[ccnp encor] Quản lý nghẽn traffic trong mạng (QoS) -

Anh em kỹ sư mạng chắc hẳn từng gặp cảnh: lưu lượng đổ vào thiết bị thì ào ạt, nhưng băng thông ra lại nhỏ hơn. Đây chính là tắc nghẽn (congestion) – và nếu không có cơ chế xử lý, thì packet sẽ bị drop, gây ảnh hưởng ngay đến ứng dụng, đặc biệt là voice, video, giao dịch thời gian thực.

1. Khái niệm cơ bản

• Queuing (xếp hàng): Lưu tạm packet trong buffer khi có tắc nghẽn.

• Scheduling (lập lịch): Chọn gói nào ra cổng trước. Scheduling vẫn hoạt động ngay cả khi không có tắc nghẽn.

2. Các thuật toán lập lịch (scheduling algorithms)

• Strict Priority (PQ – Priority Queuing): Luôn ưu tiên hàng cao nhất. Nhược điểm: các hàng thấp có thể bị starvation (bị bỏ đói).
  Ví dụ: Nếu có một hàng voice chiếm dụng liên tục, thì FTP hoặc web có thể gần như không bao giờ được xử lý.

• Round Robin (CQ – Custom Queuing): Lần lượt phục vụ từng hàng theo vòng tròn. Tránh starvation, nhưng voice/video có thể bị delay quá mức.

• Weighted Fair Queuing (WFQ): Các hàng được gán trọng số khác nhau. Hàng có trọng số cao được phục vụ nhiều hơn. Cân bằng công bằng hơn, nhưng không có guarantee tuyệt đối cho từng flow.

3. Các cơ chế hàng đợi cổ điển

• FIFO (First In, First Out): Đơn giản, ai đến trước đi trước. Không phù hợp cho ứng dụng real-time.

• PQ (Priority Queuing): 4 hàng, strict priority. Có nguy cơ starvation.

• CQ (Custom Queuing): 16 hàng, round-robin, có guarantee nhưng không ưu tiên real-time.

• WFQ: Chia băng thông cho mỗi flow. Công bằng, nhưng không bảo đảm cho từng ứng dụng cụ thể.

4. Các cơ chế hiện đại (Cisco QoS)

• CBWFQ (Class-Based WFQ): Cho phép định nghĩa class, gán băng thông đảm bảo cho mỗi class. Phù hợp data traffic, nhưng không bảo đảm độ trễ → không hợp cho voice/video.

• LLQ (Low Latency Queuing): Chính là CBWFQ + strict priority queue. Vừa đảm bảo băng thông cho data, vừa đảm bảo độ trễ thấp cho real-time traffic. Đây là cơ chế Cisco khuyến nghị cho voice + video + data.

Ví dụ thực tế:

• Trong mạng doanh nghiệp có hệ thống VoIP + Camera IP + ERP + Internet, ta dùng LLQ để: