usare in modo imprevisto tutta la larghezza di banda Internet disponibile, un provider di servizi di hosting pubblico può imporre l'impostazione di una larghezza di banda massima QoS per la VM. Al contrario, per ottimizzare l'utilizzo della larghezza di banda sui computer che eseguono il ruolo del server Hyper-V nel data center, è possibile imporre l'impostazione di una larghezza di banda minima per il server.

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

La larghezza di banda massima e la larghezza di banda minima vengono imposte dall'Utilità di pianificazione pacchetti QoS e funzionano bene con il traffico che passa dallo stack di rete di Windows Server.

Parte del traffico di rete però ignora lo stack di rete. L'esempio più rilevante è SMB (Server Message Block) diretto, una funzionalità di Windows Server 2012 basata su RDMA (Remote Direct Memory Access). SMB diretto scarica il traffico SMB direttamente in una scheda idonea per RDMA per ridurre la latenza e il numero di cicli della CPU dedicati alla rete. Poiché SMB diretto è ancora in competizione per la larghezza di banda con il resto del traffico di rete nell'hardware della scheda di interfaccia di rete, se non controllati, uno può avere effetto sull'altro o addirittura sottrargli tutta la larghezza di banda.

Per risolvere il problema, è possibile usare Data Center Bridging (DCB). DCB è implementato da alcuni fornitori nelle schede di interfaccia di rete. Il funzionamento di DCB è simile a quello della larghezza di banda minima: per ogni classe di traffico, indipendentemente dal fatto che venga scaricata o meno, viene allocata una quantità di larghezza di banda. In caso di congestione della rete, ogni classe ottiene la propria quota. In caso contrario, ottiene tutta la larghezza di banda disponibile.

Classificazione e assegnazione di tag

Per poter gestire la larghezza di banda per un carico di lavoro, è necessario classificarlo o filtrarlo in modo che l'Utilità di pianificazione pacchetti QoS o una scheda di interfaccia di rete idonea per DCB possa intervenire su di esso. Windows ha una funzionalità avanzata di classificazione del traffico. La classificazione può essere basata su 5 tuple, sul tipo utente o sull'URI.Windows Server 2012 semplifica l'attività di gestione consentendo di richiamare i filtri predefiniti in Windows PowerShell per classificare alcuni dei carichi di lavoro più comuni. La tabella seguente elenca questi filtri predefiniti.

Gestione larghezza di banda non è la sola azione che è possibile specificare in un criterio QoS. Ad esempio, è possibile classificare in ordine di priorità e assegnare tag al traffico in modo che QoS venga imposto da un estremo all'altro di un data center.

Le versioni precedenti di Windows supportano l'assegnazione di tag di priorità nell'intestazione IP di un pacchetto di rete. I bit di priorità sono noti come DSCP (Differentiation Service Code Point). In Windows Server 2012 è stato aggiunto il supporto della codifica 802.1p. 802.1p è un valore di priorità a 3 bit nel frame Ethernet di livello 2. Si applica quindi ai pacchetti non IP, ad esempio RDMA su Ethernet.

Controllo di flusso basato sulla priorità

I carichi di lavoro, ad esempio RDMA, richiedono il trasporto senza perdita di dati. Se RDMA si basa direttamente su Ethernet, ovvero è di tipo ROCE (RDMA over Converged Ethernet), il trasporto Ethernet deve essere senza perdita di dati. Un soluzione comune è il controllo di flusso a livello di collegamento, che si basa sul frame pausa 802.3, ma questo tipo di controllo causa problemi come il blocco delle intestazioni di riga.

Questo problema si risolve con il controllo di flusso basato sulla priorità, uno standard definito dal gruppo di lavoro DBC dell'Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE).Windows Server 2012 consente di abilitare il controllo di flusso basato sulla priorità purché sia supportato da una scheda di interfaccia di rete. Quando il controllo di flusso basato sulla priorità è abilitato per ROCE in entrambe le estremità di un collegamento Ethernet, solo il collegamento virtuale designato per ROCE, indicato da un valore di priorità, è senza perdita di dati e gli altri carichi di lavoro nello stesso collegamento fisico non subiscono il blocco delle intestazioni di riga.

