Quality of Service (QoS) Overview

적용 대상: Windows Server 2012

QoS는 네트워크 트래픽을 비용 효율적으로 관리하고 엔터프라이즈 환경, 소규모 사무실 및 홈 네트워킹 환경에서 사용자 환경을 향상시키는 기능을 제공하는 기술 집합입니다.

이 문서에서는 Windows Server® 2012의 QoS(서비스 품질)에 대해 소개합니다.

QoS 기능

QoS 기술을 사용하면 네트워크 대역폭을 측정하고, 바뀌는 네트워크 조건(예: 대역폭의 정체 또는 가용성)을 감지하고, 네트워크 트래픽의 우선 순위를 정하거나 제한하여 워크로드 또는 응용 프로그램의 서비스 요구 사항을 충족할 수 있습니다. 예를 들어 QoS를 사용하여 대기 시간의 영향을 많이 받는 응용 프로그램(예: 음성 또는 비디오 스트리밍)에 대한 트래픽의 우선 순위를 지정하고 대기 시간의 영향을 받지 않는 트래픽(예: 대량 데이터 전송)으로 인한 영향을 제어할 수 있습니다.

QoS는 다음과 같은 기능을 제공합니다.

• 대역폭 관리

• 분류 및 태그 지정

• 우선 순위 기반 흐름 제어

• 정책 기반 QoS 및 Hyper-V QoS

이러한 기능에 대한 정보는 다음 섹션에 제공됩니다.

대역폭 관리

Windows Server 2012의 QoS와 마찬가지로 이전 버전의 QoS에서 최대 대역폭은 워크로드에 대해 절대 최대값(제한 속도)을 설정하는 기능입니다.Windows Server 2012에서는 최소 대역폭을 도입했습니다.

최소 대역폭을 사용하면 네트워크 정체가 없는 환경의 워크로드까지 더 높은 대역폭 사용률을 그대로 허용하다가 네트워크 정체가 발생할 때 워크로드에 대한 지정된 수준의 서비스가 제공됩니다. 여러 워크로드가 하나의 네트워크 어댑터를 통해 외부 네트워크에 액세스하기 위해 경쟁할 때 컴퓨터 시스템에서 네트워크 정체가 발생합니다.

네트워크 어댑터의 용량은 제한되어 있기 때문에 전체 워크로드가 해당 용량을 초과하는 경우 각 워크로드의 네트워크 처리량은 비결정적 상태가 됩니다. 최소 대역폭을 사용하면 경쟁하는 응용 프로그램이 대역폭을 공유하는 방법을 정의할 수 있습니다.

예를 들어 Hyper-V 서버 역할을 하는 컴퓨터에 10GB NIC를 공유하는 저장소, 실시간 마이그레이션 및 클러스터가 있을 수 있습니다. 저장소, 실시간 마이그레이션 및 클러스터에 각각 50, 30, 20 가중치를 할당하는 경우 NIC가 정체될 때 각각 해당하는 대역폭을 받습니다.

최소 대역폭 및 최대 대역폭 모두를 사용하면 각 워크로드에 대해 예측 가능한 네트워크 처리량을 적용할 수 있습니다. 관리자의 관점에서 볼 때 둘 간의 주요 차이점은 네트워크 리소스를 활용하는 방법입니다.

네트워크 리소스 사용률

워크로드에 대해 최대 대역폭을 설정하면 시스템에 네트워크 대역폭을 사용하는 다른 워크로드가 없더라도 워크로드는 최대값을 절대로 초과할 수 없습니다. 워크로드에 대해 최소 대역폭을 설정하면 네트워크 정체가 발생할 때까지 워크로드는 가능한 많은 대역폭을 사용할 수 있습니다. 앞의 예처럼 실시간 마이그레이션이 발생하지 않는 경우 저장소 및 클러스터 워크로드 모두 미리 정의된 해당 네트워크 대역폭을 초과할 수 있습니다.

특정 시나리오의 요구 사항에 근거하여 최대 대역폭, 최소 대역폭 또는 두 가지 모두를 사용할 수 있습니다. 예를 들어 호스트된 VM이 사용 가능한 모든 인터넷 대역폭을 예기치 않게 사용하는 것을 막기 위해 공용 호스팅 서비스 공급자가 VM에 QoS 최대 대역폭을 설정할 수 있습니다. 반대로 데이터 센터 내의 Hyper-V 서버 역할을 하는 컴퓨터에서 대역폭 사용률을 최대화하기 위해 서버에 최소 대역폭을 설정할 수 있습니다.

SMB 다이렉트(서버 메시지 블록 다이렉트) 및 DCB(데이터 센터 브리징).

