Descrição Geral de Quality of Service (QoS)

Aplica-se a: Windows Server 2012

QoS é um conjunto de tecnologias que lhe fornecer a capacidade para gerir de forma rentável o tráfego de rede e para melhorar as experiências do utilizador em ambientes empresariais, em escritórios de pequenas dimensões e ainda em ambientes de rede doméstica.

Este artigo fornece informações introdutórias sobre Quality of Service (QoS) no Windows Server® 2012.

Funcionalidades de QoS

As tecnologias QoS permitem-lhe cumprir os requisitos de serviço de uma carga de trabalho ou de uma aplicação ao medir a largura de banda, detetar condições de rede variáveis (tais como congestionamento ou disponibilidade da largura de banda) e atribuir prioridades (ou limitações) ao tráfego de rede. Pode utilizar o QoS para, por exemplo, dar prioridade ao tráfego de aplicações sensíveis à latência (como voz ou vídeo) e para controlar o impacto do tráfego insensível à latência (como as transferências de dados em massa).

QoS fornece as seguintes funcionalidades.

• Gestão de largura de banda

• Classificação e etiquetagem

• Controlo de fluxo com base em prioridade

• QoS baseado em Políticas e QoS de Hyper-V

Informações sobre estas funcionalidades são fornecidas nas seguintes secções.

Gestão de largura de banda

Em versões anteriores do QoS, tal como QoS no Windows Server 2012, a Largura de Banda Máxima é uma funcionalidade que define um limite absoluto - uma taxa de limitação - para uma carga de trabalho.Windows Server 2012 apresenta 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, contudo permite uma utilização da largura de banda superior por esta carga de trabalho em circunstâncias em que não existe qualquer congestionamento de rede. O congestionamento rede ocorre num sistema informático quando várias cargas de trabalho competem para ter acesso a uma rede externa através de uma placa de rede.

Uma vez que a capacidade de qualquer placa de rede é limitada, quando a soma das cargas de trabalho excede essa capacidade, o débito de rede de cada carga de trabalho fica não determinístico. Com a Largura de Banda Mínima, pode definir a forma como a largura de banda é partilhada pelas aplicações concorrentes.

Por exemplo, poderá ter o Armazenamento, a Migração em Direto e Cluster a partilhar uma NIC de 10 GB num computador que está a executar a função de servidor de Hyper-V. Se atribuir um valor de 50, 30 e 20 ao Armazenamento, à Migração em Direto e ao Cluster, respetivamente, estes recebem partilhas correspondentes de largura de banda quando a NIC está congestionada.

Tanto a Largura de Banda Mínimo como a Largura de Banda Máxima permitem-lhe impor débito previsível de rede para cada carga de trabalho. Do ponto de vista de um administrador, a principal diferença entre as duas é a forma como utilizam os recursos de rede.

Utilização de recursos de rede

Quando a Largura de Banda Máxima está 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 a utilizar a largura de banda de rede. Quando a Largura de Banda Mínima está definida para uma carga de trabalho, a carga de trabalho pode utilizar a maior quantidade de largura de banda possível - até ocorrer o congestionamento de rede. Utilizando o exemplo anterior, quando a Migração em Direto não está a ocorrer, as cargas de trabalho de Armazenamento e Cluster podem exceder as partilhas definidas de largura de banda de rede.

Pode optar por ativar a Largura de Banda Máximo, a Largura de Banda Mínima ou as duas, com base nos requisitos de um cenários específico. Por exemplo, para impedir que uma VM alojada utilize inesperadamente toda a lagura de banda disponível de Internet, o alojamento público pode impor uma definição de Largura de Banda Máxima da QoS na VM. Por outro lado, para maximizar a utilização da largura de banda em qualquer computador com a função de servidor de Hyper-V no datacenter, pode impor uma definição de largura de banda mínima no servidor.

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

A Largura de Banda Mínima e a Largura de Banda Máxima são impostas pelo Agendador de Pacotes QoS. Funcionam bem com tráfego que passa através da pilha de rede do Windows Server.

Mas há tráfego de rede que ignora a pilha de rede. O exemplo mais visível é o Server Message Block Direct (SMB Direto), uma funcionalidade do Windows Server 2012 que é criada no Acesso Remoto Direto à Memória (RDMA). SMB Direto descarrega o tráfego SMB diretamente para uma NIC preparada para RDMA para reduzir a latência e o número de ciclos de CPU que são gastos em redes. Porque SMB Direto ainda compete pela largura de banda com outro tráfego de rede no hardware NIC, um pode ter impacto ou mesmo prejudicar o outro se não forem selecionados.

Para resolver este problema, pode utilizar Data Center Bridging (DCB). DCB é implementado por alguns fornecedores NIC nas placas de rede. DCB funciona de forma semelhante À Largura de Banda Mínima: cada classe de tráfego, independentemente de estar ou não descarregada, tem uma alocação de largura de banda; no caso de congestionamento de rede, cada classe obtém a respetiva parte - caso contrário, cada classe obtém a maior quantidade de largura de banda que estiver disponível.

Classificação e etiquetagem

Antes de gerir a largura de banda para uma carga de trabalho, tem de classificar ou filtrar a carga de trabalho para que o Agendador de Pacotes QoS ou uma NIC preparada para DCB possa agir. O Windows tem capacidades avançadas de classificação de tráfego. A classificação pode ser baseada em 5-cadeias de identificação, tipo de utilizador ou URI.Windows Server 2012 simplifica a tarefa de gestão de modo a que possa invocar filtros incorporados no Windows PowerShell para classificar algumas das cargas de trabalho mais comuns. A tabela abaixo enumera estes filtros incorporados.

