QoS là gì? Cách điều chỉnh băng thông qua QoS đơn giản

QoS là gì?

QoS là viết tắt của Quality of Service là một cách để điều khiển mức độ ưu tiên của lưu lượng mạng. Có thể hiểu đơn giản, QoS giúp truyền tín hiệu với thời gian trễ thấp và cung cấp băng thông cho các ứng dụng truyền thông đa phương tiện.

QoS hoạt động trên các tầng mạng khác nhau trong hệ thống mạng và có các chức năng khác nhau tương ứng với mỗi tầng.

Cách thức hoạt động của QoS như thế nào?

Ở trên chúng ta đã hiểu về khái niệm QoS là gì, tiếp theo chúng ta sẽ đi vào tìm hiểu cách thức hoạt động của QoS.

QoS chỉ phát huy tác dụng khi tình trạng hẹp khe hoạt động (Bottleneck) xuất hiện trong cơ cấu hệ thống. Đặc biệt, vị trí mà sự hẹp khe xảy ra sẽ được thiết lập thông qua các thông số liên quan đến băng thông.

Điều này có ý nghĩa rằng, nếu QoS được cấu hình vượt quá giới hạn băng thông cho phép, nhưng lưu lượng thông qua router không được ưu tiên, các ứng dụng hệ thống có thể đánh giá rằng lưu lượng này vẫn hợp lý. Tuy nhiên, việc thực sự áp dụng hoặc không áp dụng còn tùy thuộc vào quyết định của nhà cung cấp ứng dụng.

Nếu bạn cố tình thiết lập băng thông QoS thấp hơn tiêu chuẩn do nhà cung cấp dịch vụ đưa ra, bạn tạo ra một tình trạng Bottleneck nhân tạo. Điều này có ý nghĩa rằng dịch vụ của bạn sẽ trải qua sự gián đoạn do bị hạn chế bởi băng thông thấp. Trong tình huống này, QoS đóng vai trò quan trọng trong việc cải thiện hiệu suất bằng cách giảm thiểu độ trễ và tối ưu hóa băng thông.

Tóm lại, QoS góp phần nâng cao hiệu suất tổng thể của mạng. Tuy nhiên, từng loại lưu lượng trong hệ thống sẽ hoạt động theo cơ chế riêng, phụ thuộc vào mức độ ảnh hưởng bởi độ trễ hoặc băng thông của lưu lượng đó.

Tại sao QoS lại quan trọng trong hệ thống mạng

Trước kia, mạng thông tin và mạng doanh nghiệp hoạt động độc lập. Cuộc gọi điện thoại và liên lạc từ xa thường được xử lý thông qua mạng RJ11. Hệ thống PABX sẽ theo dõi cuộc gọi và hoạt động riêng biệt với mạng IP. Mạng IP sử dụng kết nối RJ45 để kết nối máy tính, laptop và máy chủ. Hai mạng này hiếm khi giao thoa, ngoại trừ khi có máy tính cần sử dụng đường dây điện thoại để kết nối với Internet.

Khi chỉ truyền dữ liệu, tốc độ thường không là vấn đề quá quan trọng. Tuy nhiên, các ứng dụng tương tác âm thanh và video ngày nay yêu cầu mạng có tốc độ cao để truyền dữ liệu mà không gặp mất gói hoặc thay đổi tốc độ truyền.

Hiện nay, người ta thường dùng các ứng dụng họp trực tuyến như Zoom, Skype và GoToMeeting để thực hiện cuộc gọi công việc. Các ứng dụng này sử dụng giao thức truyền IP để gửi đi tin nhắn, âm thanh và video. Nếu tốc độ truyền nhanh, chúng có thể hoạt động mà không cần quy trình quản lý phức tạp như trong truyền dữ liệu tiêu chuẩn.

Sẽ ra sao nếu không sử dụng QoS hoặc cấu hình QoS không chính xác?

Khi QoS trong mạng không được cấu hình chính xác, có thể gây ra các vấn đề dưới đây:

Độ trễ

Các giao thức truyền tải thời gian thực (RTP) sẽ tự động phân phối theo tốc độ mặc định của từng thiết bị khi chưa có sự ưu tiên nào được áp dụng.

Trong trường hợp mạng gặp tắc nghẽn, độ trễ không gây ảnh hưởng đến chất lượng của âm thanh và hình ảnh, nhưng nó có thể gây khó khăn trong việc giao tiếp của người sử dụng cuối. Một độ trễ 100ms có thể làm cho âm thanh của người nói và người nghe không đồng bộ, bị trùng lắp lên nhau. Độ trễ 300ms sẽ làm cho cuộc trò chuyện trở nên không thể hiểu được.

