QoS là thuật ngữ được dùng để chỉ cách điều khiển mức độ ưu tiên traffic của một hệ thống mạng. Để giúp bạn đọc hiểu rõ hơn về QoS là gì? Chức năng và lợi ích ra sao? QoS hoạt động như thế nào? Làm thế nào để điều chỉnh băng thông qua QoS hiệu quả?… Tất cả sẽ được Mstar Corp tổng hợp và chia sẻ đến bạn trong bài viết sau đây.
QoS là gì?
QoS là viết tắt của Quality of Service, là thuật ngữ được dùng để gọi cách điều khiển mức độ ưu tiên traffic của một hệ thống mạng. QoS có vai trò quan trọng trong việc điều phối và cung cấp lưu lượng băng thông cho các tập tin media, đồng thời đảm bảo quá trình truyền tín hiệu được diễn ra trong khoảng thời gian tối thiểu.
Ví dụ, khi tất cả mọi người cùng nhường đường sẽ giúp cho làn đường được thông thoáng hơn, vì thế mà các xe ưu tiên cũng dễ dàng hơn khi di chuyển. Tương tự đối với traffic, khi có sự giúp sức từ QoS, số lượng traffic vì thế cũng được cải tiến hơn rất nhiều.
QoS đảm nhận vai trò phân luồng cho các tập dữ liệu quan trọng, có thời gian lưu thông trước để giúp chúng hoạt động bình thường. Ngoài ra, với sự phát triển về công nghệ, các ứng dụng thông thường sẽ dễ dàng hơn trong việc sử dụng tập tin video, âm thanh với yêu cầu phải được truyền tải tốc độ cao và nhanh để không làm mất các gói dữ liệu. Chính những lý do này, QoS đã và đang thể hiện vai trò của mình trong việc hỗ trợ đường truyền dữ liệu cho người dùng.
Chức năng, lợi ích và nhu cầu sử dụng QoS?
Nhu cầu dùng QoS là gì?
Trước đây, mạng doanh nghiệp và mạng thông tin được tách biệt hoàn toàn. Những cuộc gọi và liên lạc từ xa đều được xử lý thông qua kết nối RJI11 và được giám sát bởi hệ thống PABX. Nó được chạy riêng với mạng IP có kết nối RJ45 liên kết với máy tính để bản, máy chủ hay laptop.
Trong quá trình sử dụng, các loại mạng này rất khó có thể giao nhau, ngoại trừ trường hợp máy tính cần sử dụng đường dây điện thoại để kết nối với mạng Internet. Do đó, tốc độ chính là yếu tố quan trọng khi thực hiện truyền dữ liệu trên mạng Internet.
Hiện nay, các ứng dụng tương tác đã mang âm thanh, video được truyền tải với tốc độ cao để không làm thay đổi tốc độ phân phối và không làm mất gói dữ liệu. Do đó, khi nhu cầu lượng băng thông tăng thì hiện tượng tắc nghẽn mạng cũng xảy ra. Vậy nên, để giải quyết vấn đề này người dùng cần thay thế các thiết bị phần cứng hoặc tăng lưu lượng băng thông.
Lúc này, QoS sẽ được ưu tiên một số traffic quan trọng yêu cầu xử lý nhanh về mặt thời gian, đồng thời thực hiện mô tác cách chuyển mạch của Packet và thông qua việc mô tả để dễ dàng hơn trong việc xác định nhu cầu của QoS.
QoS có những chức năng gì?
QoS cho phép người dùng kiểm soát cổng hoặc máy chủ.
- QoS đảm bảo rằng các ứng dụng quan trọng nhất nhận được mức độ ưu tiên và tài nguyên cần thiết để đạt hiệu suất tối ưu, với mỗi lớp được gán một mức độ ưu tiên riêng.
- Tỷ lệ băng thông khai báo cho từng lớp đáp ứng các yêu cầu cụ thể của chúng.
- QoS hỗ trợ quản trị viên trong việc quản lý tài nguyên mạng Internet của tổ chức một cách hiệu quả.
- Đảm bảo hiệu suất tối đa cho các ứng dụng quan trọng, cung cấp trải nghiệm người dùng tốt nhất.
- QoS giảm thiểu khả năng mất gói dữ liệu bằng cách ưu tiên băng thông cho các ứng dụng có hiệu suất cao.
- QoS giúp giảm độ trễ hoặc tăng tốc các yêu cầu mạng thông qua việc ưu tiên các ứng dụng quan trọng.
