Overzicht van Quality of Service (QoS)

 

Van toepassing op: Windows Server 2012

QoS is een reeks technologieën waarmee u het netwerkverkeer op voordelige wijze kunt beheren en de gebruikerservaring in bedrijfsomgevingen, kleine kantoren en zelfs thuisnetwerken kunt verbeteren.

In dit document vindt u inleidende informatie over Quality of Service (QoS) in Windows Server® 2012.

QoS-functies

Dankzij QoS-technologieën kunt u voldoen aan de servicevereisten van een werkbelasting of toepassing door de netwerkbandbreedte te meten, veranderende netwerkomstandigheden (zoals congestie of de beschikbare bandbreedte) te detecteren en netwerkverkeer prioriteit te geven of juist te beperken. Zo kunt u QoS gebruiken om prioriteit te geven aan verkeer voor latentiegevoelige toepassingen (zoals spraak of videostreaming) en de impact van verkeer dat niet gevoelig is voor latentie (zoals bulkgegevensoverdracht) te beheren.

QoS biedt de volgende functies.

  • Bandbreedtebeheer

  • Classificatie en labels

  • Datatransportbesturing op basis van prioriteiten

  • Op beleid gebaseerde QoS en Hyper-V QoS

Informatie over deze functies vindt u in de volgende secties.

Notitie

QoS maakt deel uit van alle versies van Windows Server 2012 en Windows® 8, en biedt ondersteuning voor alle QoS-API's en -functies die worden geboden door QoS in Windows Server® 2008 R2 en Windows® 7. QoS is niet beschikbaar in Windows® RT.

Bandbreedtebeheer

In eerdere versies van QoS, en bij QoS in Windows Server 2012, is Maximumbandbreedte een functie waarmee u een absoluut maximum (een bandbreedtebeperking) instelt voor een werkbelasting. Minimumbandbreedte wordt geïntroduceerd in Windows Server 2012.

Minimumbandbreedte garandeert een bepaald serviceniveau voor een werkbelasting wanneer zich een netwerkcongestie voordoet, terwijl deze werkbelasting nog steeds een hogere bandbreedte mag gebruiken in omstandigheden waarin er geen netwerkcongestie is. Netwerkcongestie doet zich voor op een computersysteem wanneer meerdere werkbelastingen concurreren om toegang tot een extern netwerk via één netwerkadapter.

Omdat de capaciteit van elke netwerkadapter beperkt is, wordt de netwerkdoorvoer van elke werkbelasting niet-deterministisch wanneer de som van de werkbelastingen die capaciteit overschrijdt. Via Minimumbandbreedte kunt u definiëren hoe de bandbreedte wordt gedeeld door concurrerende toepassingen.

Zo kan een netwerkinterfacekaart (NIC) met 10 GB op een computer waarop de Hyper-V-serverfunctie wordt uitgevoerd, bijvoorbeeld worden gedeeld voor Opslag, Livemigratie en Cluster. Als u een gewicht van 50, 30 en 20 toewijst aan respectievelijk Opslag, Livemigratie en Cluster, krijgen deze het overeenkomstige deel van de bandbreedte als de NIC overbelast is.

U kunt zowel Minimumbandbreedte als Maximumbandbreedte inschakelen om een voorspelbare netwerkdoorvoer af te dwingen voor elke werkbelasting. Het belangrijkste verschil tussen deze twee, vanuit het oogpunt van een beheerder, is hoe ze netwerkbronnen gebruiken.

Gebruik van netwerkbronnen

Als Maximumbandbreedte is ingesteld voor een werkbelasting, kan de werkbelasting het maximum nooit overschrijden, zelfs niet als er geen andere werkbelastingen in het systeem zijn die de netwerkbandbreedte gebruiken. Als Minimumbandbreedte is ingesteld voor een werkbelasting, kan de werkbelasting zo veel bandbreedte gebruiken als nodig is, totdat een netwerkcongestie optreedt. Als in het voorgaande voorbeeld geen livemigratie plaatsvindt, kunnen de werkbelastingen voor opslag en cluster hun vooraf gedefinieerde aandeel van de netwerkbandbreedte overschrijden.

U kunt ervoor kiezen Maximumbandbreedte, Minimumbandbreedte of beide in te schakelen, afhankelijk van de vereisten van een specifiek scenario. Om bijvoorbeeld te voorkomen dat een gehoste VM onverwacht alle beschikbare internetbandbreedte gebruikt, kan een openbare hoster de QoS-instelling Maximumbandbreedte toepassen op de virtuele machine. Als u daarentegen het bandbreedtegebruik wilt maximaliseren op elke computer in het datacenter waarop de Hyper-V-serverfunctie wordt uitgevoerd, kunt u een minimale bandbreedte instellen op de server.

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

Minimumbandbreedte en Maximumbandbreedte worden afgedwongen door de QoS-pakketplanner. Ze werken goed met verkeer dat via de Windows Server-netwerkstack loopt.