최소 대역폭 및 최대 대역폭은 QoS 패킷 스케줄러에 의해 적용되며 Windows Server 네트워킹 스택을 통해 이동하는 트래픽으로 잘 작동합니다.

하지만 네트워킹 스택을 바이패스하는 네트워크 트래픽이 있습니다. 가장 주목할 만한 예가 RDMA(원격 직접 메모리 액세스)에서 빌드되는 Windows Server 2012 기능인 SMB 다이렉트(서버 메시지 블록 다이렉트)입니다. SMB 다이렉트는 SMB 트래픽을 RDMA 가능 NIC에 직접 오프로드하여 네트워킹에 소요되는 대기 시간 및 CPU 주기 수를 줄입니다. SMB 다이렉트는 NIC 하드웨어에 다른 네트워크 트래픽으로 대역폭에 대해 여전히 경쟁하기 때문에 선택되지 않은 상태로 두면 특정 네트워크 트래픽이 다른 네트워크 트래픽에 영향을 주거나 대역폭을 독점할 수 있습니다.

이 문제를 해결하기 위해 DCB(데이터 센터 브리징)를 사용할 수 있습니다. DCB는 네트워크 어댑터의 일부 NIC 공급업체에서 구현됩니다. DCB는 최소 대역폭과 유사한 방식으로 작동하여 오프로드 여부와 관계 없이 각 트래픽 클래스에 대역폭 할당이 있습니다. 그래서 네트워크 정체가 발생하는 경우 각 클래스는 해당 몫을 얻고, 그렇지 않은 경우에는 각 클래스가 사용 가능한 만큼 대역폭을 얻게 됩니다.

분류 및 태그 지정

워크로드의 대역폭을 관리하려면 QoS 패킷 스케줄러 또는 DCB 가능 NIC가 작동할 수 있도록 워크로드를 분류하거나 필터링해야 합니다. Windows에는 정교한 트래픽 분류 기능이 있습니다. 5 튜플, 사용자 유형 또는 URI에 따라 분류될 수 있습니다.Windows Server 2012는 Windows PowerShell의 기본 제공 필터를 호출하여 가장 일반적인 워크로드 몇 가지를 분류할 수 있도록 관리 작업을 간소화합니다. 다음 표에서 이러한 기본 제공 필터를 나열합니다.

대역폭 관리가 QoS 정책에서 지정할 수 있는 유일한 동작은 아닙니다. 예를 들어 QoS가 데이터 센터의 끝에서 끝까지 적용되도록 트래픽의 우선 순위를 지정하고 태그를 지정할 수 있습니다.

이전 버전의 Windows는 네트워크 패킷의 IP 헤더에 우선 순위 태그 지정을 지원합니다. 우선 순위 비트는 DSCP(Differentiation Service Code Point)라고 합니다.Windows Server 2012에는 802.1p 태그 지정의 지원이 추가되었습니다. 802.1p는 계층 2 이더넷 프레임의 3비트 우선 순위 값입니다. 따라서 이더넷상에서 RDMA와 같은 비 IP 패킷에 적용됩니다.

우선 순위 기반 흐름 제어

RDMA 같은 워크로드는 무손실 전송이 필요합니다. RDMA가 ROCE(RDMA over Converged Ethernet)라는 Ethernet 위에 직접 구축된 경우 이더넷 전송은 손실이 없어야 합니다. 일반적으로 802.3 일시 중지 프레임을 필요로 하는 링크 수준 흐름 제어가 해결책입니다. 하지만 링크 수준 흐름 제어에는 HOL(Head of Line) 차단 같은 문제가 발생합니다.

이 문제는 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) DCB 작업 그룹에서 정의한 하나의 표준인 PFC(Priority based Flow Control)에서 해결되었습니다.Windows Server 2012를 통해 NIC에서 지원하는 PFC를 사용할 수 있습니다. PFC가 이더넷 링크의 양 끝에서 ROCE에 대해 사용하도록 설정된 경우 ROCE에 대해 지정된 가상 링크(우선 순위 값으로 표시됨)만 손실이 없게 되고 동일한 물리적 링크의 다른 워크로드에서는 HOL(Head of Line) 차단이 발생하지 않습니다.

정책 기반 QoS 및 Hyper-V QoS

네트워크 관리자 측면에서 볼 때 Windows Server® 2012의 QoS는 실제 네트워크와 가상 네트워크의 네트워크 트래픽을 관리할 수 있도록 설계되었습니다. 정책 기반 QoS는 실제 네트워크에서 트래픽을 관리할 수 있고, Hyper-V QoS라는 새로운 QoS 기능을 사용하면 가상 네트워크에서 트래픽을 관리할 수 있습니다.