Lợi ích của QoS là gì?
QoS đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo hiệu suất cao cho các ứng dụng đòi hỏi lưu lượng băng thông lớn và thời gian thực, cụ thể:
- Giúp doanh nghiệp ưu tiên hiệu suất cho các ứng dụng quan trọng và không giới hạn, thường yêu cầu băng thông tối thiểu với độ nhạy cao và giới hạn độ trễ tối đa.
- QoS giúp doanh nghiệp tránh độ trễ đối với các ứng dụng nhạy cảm, đảm bảo chúng hoạt động ở mức tối ưu. Các gói dữ liệu bị mất có thể gây ra độ trễ cho luồng, làm ảnh hưởng đến chất lượng âm thanh và video của hội nghị truyền hình, khiến chúng trở nên rung giật và không thể giải mã được.
- Trong thời đại công nghệ, QoS càng khẳng định vị thế của mình do yêu cầu về hiệu suất mạng ngày càng tăng. Các dịch vụ trực tuyến và ứng dụng mới đòi hỏi lượng băng thông lớn và hiệu suất mạng cao.
QoS đặc biệt cần thiết trong quá trình phát triển của Internet, như trong lĩnh vực sản xuất linh kiện điện tử, nơi mạng được sử dụng để cập nhật trạng thái theo thời gian thực về bất kỳ vấn đề tiềm ẩn nào. Chỉ một sự chậm trễ nhỏ trong phản hồi cũng có thể gây ra tổn thất lớn trong mạng IoT (Internet of Things).
QoS cho phép luồng dữ liệu được ưu tiên, đảm bảo thông tin được truyền đi chính xác và nhanh chóng. Khi IoT tiếp tục phát triển, QoS càng trở nên quan trọng hơn. Trong lĩnh vực sản xuất, máy móc sử dụng mạng để cung cấp cập nhật trạng thái theo thời gian thực về bất kỳ vấn đề tiềm ẩn nào.
Do đó, bất kỳ sự chậm trễ nào trong phản hồi đều có thể gây ra lỗi nghiêm trọng và tốn kém trong mạng IoT. QoS đảm bảo luồng dữ liệu được ưu tiên và thông tin được truyền đi nhanh nhất có thể.
Nguyên lý hoạt động của QoS như thế nào?
Cơ chế hoạt động của QoS được kích hoạt khi xảy ra tình trạng bottleneck – nghẽn cổ chai tại một vị trí bất kỳ trong hệ thống, một trong những nguyên nhân dẫn đến tình trạng này là do băng thông (bandwidth). Dưới đây là 2 trường hợp phổ biến liên quan đến quá trình hoạt động của QoS, cụ thể:
Thiết lập QoS vượt quá băng thông được nhà cung cấp cho phép
Trường hợp này xảy ra khi các thiết lập QoS quá lớn, làm vượt mức băng thông được nhà cung cấp cho phép.Tuy nhiên, lượng traffic ở bộ định tuyến không được ưu tiên trong trường hợp này, lý do là vì hệ thống ứng dụng nghĩ rằng lưu lượng băng thông này vẫn nằm trong mức hợp lý. Việc tiếp tục thực hiện hay không là do nhà cung cấp ứng dụng quyết định.
Mức băng thông QoS thấp hơn so với tiêu chuẩn ISP ngay từ ban đầu
Đối với trường hợp này, người dùng đang có nguy cơ tự tạo Bottleneck nhân tạo. Có nghĩa hiện tượng nghẽn cổ chai sẽ làm gián đoạn một số dịch vụ của người dùng, lưu lượng băng thông. Như vậy, QoS sẽ đảm nhận vai trò của mình trong việc tăng hiệu suất bằng cách giảm độ trễ và giải phóng lưu lượng băng thông sử dụng.
Tuy nhiên, người dùng cần đặc biệt lưu ý rằng, mỗi lượng truy cập khác nhau trong hệ thống mạng đều có cơ chế hoạt động riêng. Vì vậy, việc mức băng thông QoS thấp hơn so với tiêu chuẩn ISP ban đầu còn tùy vào lưu lượng đó có nhạy cảm với độ trễ hoặc băng thông không.
