Queueing & Scheduling auf Catalyst: Shaping/Policing in der Praxis

In modernen Netzwerken, insbesondere in Campus-Infrastrukturen, ist eine effektive Steuerung des Netzwerkverkehrs entscheidend, um Engpässe zu vermeiden und die Performance zu optimieren. Shaping und Policing sind zwei Schlüsseltechniken, die dabei helfen, die Bandbreite zu kontrollieren und sicherzustellen, dass verschiedene Verkehrsarten entsprechend ihrer Priorität behandelt werden. Dieser Artikel geht auf die Implementierung und Nutzung von Queueing und Scheduling auf Catalyst-Switches ein und erklärt, wie Shaping und Policing in der Praxis verwendet werden können.

Was ist Queueing und Scheduling?

Queueing und Scheduling sind Mechanismen zur Verwaltung von Datenpaketen in einem Netzwerk. Sie regeln, wie Datenpakete in Warteschlangen abgelegt und bearbeitet werden, um die Netzwerkkapazität effizient zu nutzen. Scheduling sorgt dafür, dass Pakete je nach ihrer Priorität zeitgerecht weitergeleitet werden, während Queueing die Pakete entsprechend ihrer Priorität oder anderen Kriterien in Warteschlangen einteilt.

Shaping vs. Policing

• Shaping: Shaping bezieht sich auf das Anpassen der Geschwindigkeit, mit der Datenpakete das Netzwerk durchlaufen. Diese Technik wird verwendet, um den Datenfluss zu glätten und die Bandbreite gleichmäßig zu nutzen. Shaping wird oft verwendet, um Überlastungen zu vermeiden und die Qualität des Service zu verbessern.
• Policing: Policing ist der Prozess, bei dem Datenverkehr auf eine bestimmte Bandbreite begrenzt wird. Pakete, die über das festgelegte Limit hinausgehen, werden entweder verworfen oder in die Warteschlange gestellt. Policing wird eingesetzt, um den Traffic zu kontrollieren und sicherzustellen, dass keine Bandbreite überbeansprucht wird.

Shaping auf Catalyst Switches konfigurieren

Das Shaping auf Catalyst-Switches erfolgt durch die Konfiguration von Traffic-Shaping-Methoden, die eine gleichmäßige Verteilung des Netzwerkverkehrs ermöglichen. Dabei wird die Rate des Verkehrs auf den vorgesehenen Wert begrenzt, um Überlastungen zu verhindern und die Netzwerkperformance zu gewährleisten.

Shaping konfigurieren

Um Shaping auf einem Catalyst-Switch zu konfigurieren, müssen Sie den Befehl policy-map und class-map verwenden, um die Traffic-Klassen und die entsprechenden Bandbreitenlimits zu definieren.

class-map match-any HighPriority
  match access-group name high-priority-traffic
policy-map QoS-Policy
  class HighPriority
    shape average 1000000

In diesem Beispiel wird der Datenverkehr, der die Bedingungen der HighPriority-Klasse erfüllt, auf eine durchschnittliche Rate von 1 Mbps begrenzt.

Policing auf Catalyst Switches konfigurieren

Policing ermöglicht die Durchsetzung einer maximalen Bandbreite für bestimmten Traffic. Wenn der Verkehr dieses Limit überschreitet, werden die Pakete entweder verworfen oder die überschüssigen Pakete in eine niedrigere Prioritätswarteschlange verschoben.

Policing konfigurieren

Policing wird ebenfalls durch die Konfiguration von policy-map und class-map durchgeführt. Hier können Sie den maximalen Wert für den Datenverkehr angeben und festlegen, wie Überschreitungen behandelt werden.

class-map match-any LowPriority
  match access-group name low-priority-traffic
policy-map QoS-Policy
  class LowPriority
    police 5000000 1000000 2000000 conform-action transmit exceed-action drop

In diesem Beispiel wird der Datenverkehr der LowPriority-Klasse auf 5 Mbps begrenzt. Wenn der Verkehr dieses Limit überschreitet, wird der überschüssige Verkehr verworfen.

Verwendung von Queueing und Scheduling für Priorisierung

Die Konfiguration von Queueing-Mechanismen auf Catalyst-Switches ist entscheidend, um die Priorisierung von Datenverkehr zu gewährleisten. Hierbei kommen Methoden wie WFQ (Weighted Fair Queueing) und LLQ (Low Latency Queueing) zum Einsatz, um sicherzustellen, dass latenzempfindlicher Verkehr wie VoIP und Video mit höherer Priorität behandelt wird.

Wichtigste Scheduling-Techniken

• WFQ (Weighted Fair Queueing): Eine faire Verteilung des Netzwerkverkehrs, wobei jeder Traffic-Klasse ein gewisses Gewicht zugewiesen wird, das angibt, wie viel Bandbreite sie erhalten soll.
• LLQ (Low Latency Queueing): Eine Technik zur Behandlung von Echtzeit-Datenverkehr (z.B. VoIP), bei der dieser Verkehr in einer bevorzugten Warteschlange verarbeitet wird, um Latenzen zu minimieren.

Queueing konfigurieren

Um Queueing auf Catalyst-Switches zu konfigurieren, müssen Sie den policy-map-Befehl verwenden, um Traffic-Klassen zu definieren und dann Queueing-Methoden anzuwenden.

policy-map QoS-Policy
  class HighPriority
    priority level 1
  class LowPriority
    fair-queue

In diesem Beispiel erhält der HighPriority-Verkehr die höchste Priorität, während der LowPriority-Verkehr mit einer fairen Warteschlange behandelt wird.

Best Practices für QoS in Campus-Netzwerken

• Verwendung von Traffic-Shaping für eine gleichmäßige Bandbreitennutzung: Shaping hilft dabei, die Bandbreite gleichmäßig zu verteilen und Überlastungen zu vermeiden.
• Effektives Policing zur Bandbreitenkontrolle: Policing stellt sicher, dass überschüssiger Verkehr nicht das Netzwerk belastet und hilft, Bandbreitenlimits durchzusetzen.
• Priorisierung von Echtzeit-Datenverkehr: Verwenden Sie LLQ, um VoIP und andere Echtzeit-Anwendungen mit höherer Priorität zu behandeln und so Latenzen zu minimieren.

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