QoS basato su criteri e QoS Hyper-V

Per gli amministratori di rete, la funzionalità QoS in Windows Server® 2012 è progettata per supportare la gestione del traffico di rete sulla rete fisica e sulla rete virtuale. La funzionalità QoS basata su criteri è progettata per gestire il traffico sulla rete fisica, mentre la nuova funzionalità disponibile in QoS, detta QoS Hyper-V, consente di gestire il traffico sulla rete virtuale.

Qualità del servizio (QoS) basata su criteri

È possibile usare la funzionalità QoS basata su criteri per gestire il traffico sulla rete fisica. QoS basata su criteri consente di specificare il controllo della larghezza di banda di rete in base al tipo di applicazione, agli utenti e ai computer. È possibile utilizzare QoS basata su criteri per gestire il traffico al fine di tenere sotto controllo i costi della larghezza di banda, negoziare i livelli di servizio con i provider di larghezza di banda o i reparti aziendali e offrire un'esperienza utente ottimale. Poiché la funzionalità QoS basata su criteri è incorporata in Criteri di gruppo, fa parte dell'infrastruttura di gestione esistente e quindi rappresenta una soluzione economica da implementare.

La funzionalità QoS basata su criteri consente di:

• Imporre la larghezza di banda minima per un flusso di traffico, che è identificato da un filtro di traffico a 5 tuple.

  Nota

  5 tuple è un termine usato nelle reti di computer per indicare un set di cinque diversi valori che costituiscono una connessione TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol).

• Configurare e interrogare o visualizzare i criteri QoS che impongono la larghezza di banda minima e massima e la specifica 802.1p o un contrassegno DSCP (Differentiated Services Code Point) ai pacchetti filtrati tramite WMI e PowerShell.

  Nota

  • DSCP è un campo in un'intestazione IPv4 o IPv6 in una rete di computer.

  • 802.1p è una specifica IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) che consente ai commutatori di livello 2 di impostare priorità sul traffico e di eseguire il filtro multicast dinamico.

• Usare gli editor Criteri di gruppo per configurare un criterio EQoS (Extended Quality of Service) per contrassegnare i pacchetti con un valore 802.1p.

• Configurare i criteri QoS locali nei computer che non fanno parte di un dominio.

Per altre informazioni, vedere Qualità del servizio (QoS) basata su criteri.

QoS Hyper-V

È possibile usare la funzionalità QoS Hyper-V per gestire il traffico sulla virtuale. In Windows Server® 2012 QoS include nuove funzionalità di gestione della larghezza di banda che consentono ai provider di servizi di hosting cloud e alle aziende di fornire servizi con prestazioni di rete prevedibili alle macchine virtuali in un server che esegue il ruolo del server Hyper-V. QoS Hyper-V supporta la gestione dei limiti di larghezza di banda superiore e inferiore consentiti, comunemente noti come larghezza di banda massima e minima.

Negli ambienti ospitati QoS Hyper-V consente di garantire livelli di prestazioni specifici in base a contratti di servizio accettati insieme ai clienti. QoS Hyper-V contribuisce a garantire che i clienti non vengano compromessi o influenzati da altri clienti nell'infrastruttura condivisa che può includere dispositivi di elaborazione, archiviazione e risorse di rete.

Inoltre le reti aziendali potrebbero richiedere una funzionalità simile. Usando QoS Hyper-V nella propria organizzazione, è possibile eseguire più server applicazioni basati su macchine virtuali in un server host che esegue Hyper-V ed essere certi che ogni server applicazioni garantisca prestazioni prevedibili.

QoS Hyper-V consente di:

• Permette di imporre larghezze di banda minima e massima per un flusso di traffico identificato da un numero di porta del commutatore virtuale Hyper-V.

• Permette di configurare larghezze di banda minima e massima per ogni porta del commutatore virtuale Hyper-V tramite cmdlet di PowerShell o Strumentazione gestione Windows (WMI).

• Possono essere configurate più schede di rete virtuale in Hyper-V e può essere specificato il livello di QoS per ogni singola scheda di rete virtuale.

Windows Server 2012 Hyper-V QoS può usare anche hardware compatibile con DCB (Data Center Bridging) per eseguire la convergenza di più tipi di traffico di rete su una singola scheda di rete con un livello di servizio garantito a ogni tipo di traffico. Windows PowerShell consente di configurare queste nuove funzionalità manualmente o di impostare l'automazione in uno script per la gestione di un gruppo di server, indipendentemente dal fatto che facciano parte di un dominio o meno.