Quality of Service – Fluch oder Segen?

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Wer von Ihnen ist nicht schon einmal mit der Forderung konfrontiert gewesen, im Netzwerk Quality of Service (QoS) einzuführen? Meist wird diese Forderung im Zusammenhang mit der Beschaffung einer neuen Telefonanlage auf Basis von VoIP gestellt. Es scheint, als sei das Netzwerk nur unter dieser Bedingung „VoIP-ready“. In der Praxis ist allerdings zuweilen das Gegenteil der Fall, wie ich anlässlich verschiedener Fehlersuche-Einsätze feststellen musste.

Wie sieht eine typische Konfiguration aus, mit der man im Netzwerk die Dienste-Güte, also QoS sicherstellt? Die Hersteller von Switches und Routern veröffentlichen hierzu zahlreiche Beispiele, die im Prinzip alle auf drei Säulen ruhen:

Wenn Datenpakete von einem Endgerät (Telefon, PC, Server) in das Netzwerk gelangen, erfolgt zunächst eine Klassifizierung. Das Endgerät oder ein Filter an der Netzkomponente bestimmt, welcher Dienste-Klasse das Paket angehört. Es wird entsprechend markiert, zumeist im IP Header mit einem Differentiated Services Code Point (DSCP). Typische Wertesind „Expedited Forwarding“ (EF), „Assured Forwarding“ in verschiedenen Ausprägungen (AFxx) oder „Default“.

Die Netzkomponente (Switch, Router) ordnet nun die Pakete anhand ihrer Markierung in eine Warteschlange (Queue) ein. Die einfachste Variante besteht aus einer „Priority Queue“, die quasi als Überholspur an der „Default Queue“ vorbeiführt. Pakete der Default Queue können nur gesendet werden, wenn die Priority Queue leer ist. Komplexere Vorschläge verwenden mehrere Queues, die unterschiedlich oft abgefragt werden.

Die dritte Säule der QoS-Konfigurationen ist häufig eine Art Polizist („Policer“), der darüber wacht, dass Datenverkehr bestimmter Klassen bestimmte Grenzwerte einhält. Der Policer kann z.B. dafür sorgen, dass Verkehr in der Priority Queue den übrigen Verkehr nicht vollständig lahmlegt. Er tut das, indem er entweder Pakete verwirft oder diese in eine Warteschlange sehr niedriger Priorität schickt, die manchmal auch „Lumpensammler“ (Scavenger) genannt wird.

So weit so gut. Wo liegen nun die Probleme in der Praxis? Erstens: Die Markierung der Pakete erfolgt zuweilen nicht wie mit dem Betreiber der Anwendung vereinbart. Die Telefone eines namhaften Herstellers markierten während einer meiner Messungen die Pakete nicht mit „EF“, sondern mit einem anderen DSCP-Wert. Diese Pakete wurden aber vom Policer in die Lumpensammler-Klasse gesteckt, was massive Qualitätsprobleme machte.

Zweitens: Viele Switches besitzen einen festgelegten Pufferspeicher pro Port, der auf die verschiedenen Warteschlangen aufgeteilt wird. In einem Fall war die für Video-Anwendungen zur Verfügung stehende Warteschlange kürzer als die von dieser Anwendung typischerweise ausgesandten Datagramme. Die Folge: Paketverluste mit entsprechenden Qualitätseinbußen. Man höre und staune: Der Hersteller eines professionellen Systems für den Videoschnitt empfiehlt Switch-Konfigurationen völlig ohne QoS, weil andernfalls die Warteschlangen der am Markt verfügbaren Switches zu kurz werden!

Drittens: Der Policer verwirft im Zweifelsfall Pakete, ohne dass die Anwendung davon etwas weiß. Anders ausgedrückt: QoS-Konfigurationen können nur dann erfolgreich sein, wenn die Anwendung darauf abgestimmt ist. Eine Anwendung muss also z.B. wissen, welche Bandbreite „ihre“ Warteschlange aufnehmen kann und selber dafür sorgen, dass diese nicht überschritten wird. Nur so können Fehlfunktionen vermieden und durch sinnvolle Fehlermeldungen ersetzt werden. Telefonanlagen z.B. können dem Anwender mitteilen, dass gerade keine ausreichende Bandbreite für den Aufbau des Gesprächs zur Verfügung steht.

Fazit: QoS-Konfigurationen im Netz werden nur dann zum Segen, wenn sie gut durchdacht und vor allem fehlerlos sind. Selbst Fachleute (mich eingeschlossen) überblicken die Vorgänge in Warteschlangen meist nur unzureichend. Und das Ziel einer Abstimmung des Netzes auf die Anwendung und umgekehrt erscheint mir in der Praxis oft nicht erreichbar zu sein. Hier ist ein einfaches Netz, das Pakete „Best Effort“ weiterleitet, allemal besser. Und das gilt nicht nur für das LAN. So gibt es inzwischen Codecs für die Bild- und Tonübertragung, die sich mit Hilfe von Regelmechanismen sogar optimal auf das „QoS-lose“ Internet einstellen. Die Anwendung wird zum Segen – ohne QoS. Vorbildlich!

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