Sự cố nghẽn mạng có thể có nhiều nguyên nhân khác nhau, nhưng chủ yếu xuất phát từ các hành động xấu trên hệ thống mạng.

Jitter

Ứng dụng thời gian thực không tận dụng bộ đệm như các quá trình truyền tải tiêu chuẩn, do đó không tổ chức lại các gói tin theo thứ tự. Độ biến đổi thời gian (jitter) là sự không đều về tốc độ giữa các gói tin trên mạng. Điều này có thể dẫn đến việc các gói tin bị trễ hẹn và không tuân theo thứ tự. Vì không có thời gian chờ đợi từ ứng dụng để sắp xếp chúng lại theo đúng trình tự, các gói tin không tuân theo trình tự có thể bị bỏ qua, dẫn đến hiện tượng méo mó, biến dạng hoặc cách khoảng trong trong việc phân phối âm thanh hoặc video.

Mất gói (Packet loss)

Tình huống tồi tệ nhất xảy ra khi một số hoặc một phần các gói tin bị mất do sự tắc nghẽn trên các thiết bị mạng. Khi hàng đợi đầu ra của switch hoặc router trở nên đầy, hiện tượng Tail Drop xuất hiện khi thiết bị loại bỏ gói tin mới cho đến khi có đủ dung lượng. QoS có thể hỗ trợ bằng cách sắp xếp dữ liệu, quản lý hàng đợi và ngăn ngừa sự mất mát dữ liệu trong tất cả các trường hợp đã nêu.

Việc không áp dụng QoS có thể tạo ra ảnh hưởng nghiêm trọng đối với việc giao tiếp và truyền tải nội dung đa phương tiện hoặc trình chiếu trực tuyến, đặc biệt trên mạng sử dụng giao thức RTP. Ngay cả khi được thiết kế tối ưu, giao tiếp ban đầu sẽ gặp khó khăn và mất chất lượng khi lưu lượng mạng tăng, và cuối cùng sẽ không thể thực hiện được.

Với sự đa dạng của các gói tin khác nhau, việc mất mát một số gói có thể ảnh hưởng mạnh mẽ đến hiệu suất của thiết bị mạng. Bạn có thể tìm hiểu thêm về các gói Internet khác nhau tại trang web BKNS.VN để có thêm thông tin.

Nhu cầu của QoS trong thực tế

Trong thực tế, mạng có thể trải qua tình trạng tắc nghẽn khi các ứng dụng mạng đòi hỏi tốc độ truyền thông tăng lên. QoS giải quyết vấn đề này bằng cách ưu tiên xử lý lưu lượng dữ liệu yêu cầu thời gian nhanh hoặc quan trọng. Sau đó, QoS mô tả cách chuyển đổi các gói tin để đáp ứng yêu cầu về QoS hiện tại.

Để dễ dàng hiểu hơn, hãy tưởng tượng một tình huống kẹt xe trên đường. Tất cả các xe đều muốn di chuyển qua con đường đang bị kẹt. Mặc dù di chuyển chậm, nhưng xe vẫn tiếp tục di chuyển để vượt qua tình trạng kẹt xe. Khi có xe ưu tiên như xe cứu thương, các xe khác phải nhường đường để xe cứu thương đi qua đoạn đường kẹt xe trước.

Các công cụ mạng giúp giám sát QoS

Các công cụ mạng để giám sát QoS bao gồm:

Paessler PRTG

• • Paessler PRTG là một công cụ giám sát mạng, dùng để theo dõi hiệu suất QoS. Nó có các cảm biến đặc biệt để theo dõi luồng lưu lượng thời gian thực và phân tích dữ liệu để lập kế hoạch cải thiện khả năng mạng.
• • PRTG bao gồm 4 cảm biến theo dõi QoS và 3 phương pháp QoS khác nhau. Nó cũng có cảm biến Ping Jitter để theo dõi tính đều đặn của việc phân phối gói tin trong một luồng.
• • PRTG có thể theo dõi QoS tiêu chuẩn, Cisco IP-SLA và Cisco CBQoS. QoS tiêu chuẩn có thể được sử dụng như một cảm biến một chiều hoặc cảm biến Round Trip và hoạt động trên toàn mạng Internet.
• • Cảm biến IP-SLA của Cisco sử dụng để theo dõi lưu lượng VoIP, ghi lại thời gian trễ, Jitter và Mean Opinion Score (MOS).
• • Cảm biến Cisco CBQoS dùng để triển khai QoS dựa trên lớp. CBQoS sử dụng phương pháp xếp hạng đợi, cần theo dõi nhiều điểm vào trên router và switch. Việc triển khai QoS đòi hỏi xác định ưu tiên cho từng loại lưu lượng mạng.
• • PRTG cung cấp khả năng tự động thiết lập và ánh xạ cơ sở hạ tầng mạng. Tuy nhiên, triển khai QoS cần quyết định chi tiết về việc ưu tiên loại lưu lượng mạng.