Có thể thấy, QoS hoạt động dựa trên việc đánh dấu các gói nhằm xác định các loại dịch vụ, tiếp cận cấu hình router dễ dàng, nhằm tạo đơn hàng ảo riêng theo từng ứng dụng dựa trên mức độ ưu tiên của chúng. Do đó, băng thông sẽ được sử dụng riêng cho từng trang web cụ thể, các ứng dụng quan trọng sẽ được chỉ định quyền ưu tiên trong quá trình truy cập.
Các tham số đo lường định lượng QoS bao gồm:
- Băng thông: Là tốc độ truyền dữ liệu qua thiết bị truyền dẫn trong một giây. QoS giúp một router quản lý và phân phối băng thông hiệu quả.
- Jitter: Là sự biến đổi về thời gian nhận các gói trên mạng do tắc nghẽn, có thể dẫn đến các gói dữ liệu đến muộn hoặc không theo thứ tự. Điều này có thể gây biến dạng hoặc tạo khoảng trống trong video và âm thanh được truyền tải.
- Độ trễ: Là thời gian cần thiết để một gói dữ liệu đi từ điểm xuất phát (nguồn) đến đích cuối. Độ trễ có thể bị ảnh hưởng bởi thời gian chờ trong hàng đợi, thường xảy ra khi mạng bị tắc nghẽn và các gói tin phải xếp hàng trước khi được truyền đi. QoS giúp giảm thiểu độ trễ này bằng cách thiết lập hàng đợi ưu tiên cho một số loại lưu lượng.
- Mất gói: Là lượng dữ liệu bị mất do các gói tin bị loại bỏ, thường xảy ra khi mạng gặp tắc nghẽn. QoS cho phép các tổ chức quyết định chiến lược loại bỏ gói tin để duy trì hiệu suất mạng tốt hơn.
Làm thế nào để điều chỉnh băng thông qua QoS?
Hầu hết các hộ gia đình và doanh nghiệp để sử dụng Modem để kết nối với Internet. Do đó, để đáp ứng được nhu cầu về giải trí, đòi hỏi người dùng phải sử dụng lưu lượng băng thông lớn. Tuy nhiên, Modem lại hạn chế chức năng băng thông tăng cao khiến cho quá trình truyền tải dữ liệu thông tin liên tục bị gián đoạn.
Đây chính là lý do vì sao tốc độ kết nối của máy chủ gặp vấn đề, đặc biệt là sự khác biệt về tốc độ xử lý liên kết, khiến cho dữ liệu bị tồn đọng trong hàng đợi, đồng thời được kết nối với những liên kết chậm.
Đối với trường hợp này, QoS sẽ phát huy vai trò của mình bằng cách điều chỉnh lại lượng băng thông chuẩn. Do đó, khi người dùng thực hiện cài đặt QoS lên máy chủ thì máy chủ sẽ thực hiện ghi đè lên kích thước của cửa sổ nhận, giúp hạn chế tình trạng tắc nghẽn do mạng gây ra.
Nếu không dùng QoS trong mạng, điều gì sẽ xảy ra?
Trường hợp không sử dụng QoS người dùng có thể gặp phải một số vấn đề sau đây trong quá trình sử dụng mạng Internet, cụ thể:
Độ trễ
Khi các gói RTP (Real-Time Procotol) không được gán mức độ ưu tiên cần thiết, chúng sẽ được chuyển đi với tốc độ mặc định của thiết bị mạng. Trong trường hợp mạng bị tắc nghẽn, các gói này phải chia sẻ băng thông với những gói tin không khẩn cấp khác.
Mặc dù độ trễ mạng không ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng của dữ liệu nghe nhìn, nhưng nó lại ảnh hưởng lớn đến việc giao tiếp giữa các người dùng cuối. Với độ trễ ở mức 100ms, người dùng sẽ bắt đầu nói chồng lên nhau do các gói tin đến không đồng bộ, và ở mức 300ms, cuộc trò chuyện sẽ trở nên khó hiểu.
Jitter
Các ứng dụng thời gian thực không sử dụng buffer tiêu chuẩn, nên không có cơ chế để sắp xếp lại các gói tin theo đúng thứ tự. Jitter là sự không đều về tốc độ nhận các gói trên mạng, điều này có thể dẫn đến việc các gói đến muộn và không theo trình tự. Vì các ứng dụng thời gian thực không đợi các gói tin được sắp xếp chính xác, các gói đến không theo thứ tự sẽ bị bỏ qua, gây ra biến dạng hoặc khoảng trống trong âm thanh hoặc video.
