第3部: ソケットトラフィックの優先順位付けとQoS

この記事では、カトQoSエンジンの作動方法を説明し、ネットワーク帯域幅の利用を大幅に改善し、ネットワーク性能の最適化に役立ちます。

帯域幅を管理するためのカトQoS

カト管理アプリケーションでは、BW管理プロファイルを使用して、異なるトラフィック種類のQoS優先順位を設定します。各プロファイルには、QoSの優先順位とトラフィック帯域幅制限が含まれています。その後、BW管理プロファイルをネットワールールに割り当て、特定の種類のトラフィックに優先順位を付けることができます。

優先値は2から255の間で設定でき、0と1はカト管理トラフィック用に予約されており、255は最も低い優先順位として予約されています。帯域幅プロファイルを優先順位P10で設定した場合、一致するトラフィックは優先順位P20のトラフィックよりも高い優先度を持ちます。異なるアプリケーションに異なる優先順位を提供し、トラフィックのこの種類に必要な性能を達成できます。より重要なトラフィックには低い優先値を割り当てることをお勧めします。例えば、VoIPトラフィックがRDPよりもアカウントにとって重要であれば、VoIPネットワールールにRDPルールよりも高い優先順位を付けてください。

注意: アカウントのリモートポートフォワーディング(RPF)を設定した場合、RPFトラフィックは優先順位255で自動的に割り当てられます。 RPFの詳細については、アカウントのリモートポートフォワーディングの構成を参照してください。

カトによるBW管理ポリシーに基づくトラフィック送信方法

カトネットワークスは標準的なトラフィックシェーピング技術を使用して、アップロードとダウンロードの平均レートを制御し、ネットワーク性能を最適化します。

以下の図は、QoSエンジンが異なるトラフィック種類に優先順位を割り当てる方法を示しています。

BW管理アルゴリズムの実装

カトはリーキーバケットアルゴリズムを利用して帯域幅とバースティネスの制限を測定します。リーキーバケットをトラフィックシェーパーとして実装することで、着信パケット率が送信率より高い場合、ネットワーク輻輳のように、パケットはキューに入り、キューが満杯になると破棄されます。パケットが送信されると、キューからFIFOで削除され、新しいパケットがキューに入ることができます。

舞台裏 - トラフィックが優先順位に基づいて送信される方法

リーキーバケットアルゴリズムはトラフィック料金を測定し、バケットが満杯になったときを識別します。これらのメトリックを用いて、水がバケットを満たす例に基づき、優先順位付きトラフィックを送信します:

平均率 - 実際のBW制限。時計のティックごとにバケットから漏れる水の速度。
バースト容量 - バケットのサイズ。バケットがパケットを破棄し始める前に運ぶことができる水の総量。
バースト率 – トラフィックバースト中に水がバケットに入る速度。バースト率は制限されていないため、任意のバーストがバケットに入ることができます。

バケットが満杯でなければ、すべてのパケットは送信されます。しかし、バケットの優先順位が満杯の時、新しい優先順位パケットはキューに入り、破棄される可能性があります。各優先順位は異なるキューがあり、パケットは優先順位に応じてFIFOで送信されます。すべてのキューが満杯の場合、優先順位に関係なくすべてのパケットが破棄されます。

しかし、カトは大量のパケットを破棄しないように加重ランダム早期検出(WRED)を実装します。 TCPトラフィックの場合、カトは ACKパケットではなくデータパケットを破棄して送信者の輻輳アルゴリズムをトリガーします。その結果、送信者はパケット送信率を削減します。

優先キューからのトラフィックの送信方法

ソケットは、優先キューからパケットを2回にわたり送信します。ハードリミットイテレーションとベストエフォートイテレーションです。トラフィックシェーパーは、まず設定されたBW制限に従ってパケットを送信し、その後残りのパケットを送信するために最善を尽くします。毎秒1ミリ秒のティックの間に、両方のイテレーションを実行します:

ハードリミットイテレーション – このイテレーションでは、より高い優先順位から低い優先順位に向けて各キューを評価します。各優先キューに対して、ソケットは設定されたQoS制限に従ってパケットを送信します。このイテレーション中にリンクの合計BW制限が超えた場合は、ソケットはパケットの送信を停止します。
ベストエフォートイテレーション – ハードリミットイテレーションで送信されたパケットが合計帯域幅制限を超えない場合、このイテレーションでは再び各キューを評価します。より高い優先順位から低い優先順位に向けて、残りのパケットを送信します。目的は、リンクの全帯域幅を過剰に使用せずに活用することです。

トラフィックシェーパーのイテレーション例

このセクションでは、カトQoSエンジンがトラフィックキュー内でパケットに優先順位を付ける方法の例を示します。

パケットを含む5つの優先キュー

上の図は、ソケットがイテレーションを開始する前の5つの優先キューにおけるパケットを示しています。

QoS - ハードリミットイテレーション

この図は、最初のイテレーションであるハードリミットイテレーションを示しています。 P10、P20、P30、P40、そして最後にP255から始めます。各キューでの利用可能な帯域幅は、P10キューから2パケット、P20から1パケット、P30から1パケット、P40から2パケット、P255キューから1パケットです。

QoS - ベストエフォートイテレーション

この図は、第二のイテレーションであるベストエフォートイテレーションを示しています。このイテレーションでは、P10から3パケット、次にP20、P30、P40、そして最後にP255から1パケットずつ送信されました。この場合、利用可能なすべての帯域幅が使用され、P255キューの1つのパケットは次のティックに残ります。続いて、新しいパケットがキューに到着し、アルゴリズムは2つのイテレーションを再び実行し、残りのパケットを送信します。