10.4. Qualidade do Serviço

10.4.1. Princípio e Mecanismo

Quality of Service (ou QoS para abreviar) se refere a um conjunto de técnicas que garantem ou melhoram a qualidade do serviço fornecido às aplicações. A mais popular dessas técnicas envolve a classificação o tráfego de rede em categorias, e à diferenciação ao manejar esse tráfego de acordo com a categoria a qual ele pertence. A principal aplicação desse conceito de diferenciação de serviços é traffic shaping, o qual limita a taxa de transmissão de dados para conexões relacionadas a algum serviço e/ou máquinas (hosts) para que não haja saturação da largura de banda disponível e deixe outros importantes serviços sem nada. Traffic shaping se encaixa bem particularmente no tráfego TCP, já que esse protocolo se adapta automaticamente a largura de banda disponível.

CULTURA Neutralidade da rede e qualidade de serviço (QoS)

Neutrailidade de rede é alcançada como os provedores de serviço de Internet tratão todas as comunicações na Internet de forma igualitária, isto é, sem nenhuma limitação de acesso baseado no conteúdo, usuário, página, endereço de destino, etc.

Qualidade de serviĩço pode ser implementada em uma rede de Internet neutra, mas apenas se os provedores de serviço da Internet não cobrarem taxas especiais por um serviço de maior qualidade.

Também é possível alterar as prioridades do tráfego, o que permite priorizar pacotes relacionados a serviços de interação (como o ssh e o telnet) ou a serviços que lidam apenas com pequenos blocos de dados.

Os núcleos Debian incluem os recursos necessários para o QoS junto com seus módulos associados. Esses módulos são muitos, e cada um deles provê um serviço diferente, principalmente por meio de agendamentos especiais para as filas de pacotes IP; a ampla gama de comportamentos do agendador disponível abrange todos os possíveis requisitos.

10.4.2. Configurando e implementando

Os parâmetros do QoS são configurados através do comando tc (fornecido pelo pacote iproute). Como sua interface é bem complexa, o uso de ferramentas de alto nível é recomendado.

10.4.2.1. Reduzindo Latências: `wondershaper`

O principal propósito do wondershaper (em pacote de nome similar) é minimizar latências independente da carga da rede. Isso é alcançado limitando o total de tráfego para um valor que seja pouco abaixo do valor de saturação do link.

Once a network interface is configured, setting up this traffic limitation is achieved by running wondershaper interface download_rate upload_rate. The interface can be enp1s0, eth0 or ppp0 for example, and both rates are expressed in kilobits per second. The wondershaper remove interface command disables traffic control on the specified interface.

For an Ethernet connection, historically this script would be called right after the interface is configured. This is done by adding up and down directives to the /etc/network/interfaces file allowing declared commands to be run, respectively, after the interface is configured and before it is deconfigured. Or in the PPP case, creating a script that calls wondershaper in /etc/ppp/ip-up.d/ will enable traffic control as soon as the connection is up. Below is an example using this first method:

Exemplo 10.9. Mudanças no arquivo /etc/network/interfaces

iface eth0 inet dhcp
    up /sbin/wondershaper eth0 500 100
    down /sbin/wondershaper remove eth0

10.4.2.2. Configuração Padrão

Barring a specific QoS configuration, the Linux kernel uses the pfifo_fast queue scheduler, which provides a few interesting features by itself. The priority of each processed IP packet is based on the DSCP field (Differentiated Services Code Point) of this packet; modifying this 6-bit field is enough to take advantage of the scheduling features. Refer to https://en.wikipedia.org/wiki/Differentiated_services#Class_Selector for more information.

O campo DSCP pode ser configurado por aplicações que geram pacotes IP, ou modificado em tempo de execução pelo netfilter. As regras a seguir são suficientes para aumentar a capacidade de resposta para o serviço de um servidor SSH, observe que o campo DSCP deve ser definido em hexadecimal:

nft add table ip mangle
nft add rule ip mangle PREROUTING tcp sport 22 counter ip dscp set 0x04
nft add rule ip mangle PREROUTING tcp dport 22 counter ip dscp set 0x04