Maar er is ook netwerkverkeer dat de netwerkstack omzeilt. Het meest voorkomende voorbeeld is Server Message Block Direct (SMB Direct), een Windows Server 2012-functie die voortbouwt op Remote Direct Memory Access (RDMA). SMB Direct verplaatst het SMB-verkeer rechtstreeks naar een RDMA-compatibele NIC om de latentie en het aantal CPU-cycli die in het netwerk worden gebruikt te verminderen. Omdat SMB Direct nog steeds concurreert om bandbreedte met ander netwerkverkeer op de NIC-hardware, kan de een de ander beïnvloeden of zelfs stilleggen als ze niet worden gecontroleerd.

U kunt dit probleem oplossen met Data Center Bridging (DCB). DCB wordt door sommige NIC-leveranciers in netwerkadapters geïmplementeerd. DCB werkt op een vergelijkbare manier als de minimumbandbreedte: elke klasse verkeer, ongeacht of die is verplaatst, heeft een bandbreedtetoewijzing. Bij een netwerkcongestie krijgt elke klasse zijn deel en als dat niet mogelijk is, krijgt elke klasse zoveel bandbreedte als beschikbaar is.

Classificatie en labels

Voordat de bandbreedte voor een werkbelasting wordt beheerd, moet de werkbelasting worden geclassificeerd of uitgefilterd, zodat de QoS-pakketplanner of een DCB-compatibele NIC deze kan verwerken. Windows heeft geavanceerde mogelijkheden voor classificatie van verkeer. Classificatie kan zijn gebaseerd op 5-tuples, gebruikerstype of URI. In Windows Server 2012 is de beheertaak vereenvoudigd, zodat u ingebouwde filters in Windows PowerShell kunt oproepen om enkele van de meest gangbare werkbelastingen te classificeren. In de volgende tabel staan deze ingebouwde filters vermeld.

Werkbelasting

Ingebouwd filter (parameter) in Windows PowerShell

Filterimplementatie

iSCSI

-iSCSI

Komt overeen met TCP- of UDP-poort 3260

NFS

-NFS

Komt overeen met TCP- of UDP-poort 2049

SMB

-SMB

Komt overeen met TCP- of UDP-poort 445

Livemigratie

-LiveMigration

Komt overeen met TCP-poort 6600

SMB Direct

-NetDirect<poort>

Komt overeen met de opgegeven poort

Wild Card

-Default

Verkeer dat niet op andere wijze wordt geclassificeerd

Notitie

  • SMB Direct verplaatst SMB-verkeer naar een NIC. Als '-NetDirect <poort>' is opgegeven in een QoS-beleid, stuurt Windows de instructie naar een NIC die SMB Direct ondersteunt. De compatibele NIC's filteren vervolgens het netwerkverkeer op basis van de opgegeven poort.

  • Met Wild Card kunt u verkeer onderscheppen dat niet wordt uitgefilterd of geclassificeerd. U kunt dit filter bijvoorbeeld gebruiken om een klasse verkeer voor Beheer te maken op een computer waarop de Hyper-V-serverfunctie wordt uitgevoerd.

Bandbreedtebeheer is niet de enige actie die u kunt opgeven in een QoS-beleid. U kunt bijvoorbeeld prioriteiten en labels instellen voor verkeer, zodat QoS over het hele datacenter wordt afgedwongen.

Vorige versies van Windows ondersteunen prioriteitslabels in de IP-header van een netwerkpakket. De prioriteitsbits worden ook wel Differentiation Service Code Point (DSCP) genoemd. In Windows Server 2012 is ondersteuning van 802.1p-labels toegevoegd. 802.1p is een 3-bits prioriteitswaarde in laag 2 van het Ethernet-frame. Daarom wordt het toegepast op niet-IP-pakketten zoals RDMA via Ethernet.

Datatransportbesturing op basis van prioriteiten

Werkbelastingen, zoals RDMA, vereisen transport zonder verlies. Als RDMA rechtstreeks boven op Ethernet is gebouwd, wat ook wel RDMA over Converged Ethernet (ROCE) wordt genoemd, moet het Ethernet-transport zonder verlies zijn. Van oudsher is link-level datatransportbesturing, die vertrouwt op het 802.3 Pause-frame, een oplossing. Link-level datatransportbesturing veroorzaakt echter problemen, bijvoorbeeld doordat het eerste pakket wordt geblokkeerd.

Dit probleem wordt opgelost door datatransportbesturing op basis van prioriteiten (PFC), een standaard die is gedefinieerd door de DCB-werkgroep van het Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE). In Windows Server 2012 kunt u PFC inschakelen mits dit wordt ondersteund door een netwerkinterfacekaart. Als PFC is ingeschakeld voor ROCE aan beide uiteinden van een Ethernet-koppeling, wordt alleen de virtuele koppeling die is aangewezen voor ROCE, wat wordt aangegeven met een prioriteitswaarde, een koppeling zonder verlies. Andere werkbelastingen op dezelfde fysieke koppeling hebben dan niet te lijden onder blokkering van het eerste pakket.