정책 기반 QoS

정책 기반 QoS를 사용하여 실제 네트워크에서 네트워크 트래픽을 관리할 수 있습니다. 정책 기반 QoS를 사용하면 응용 프로그램 유형, 사용자 및 컴퓨터를 기반으로 네트워크 대역폭 제어를 지정할 수 있습니다. 정책 기반 QoS를 통해 트래픽을 관리하면 대역폭 비용을 제어하고, 대역폭 공급자 또는 업무 부서와 서비스 수준을 협상하며, 보다 효율적인 최종 사용자 환경을 제공할 수 있습니다. 정책 기반 QoS는 그룹 정책에 기본적으로 제공되기 때문에 기존 관리 인프라에도 포함되어 있어서 비용 효율적인 솔루션으로 구현할 수 있습니다.

정책 기반 QoS는 다음 기능을 제공합니다.

• 5 튜플 트래픽 필터에 의해 식별되는 트래픽 흐름에 대해 최소 대역폭을 적용합니다.

  참고

  5 튜플은 TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol) 연결을 구성하는 5개의 서로 다른 값 집합을 설명하는 컴퓨터 네트워킹에서 사용되는 용어입니다.

• QoS 정책 구성/쿼리 또는 확인. QoS 정책은 WMI 및 PowerShell을 통해 필터링된 패킷에 802.1p 또는 DSCP(Differentiated Services Code Point) 표시와 최소/최대 대역폭을 적용합니다.

  참고

  • DSCP는 컴퓨터 네트워킹에서 IPv4 또는 IPv6 헤더의 필드입니다.

  • 802.1p는 계층 2 스위치가 트래픽 우선 순위 지정 및 동적 멀티캐스트 필터링을 수행할 수 있도록 하는 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 사양입니다.

• 그룹 정책 편집기를 사용하여 802.1p 값으로 패킷에 태그를 지정하도록 eQoS(확장 서비스 품질) 정책을 구성합니다.

• 도메인에 가입되지 않은 컴퓨터에 대한 로컬 QoS 정책 구성

자세한 내용은 정책 기반 QoS(서비스 품질)를 참조하세요.

Hyper-V QoS

Hyper-V QoS를 사용하여 가상 네트워크에서 네트워크 트래픽을 관리할 수 있습니다.Windows Server® 2012의 QoS에는 클라우드 호스팅 제공자 및 기업이 Hyper-V 서버 역할을 하는 서버의 가상 컴퓨터에 예측 가능한 네트워크 성능의 서비스를 제공할 수 있는 새로운 대역폭 관리 기능이 포함되어 있습니다. Hyper-V QoS를 통해 사용자가 허용하는 대역폭 제한 및 허용되는 네트워크 하한(보통 최대 대역폭 및 최소 대역폭으로 지칭함)을 관리할 수 있습니다.

호스트된 환경에서 Hyper-V QoS를 사용하면 고객과 합의한 SLA(서비스 수준 계약)에 따라 특정 성능 수준을 보장할 수 있습니다. Hyper-V QoS를 사용하면 고객이 인프라를 공유하는 다른 고객에 의해 영향을 받거나 손상되지 않습니다. 여기에는 컴퓨팅, 저장소 및 네트워크 리소스가 포함될 수 있습니다.

또한 엔터프라이즈 네트워크가 비슷한 기능을 필요로 할 수 있습니다. 엔터프라이즈에서 Hyper-V QoS를 사용하여 Hyper-V를 실행하는 호스트 서버에서 여러 가상 컴퓨터 기반 응용 프로그램 서버를 실행할 수 있고 각 응용 프로그램 서버가 예측 가능한 성능을 제공한다는 것을 확신할 수 있습니다.

Hyper-V QoS는 다음을 수행할 수 있는 기능을 제공합니다.

• Hyper-V 가상 스위치 포트 번호로 식별되는 트래픽 흐름에 대한 최소 대역폭 및 최대 대역폭을 강제 적용합니다.

• PowerShell cmdlet 또는 WMI(Windows Management Instrumentation)를 사용하여 Hyper-V 가상 스위치 포트별로 최소 대역폭 및 최대 대역폭을 구성합니다.

• Hyper-V에서 여러 가상 네트워크 어댑터를 구성하고 각 가상 네트워크 어댑터에서 개별적으로 QoS를 지정합니다.

또한 Windows Server 2012 Hyper-V QoS는 DCB(데이터 센터 브리징)와 호환되는 하드웨어를 사용하여 다양한 유형의 네트워크 트래픽을 각 유형의 트래픽에 제공된 서비스의 보장된 수준으로 단일 네트워크 어댑터에 모이게 합니다. Windows PowerShell을 사용하면 이러한 새 기능을 수동으로 구성하거나 스크립트에서 자동화를 설정하여 서버의 도메인 가입 여부에 관계없이 서버 그룹을 관리할 수 있습니다.