10.4. Calidad del servicio

10.4.1. Principio y mecanismo

Calidad del servicio (QoS: «Quality of Service») se refiere a un conjunto de técnicas que garantizan o mejoran la calidad del servicio provisto a las aplicaciones. De éstas, la técnica más popular consiste en clasificar el tráfico de red en categorías y diferenciar la gestión del tráfico según la categoría a la que pertenezca. El uso principal de este concepto de servicios diferenciados es la manipulación de tráfico («traffic shaping»), que limita las tasas de transmisión de datos para conexiones relacionadas con algunos servicios y/o equipos para no saturar el ancho de banda disponible y privar a otros servicios importantes. Esta técnica es particularmente buena para tráfico TCP ya que el protocolo se adapta automáticamente al ancho de banda disponible.

CULTURA La neutralidad de la red y la calidad de servicio

La neutralidad de la red se alcanza cuando los proveedores de servicios de Internet tratan todas las comunicaciones de Internet por igual, esto es, sin ninguna limitación de acceso basada en contenido, usuario, página web, dirección de destino, etc.

La calidad de servicio se puede implementar en un Internet con neutralidad de la red, pero solo si los proveedores de servicios de Internet no cargan una tasa especial por un servicio de mayor calidad.

También es posible alterar las prioridades del tráfico, lo que permite priorizar paquetes relacionados con servicios interactivos (como ssh y telnet) o a servicios que sólo trabajan con bloques de datos pequeños.

Los núcleos Debian incluyen la funcionalidad necesaria para QoS así como también los módulos asociados. Estos módulos son muchos y cada uno de ellos provee un servicio diferente, los más notables como planificadores especiales para las colas de paquetes IP; el amplio rango de comportamientos de planificadores abarca todo el rango de requerimientos posibles.

10.4.2. Configuración e implementación

QoS parameters are set through the tc command (provided by theiproute or the iproute2 package). Since its interface is quite complex, using higher-level tools is recommended.

10.4.2.1. Reducción de latencias: `wondershaper`

El propósito principal de wondershaper (en el paquete con nombre similar) es minimizar las latencias independientemente de la carga en la red. Consigue esto limitando el tráfico total a un valor que está justo por debajo del valor de saturación del enlace.

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:

Ejemplo 10.9. Cambios en el archivo /etc/network/interfaces

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

10.4.2.2. Configuración estándar

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.

Las aplicaciones que generan paquetes IP pueden definir el campo DSCP, también puede ser modificado al vuelo por netfilter. Las siguientes reglas son suficiente para aumentar la respuesta del servicio de un servidor SSH, tenga en cuenta que el campo DSCP se debe asignar en 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