Op beleid gebaseerde QoS en Hyper-V QoS

QoS in Windows Server® 2012 is ontworpen om netwerkbeheerders te helpen het netwerkverkeer in het fysieke netwerk en in het virtuele netwerk te beheren. Op beleid gebaseerde QoS is ontworpen om verkeer in het fysieke netwerk te beheren. Met een nieuwe functionaliteit in QoS, Hyper-V QoS genoemd, kunt u verkeer in het virtuele netwerk beheren.

Op beleid gebaseerde QoS

U kunt op beleid gebaseerde QoS gebruiken om netwerkverkeer in het fysieke netwerk te beheren. Met op beleid gebaseerde QoS kunt u regeling van de netwerkbandbreedte opgeven op basis van het toepassingstype, gebruikers en computers. U kunt op beleid gebaseerde QoS gebruiken om verkeer te beheren om zo de bandbreedte kosten te beperken, te onderhandelen over serviceniveaus met bandbreedteproviders of bedrijfsafdelingen en een betere ervaring voor de eindgebruikers te bieden. Omdat op beleid gebaseerde QoS is ingebouwd in Groepsbeleid, maakt het deel uit van uw bestaande beheerinfrastructuur en is het daarom een oplossing die kostenbesparend kan worden geïmplementeerd.

Op beleid gebaseerde QoS biedt de volgende mogelijkheden:

  • Een minimale bandbreedte afdwingen voor netwerkverkeer dat wordt geïdentificeerd met een 5-tuple verkeersfilter.

    Notitie

    5-tuple is een term op het gebied van computernetwerken die een set van vijf verschillende waarden beschrijft waaruit een TCP/IP-verbinding (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) bestaat.

  • Configureren, opvragen of weergeven van QoS-beleid dat de minimale en maximale bandbreedte en 802.1p- of DSCP-markering (Differentiated Services Code Point) voor gefilterde pakketten afdwingt via WMI en PowerShell.

    Notitie

    • DSCP is een veld in een IPv4- of IPv6-header in computernetwerken.

    • 802.1p is een IEEE-specificatie (Institute of Electrical and Electronics Engineers) waarmee Layer 2-switches prioritering van verkeer en dynamische multicast-filtering kunnen uitvoeren.

  • Groepsbeleid-editors gebruiken om eQoS-beleid (Extended Quality of Service) te configureren om pakketten met een 802.1p-waarde te labelen.

  • Lokaal QoS-beleid configureren op computers die niet zijn gekoppeld aan een domein.

Zie Op beleid gebaseerde Quality of Service (QoS) voor meer informatie.

Hyper-V QoS

U kunt Hyper-V QoS gebruiken om netwerkverkeer in het virtuele netwerk te beheren. In Windows Server® 2012 bevat QoS nieuwe functies voor bandbreedtebeheer waarmee cloudhostingproviders en ondernemingen services kunnen aanbieden die voorspelbare netwerkprestaties leveren aan virtuele machines op een server die de Hyper-V-serverfunctie vervult. Hyper-V QoS ondersteunt het beheer van toegestane boven- en ondergrenzen voor de bandbreedte. Deze worden gewoonlijk aangeduid als de maximumbandbreedte en de minimumbandbreedte.

In gehoste omgevingen kunt u met Hyper-V QoS specifieke prestatieniveaus garanderen op basis van de serviceovereenkomsten (SLA's) die u met uw klanten hebt gesloten. Met Hyper-V QoS kunt u ervoor zorgen dat uw klanten geen last hebben van andere klanten in hun gedeelde infrastructuur, die computer-, opslag- en netwerkbronnen kan omvatten.

Daarnaast kunnen ondernemingsnetwerken ook een vergelijkbare functionaliteit vereisen. Als u Hyper-V QoS in uw bedrijf gebruikt, kunt u meerdere toepassingsservers op basis van een virtuele machine uitvoeren op een hostserver waarop Hyper-V wordt uitgevoerd en er daarbij op vertrouwen dat elke toepassingsserver voorspelbare prestaties levert.

Hyper-V QoS biedt de volgende mogelijkheden:

  • Minimale bandbreedte en maximale bandbreedte voor netwerkverkeer afdwingen. Deze wordt geïdentificeerd door een poortnummer van een virtuele switch in Hyper-V.

  • Minimale bandbreedte en maximale bandbreedte per virtuele switchpoort in Hyper-V configureren met behulp van PowerShell-cmdlets of Windows Management Instrumentation (WMI).

  • Meerdere virtuele netwerkadapters in Hyper-V configureren en QoS op elke virtuele netwerkadapter afzonderlijk opgeven.

Hyper-V QoS in Windows Server 2012 kan ook hardware gebruiken die compatibel is met Datacenter Bridging (DCB) om meerdere typen netwerkverkeer op één netwerkadapter te laten samenkomen, met een gegarandeerd serviceniveau voor elk type verkeer. Met Windows PowerShell kunt u deze nieuwe functies handmatig configureren of automatiseren met behulp van een script voor het beheren van een groep servers, ongeacht of ze zijn gekoppeld aan een domein.