10.4. Qualità del servizio (QoS)

10.4.1. Principi e meccanismi

Con qualità del servizio (QoS: Quality of Service) ci si riferisce ad un insieme di tecniche che garantiscono o migliorano la qualità del servizio fornito alle applicazioni. La tecnica più diffusa consiste nel classificare il traffico di rete in categorie e differenziare la gestione del traffico in base alla categoria a cui appartiene. La principale applicazione di questa tecnica di differenziazione dei servizi è il traffic shaping, con il quale si limita la velocità di trasmissione dati in base a connessioni relative ad alcuni servizi e/o host per evitare di saturare la banda disponibile ed il collasso di altri servizi importanti. Il traffic shaping è particolarmente adatto al traffico TCP, poiché questo protocollo adatta automaticamente il traffico in base alla larghezza di banda disponibile.

È anche possibile modificare la priorità del traffico, il che permette di dare priorità a pacchetti relativi a servizi interattivi (ad esempio ssh e telnet) o ai servizi che si occupano solo di piccoli blocchi di dati.

I kernel Debian includono le funzionalità richieste per QoS insieme ai relativi moduli. Questi moduli sono molti e ciascuno di essi fornisce un servizio diverso, in particolare mediante speciali funzionalità di pianificazione per le code dei pacchetti IP; il vasto insieme di funzionalità di pianificazione disponibile copre l'intera gamma delle possibili necessità.

10.4.2. Configurazione ed implementazione

Attraverso il comando tc (fornito dal pacchetto iproute) vengono impostati i parametri di QoS. Dal momento che la sua interfaccia è abbastanza complessa, è consigliabile utilizzare strumenti di livello superiore.

10.4.2.1. Ridurre le latenze: `wondershaper`

Lo scopo principale di wondershaper (nel pacchetto omonimo) è quello di ridurre al minimo le latenze indipendentemente dal carico della rete. Questo risultato è ottenuto limitando il traffico totale a un valore che cade appena sotto il valore di saturazione del collegamento.

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:

Esempio 10.9. Modifiche nel file /etc/network/interfaces

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

10.4.2.2. Configurazione standard

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.

The DSCP field can be set by applications that generate IP packets, or modified on the fly by netfilter. The following rules are sufficient to increase responsiveness for a server's SSH service, note that the DSCP field must be set in 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