지난번에 QoS에 대해서 아래와 같이 정의를 하였었는데요.

Network에서 QoS라 함은 (1) 중요한 패킷(예. IPTV, VoIP, Business Traffic)과 그렇지 않은 패킷(예. 일반 인터넷 트래픽)을 구분하고, (2) 망에 Congestion이 발생(1GE 포트로 2Gbps의 트래픽이 나가야 하는 상황)하였을때 중요한 패킷을 먼저 보내 주고, 그렇지 않은 패킷은 drop하는 행위입니다.

오늘은 (2)번 즉, 중요한 패킷을 먼저 보내는 방법(Scheduling Algorithm)에 대해서 소개해 드리겠습니다.

(1)번에 의해서 패킷이 분류가 되면, 이제 이 패킷이 출력포트(Output Port)로 나가기 위해 Queue에 매핑이 됩니다(예. VoIP 트래픽은 1번 Queue, VoIP 트래픽은 2번 Queue, Internet 트래픽은 3번 Queue). 통상적으로 하나의 출력포트에는 4개에서 8개의 Queue가 존재하며, 각 Queue에서 대기하는 패킷 중에 어떤 패킷을 먼저 뽑아 내보내 줄 것인지를 결정하는 다양한 Scheduling Algorithm이 있습니다.

오늘은 이 중에 SPQ(Strict Priority Queueing)와 DWRR/WFQ(Deficit Weighted Round Robin/Weighted Fair Queueing)에 대해서 설명 드리겠습니다.

• SPQ는 Queue에 대기하는 패킷이 존재하면 무조건 이 패킷부터 출력포트로 내 보내 주는 알고리즘입니다. 그래서 보통 출력포트당 4~8개의 Queue가 있으면 이 중에 하나만 SPQ로 정의하고, 가장 중요한 패킷들은 이 Queue를 통해 나가도록 합니다.
• DWRR/WFQ는 각 Queue에 정의(CLI로 설정)한 weight 값(정수값이든 %이든 아니면 대역폭 bps이든)에 의거하여 그 비율만큼 출력포트로 패킷을 내보낼 수 있는 기회(권한)를 가지는 Queue입니다.

총 9가지 예를 가지고 이 방식의 동작 원리에 대해서 설명 드리도록 하겠습니다. 본 예에서는 100Mbps Fast Ethernet Port에 3개의 Queue가 있다고 가정합니다.

Example (1)

100Mbps 출력 포트로 총 220Mbps의 트래픽이 나가려고 합니다. 결과적으로 이 중에 100Mbps만큼은 나갈 것이고, 나머지 120Mbps 대여폭 만큼에 해당하는 트래픽은 drop이 되겠는데요.

Q1:Q2:Q3의 weight값을 5:3:2로 설정하였습니다. 이 말은 Q1은 50Mbps 까지 내보낼 수 있고, Q2는 30Mbps, Q3는 20Mbps 까지 내보낼 수 있다는 얘기입니다. 따라서 Q1으로 유입된 80Mbps 트래픽 중에 50Mbps만 나가고(30Mbps 트래픽은 drop), Q2로 유입된 50Mbps 트래픽 중에 30Mbps만 나가고(20Mbps 트래픽은 drop), Q3로 유입되는 90Mbps 트래픽 중에 20Mbps만 나가게 됩니다(70Mbps 트래픽은 drop).

Example (2)

동일 설정(Q1:Q2:Q3 = 5:3:2) 상황에서 Q1으로는 아무런 특래픽이 들어 오지 않고, Q2, Q3로 각각 100Mbps 트래픽이 유입됩니다. 이 경우, Q2와 Q3는 3:2로 대역폭을 나누게 되고, 따라서 Q2로는 60Mbps 트래픽이, Q3로는 40Mbps 트래픽이 나가게 됩니다.

Example (6)

동일 설정(Q1:Q2:Q3 = 5:3:2) 상황에서 Q1~Q3로 유입되는 트래픽의 총 합이 100Mbps입니다. 즉, 출력포트 100Mbps 보다 크지 않은 상황(같은 상황)이고 이 경우 출력포트에 Congestion이 발생하지 않았으므로 각 Queue의 weight에 영향을 받지 않고 모든 트래픽이 출력 포트로 나가게 됩니다.

Example (8)

Q1은 SPQ이고, Q2, Q3는 각각 Weight가 2:1인 DWRR/WFQ 큐입니다. Q1이 SPQ이므로 Q1으로 유입되는 트래픽은 출력포트 대역폭을 넘지 않는다면 무조건 먼저 나갑니다. 그래서 Q1으로 유입된 70Mbps 트래픽은 모두 나가게 되구요.

이제 남은 30Mbps 대역폭을 Q2와 Q3가 2:1로 나누게 되므로 Q2로는 20Mbps가 나가고(80Mbps 트래픽 drop), Q3로는 10Mbps 트래픽이 나가게 됩니다(90Mbps 특래픽 drop).