QoS

読み:きゅーおーえす / 英語表記:Quality of Service

ネットワークで、通信の種類ごとに帯域や遅延、損失などの品質を確保するための仕組みの総称。優先制御、帯域制御(シェーピング、ポリシング)、アドミッション制御などの技術を組み合わせて実現する。

イマシルちゃんの解説

道路が混んでいるとき、救急車は先に通してもらえるよね。

ネットワークでも、混んでいるときに、全部の通信を同じように扱うと、電話の声が途切れたり、会議の映像が止まったりしちゃうんだ。
そこで、「急ぐ通信は先に通す」「この通信はここまでの速さに抑える」みたいに、交通整理をするんだよ。

より深い解説

定義

QoS(Quality of Service)は、ネットワークの資源(帯域、バッファ)を、通信の種類や重要度に応じて配分し、必要な通信品質を確保する技術である。品質は、主に次の指標で表される。

指標内容
帯域(スループット)単位時間に送れるデータの量
遅延送信から受信までの時間
ジッタ遅延のゆらぎ
パケット損失率届かなかったパケットの割合

主な技術

技術内容
分類とマーキングパケットを種類ごとに分け、IPヘッダーのDSCPや、IEEE 802.1QタグのPCP(CoS)に優先度を書き込む
優先制御優先度ごとに待ち行列(キュー)を分け、優先度の高いキューから送り出す
シェーピング送り出す間隔を調整し、規定の速度を超えないように平準化する。超えた分はバッファにためる
ポリシング入ってくるトラフィックを監視し、規定の速度を超えた分を破棄するか、優先度を下げる
アドミッション制御通信を始める前に資源を要求させ、確保できる場合だけ通信を受け付ける
輻輳回避キューがあふれる前に、パケットを確率的に捨てて、TCPの送信量を抑えさせる(RED、WRED)

QoSの考え方(アーキテクチャ)

方式内容
ベストエフォート特別な扱いをせず、すべてのパケットを同じように、できる範囲で送る
IntServ通信ごとに、経路上の各ルータで資源を予約する(RSVPを使う)。厳密だが、規模が大きくなると管理が難しい
DiffServパケットに付けた優先度(DSCP)に応じて、各ルータがクラスごとに扱いを変える。規模が大きくても扱いやすい

使い分けの例

通信求められる品質扱い
IP電話の音声遅延、ジッタが小さいこと最優先のキューで送る(DSCP の EF)
ビデオ会議帯域と遅延優先度を高めにし、帯域を確保する
ファイル転送、Web遅延にはそれほど敏感でない通常のキュー(ベストエフォート)

ベストエフォートは、優先度を変えずに転送する方式であり、フレームの種類や宛先に応じて優先度を変えることは、優先制御である。

MQTTのQoSとの区別

MQTTにも「QoS」という設定(0、1、2)があるが、これはメッセージを届ける保証のレベル(最大1回、少なくとも1回、ちょうど1回)を表すもので、ネットワークの帯域や遅延を制御するQoSとは別の意味である。

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