Mất gói (Packet loss)
Mất gói là tình huống tồi tệ nhất khi một số gói tin bị mất do tắc nghẽn mạng quá mức. Khi hàng đợi đầu ra của switch hoặc router bị đầy, hiện tượng Tail Drop xảy ra, thiết bị sẽ loại bỏ mọi gói tin mới đến cho đến khi có dung lượng trống.
Trong tất cả các trường hợp trên, QoS (Quality of Service) có thể giúp đỡ bằng cách sắp xếp lại dữ liệu, quản lý hàng đợi và ngăn ngừa mất gói tin.
Không khó để tưởng tượng việc giao tiếp và truyền tải nội dung media hoặc phát trực tuyến sẽ bị ảnh hưởng nghiêm trọng như thế nào khi không sử dụng QoS – đặc biệt trên các mạng sử dụng giao thức RTP. Ngay cả khi mạng được thiết kế hoàn hảo, việc giao tiếp đầu tiên sẽ trở nên khó khăn, sau đó xấu đi khi lưu lượng mạng tăng lên và cuối cùng là không thể thực hiện được. Đây là 3 lỗi rất quan trọng trong việc xác định chất lượng của lưu lượng truy cập dựa trên RTP.
Không nên dùng QoS để làm gì?
Thông qua những thông tin trên có thể thấy, QoS được coi là giải cực kỳ hiệu quả trong việc chữa trị các điểm tắc nghẽn mạng. Ở một mức độ nhất định, QoS có thể giúp cho các giao tiếp RTP trở nên mượt mà hơn, đồng thời hợp lý hóa lưu lượng truy cập trên mạng. Tuy nhiên, QoS không phải là giải pháp để xử lý các sự cố mạng.
Dưới đây là một số trường hợp không nên dùng QoS, cụ thể:
Tăng băng thông
Mặc dù QoS có khả năng ưu tiên các gói RTP và có vẻ như mạng đột nhiên có thêm băng thông, nhưng thực tế không phải vậy. QoS không phải là công cụ để “tăng băng thông”; thay vào đó, nó chỉ đơn giản là sử dụng tài nguyên hiện có hiệu quả hơn một chút, đặc biệt có lợi cho các gói RTP.
Thay vì dựa vào QoS để giải quyết vấn đề băng thông, hãy xem xét việc lưu trữ cache các tệp để giảm lượng dữ liệu cần truyền tải. Nếu giải pháp này không hiệu quả, điều đó có nghĩa là mạng đã đạt đến giới hạn băng thông của nó. Khi đó, cách duy nhất là đầu tư thêm thiết bị mạng để mở rộng băng thông, thay vì chỉ dựa vào QoS.
Giúp mạng không bị tắc nghẽn
Nếu các ứng dụng đang tiêu tốn băng thông mạng, việc triển khai QoS sẽ không giải quyết triệt để vấn đề. Mặc dù QoS có thể giúp cải thiện các cuộc gọi Skype, nhưng nó không thể khắc phục vấn đề gốc rễ của tắc nghẽn mạng.
Các ứng dụng tiêu tốn tài nguyên sẽ tiếp tục chiếm dụng băng thông, làm giảm hiệu quả của QoS. Giải pháp hợp lý là tìm kiếm các ứng dụng ngốn băng thông và tắt chúng hoặc lên lịch chạy sau giờ làm việc.
Mục tiêu chính của việc cấu hình QoS là đảm bảo các cuộc gọi video và âm thanh trực tuyến không bị lag hoặc gián đoạn do tắc nghẽn mạng. QoS không phải là công cụ để tăng băng thông và không thể giải quyết vấn đề tắc nghẽn mạng một cách toàn diện.
Một hệ thống QoS được triển khai tốt sẽ cải thiện chất lượng và tốc độ truyền tải dữ liệu quan trọng bằng cách tối ưu hóa băng thông hiện có, gắn thẻ các gói để chúng được ưu tiên xử lý. QoS tận dụng băng thông hiện có nhưng không thể mở rộng nó.
Như vậy, bài viết trên của Mstar Corp đã chia sẻ đến bạn đọc những thông tin quan trọng liên quan đến QoS bao gồm chức năng, lợi ích, cách hoạt động, cách điều chỉnh,.. Mong rằng bạn đọc sẽ hiểu rõ hơn về QoS cũng như những điểm nổi bật mà nó mang lại trong quá trình sử dụng, từ đó ứng dụng hiệu quả hệ thống mạng của gia đình và doanh nghiệp.