Bạn có thể dùng phiên bản miễn phí của PRTG với tối đa 100 cảm biến hoặc dùng thử bản miễn phí trong 30 ngày để trải nghiệm tính năng theo dõi QoS và nhiều tính năng khác.

SolarWinds NetFlow Traffic Analyzer

SolarWinds NetFlow Traffic Analyzer là một công cụ giám sát mạng tốt, giúp giải quyết vấn đề về hiệu suất mạng. Nó có thể giúp giải quyết các khó khăn sau:

1. Mạng chậm: Khi mạng hoạt động không ổn định, việc truyền dữ liệu sẽ chậm hơn, làm ảnh hưởng đến hoạt động kinh doanh. Nếu không giải quyết được sự chậm trễ này, doanh nghiệp có thể gặp khó khăn trong việc kết nối và truyền thông.
2. Giao tiếp chậm chạp: Nếu doanh nghiệp không thể thiết lập kết nối mạng hiệu quả, sẽ gây trở ngại và hạn chế hoạt động. Không thể giao tiếp một cách hiệu quả với khách hàng có thể tạo rắc rối cho doanh nghiệp.
3. Mạng không được giám sát: Nếu mạng không được theo dõi đúng cách, người quản trị sẽ không biết tình trạng thực tế của mạng và không thể lập kế hoạch mở rộng. Không giám sát và theo dõi hiệu suất từng thiết bị có thể dẫn đến việc quản trị không thể đưa ra quyết định đúng và dễ dàng gặp phải vấn đề liên quan đến hiệu suất mạng.

Với NetFlow Traffic Analyzer, người quản trị mạng có thể triển khai và tối ưu hóa QoS, xem và báo cáo về cấu hình policy QoS hiện tại, cũng như giám sát việc sử dụng băng thông để xác định ứng dụng hoặc thiết bị nào đang tạo áp lực cho tài nguyên mạng.

Bảng điều khiển của NetFlow Traffic Analyzer cung cấp thông tin quan trọng để theo dõi tình trạng và điều chỉnh cài đặt nhanh chóng. Các báo cáo và phân tích cung cấp thông tin về độ trễ, Jitter và mất gói.

Cách điều chỉnh băng thông qua QoS cực đơn giản

Băng thông ngày nay được sử dụng rộng rãi, nhưng vẫn có các hộ gia đình và doanh nghiệp nhỏ sử dụng modem để truy cập internet.

Tuy nhiên, việc sử dụng modem có thể giới hạn băng thông, trong khi người dùng mong muốn có nhiều băng thông hơn. Điều này có thể dẫn đến gián đoạn trong việc truyền thông trực tiếp và ảnh hưởng đến tốc độ kết nối đến máy chủ. Đặc biệt, sự chênh lệch về tốc độ kết nối có thể làm cho dữ liệu bị tắc nghẽn trong hàng đợi kết nối chậm.

Lúc này, QoS sẽ nhập vai và điều chỉnh lưu lượng băng thông. Nếu bạn cài đặt QoS trên máy tính chia sẻ kết nối internet, máy tính này sẽ ưu tiên điều chỉnh kích thước của cửa sổ nhận dữ liệu. Điều này giúp giảm các vấn đề do không phù hợp về tốc độ mạng gây ra.

Lời kết

Như vậy, qua bài viết này BKNS đã cung cấp cho bạn cái nhìn tổng quan về QoS – một khái niệm quan trọng trong việc quản lý và ưu tiên băng thông mạng. QoS đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo chất lượng dịch vụ mạng, từ việc ưu tiên lưu lượng dữ liệu quan trọng đến việc kiểm soát tốc độ và đảm bảo trải nghiệm mượt mà cho người dùng.

>>Xem thêm: IPv4 và IPv6 – Khái Niệm Và So Sánh Hai Giao Thức Mạng