A Gestão de Largura de Banda não é a única ação que pode especificar numa política de QoS. Por exemplo, pode atribuir prioridades e marcar o tráfego de modo a que a QoS seja imposta ponto a ponto no centro de dados.

As versões anteriores do Windows suportam a etiquetagem de prioridade no cabeçalho IP de um pacote de rede. Os bits de prioridade são conhecidos como DSCP (Differentiation Service Code Point).Windows Server 2012 adiciona o suporte de etiquetagem 802.1p. 802.1p é um valor de prioridade de 3 bits na moldura de Ethernet de camada 2. Consequentemente, aplica-se aos pacotes não-IP, como RDMA sobre Ethernet.

Controlo de fluxo com base em prioridade

Cargas de trabalho, como RDMA, necessitam de transporte sem perdas. Se RDMA for criada sobre a Ethernet diretamente, que é conhecido como RDMA sobre Ethernet Converged (ROCE), o transporte de Ethernet tem de ser sem perdas. Tradicionalmente, o controlo de fluxo de nível de ligação, que depende da moldura de Pausa 802.3, é uma solução. Mas o controlo de fluxo de nível de ligação dá origem a problemas, como o bloqueio do cabeçalho da linha.

Este problema é resolvido pelo Controlo de Fluxo com base na Prioridade (PFC), que é um padrão definido pelo grupo de trabalho DCB do Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE).Windows Server 2012 permite-lhe ativar o PFC, desde que seja suportado por uma NIC. Quando o PFC estiver ativado para ROCE em ambas as extremidades de uma ligação de Ethernet, só a ligação virtual atribuída a ROCE, que está em falta por um valor de prioridade, é que fica sem perdas e as outras cargas de trabalho na mesma ligação física não sofrem do bloqueio do cabeçalho da linha.

QoS baseado em Políticas e QoS de Hyper-V

Para os administradores de rede, QoS no Windows Server® 2012 foi concebido para ajudar a gerir o tráfego de rede na rede física e na rede virtual. O QoS baseado em políticas foi concebido para gerir o tráfego na rede física. E uma nova funcionalidade do QoS, denominada QoS de Hyper-V, permite-lhe gerir o tráfego na rede virtual.

QoS baseado em políticas

Pode utilizar o QoS baseado em políticas para gerir o tráfego de rede na rede física. O QoS baseado em políticas permite-lhe especificar o controlo de largura de banda de rede, tendo por base o tipo de aplicação, os utilizadores e os computadores. Pode utilizar o QoS baseado em políticas para gerir o tráfego para ajudar os custos de largura de banda de controlo, negociar níveis de serviço com fornecedores de largura de banda ou departamentos de negócio e para oferecer melhor experiências ao utilizador final. Porque o QoS baseado em políticas está incorporado na Política de Grupo, faz parte da sua infraestrutura de gestão existente e, por conseguinte, é uma solução económica para implementar.

QoS baseado em políticas fornece a capacidade para:

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

  Nota

  5 cadeias de identificação é um termo utilizado na rede de computador que descreve um conjunto de cinco valores diferentes que compõem uma ligação TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol).

• Configurar e consultar ou visualizar políticas de QoS, que impõem uma largura de banda mínima e máxima e 802.1p ou marca de DSCP (Differentiated Services Code Point) em pacotes filtrados, através do WMI e PowerShell.

  Nota

  • DSCP é um campo num cabeçalho IPv4 ou IPv6 na rede de computador.

  • 802.1p é uma especificação do Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) que permite aos parâmetros de camada 2 efetuarem a priorização de tráfego e o filtro de multicast dinâmico.

• Utilize editores de Política de Grupo para configurar a política de Extended Quality of Service (eQoS) para pacotes de etiqueta com um valor de 802.1p.

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

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

QoS de Hyper-V

Pode utilizar o QoS de Hyper-V para gerir o tráfego de rede na rede virtual. No Windows Server® 2012, o QoS inclui novas funcionalidades de gestão de largura de banda que permitem às empresas e fornecedores de alojamento na nuvem prestar serviços que proporcionem um desempenho de rede previsível para máquinas virtuais num servidor com a função de servidor de Hyper-V. QoS de Hyper-V suporta a gestão de limites de largura de banda permitida para cima e para baixo, geralmente referida como largura de banda máxima e largura de banda mínima.

Em ambientes alojados, o QoS de Hyper-V permite-lhe assegurar níveis de desempenho específicos baseados nos contratos de nível de serviço (SLAs), os quais foram aceites pelos seus clientes. O QoS de Hyper-V ajuda a garantir que nenhum cliente é afetado ou fica comprometido por outros clientes na sua infraestrutura partilhada, que pode incluir recursos informáticos, de armazenamento e de rede.

Além disso, as redes empresariais poderão exigir uma funcionalidade semelhante. Ao utilizar QoS de Hyper-V da sua empresa, pode executar vários servidores de aplicação baseada na máquina virtual num servidor anfitrião que esteja a executar o Hyper-V e na qual tem confiança em como cada servidor de aplicação oferece um desempenho previsível.

O QoS de Hyper-V fornece a capacidade para:

• Aplicar largura de banda mínima e largura de banda máxima a um fluxo de tráfego, que é identificado por um número de porta de Comutador Virtual de Hyper-V.

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

• Configurar vários adaptadores de rede virtuais no Hyper-V e especificar QoS em cada um deles individualmente.

QoS de Hyper-V no Windows Server 2012 também pode utilizar o hardware que é compatível com o Data Center Bridging (DCB) para convergir vários tipos de tráfego de rede num adaptador de rede único com um nível de serviço fornecido para cada tipo de tráfego garantido. Com o Windows PowerShell, pode configurar manualmente estas novas funcionalidades ou ativar automatização num script para gerir um grupo de servidores, independentemente se estão associados a um domínio.