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网络设计不当带宽再大也无用

[作者:网络整理 来源:百度 时间:2012-12-23评论 】【去网吧方案论坛讨论

在实际工作中,当遇到网络速度不理想或者数据延迟现象比较严重的时候,很多网络管理员会将原因归于网络带宽不够大。其实这是一个误解。因为即使网络带宽足够,或者说有无限带宽,但是在网络设计的时候如果设计不当,也可能导致网络拥塞。这也提醒我们,在优化网络性能的时候,不能够只抓住带宽不放,而应该从多个角度去考虑。

  一、网络设计不当导致网络拥塞的典型案例分析

  其实在现实中有很多由于网络设计不当导致网络拥塞的案例。由于这些因素可能比较隐蔽,一般网络管理员可能不会放在心上。

  一是多对一交换矩阵。在网络组件的时候,如果采用多对一的方式聚集交换机的时候,就可能导致网络拥塞。这主要是因为多台接入层交换机连接到同一台分布层交换机的时候,这些接入层交换机的交换矩阵的带宽总合往往会超过分布层交换机的交换矩阵的能力。常见的情况就是在一台交换机上面连接了过多的交换机或者集线器设备,而这台交换机性能跟连接在其上面的交换机性能差不多。这个多对一交换矩阵,如果下面各台交换机数据流量比较大(但是没有达到其最高的限制),那么其数据流量的综合就会超过分布层交换机交换矩阵的能力,从而导致在分布层交换机上出现数据延迟的现象。

  二是所采用的网络设备如果速度不匹配的话,则也会发生网络拥塞的情况。当速度不同的交换机或者路由器进行通信的时候,就可能会出现数据延迟等网络拥塞的故障。例如,现在有两台交换机A与B。A交换机以吉比特以太网速度将数据发送给B交换机的时候(B交换机处于100M/S的以太网上),此时由于B交换机处理数据的速度以及缓冲区空间的限制,从而会导致大量的数据停留在B交换机上。或者上,B交换机上的队列会排的很长。甚至有可能会出现缓冲区溢出的故障。从而导致数据丢失或者数据延迟等故障。显然,如果所采用的网络设备速度不匹配的话,网络拥塞就很难避免。

  三是集线器层叠效应。虽然集线器可以方便、简捷的来增加网络的带宽。但是由于其采用的是共享带宽的机制,所以如果在网络组建中,在多个层次级别上都采用了集线器,那么就会发生“集线器层叠效应”。这就好像一条高速公路。如果高速公路的路口比较小、数量比较少,那么即使高速公路宽度很大,也不能够有效的提高道路的通车能力。因为在入口汽车只能够一辆一辆的进入。

  四是异常行为与事件导致网络拥塞。如网络设备有时候也会发生故障,此时可能会导致广播风暴,从而使得交换机的某些端口发生网络拥塞的现象。另外,病毒等意外事件也会导致网络拥塞。如果企业在网络中没有部署病毒防火墙等有效安全装置,那么这些意外情况就很难避免。

  总之,即使网络带宽足够大,但是只要网络设计不当,仍然会发生诸如数据丢失、延迟、抖动等网络拥塞现象。为此在我们组建与优化网络的时候,不要只想着通过升级网络设备、提升网络带宽来解决问题。而首先应该思考一下,网络在设计上是否有问题。如果网络设计存在如上问题的话,再怎么升级网络设备,扩大带宽也无济于事。

 二、数据延迟要分情况对待

  数据延迟是网络拥塞的主要症状之一。在对待这个问题的时候,笔者认为网络管理员要对其有一个正确的认识。即某些数据延迟现象只有通过升级网络设备来改善。而有些数据延迟的症状可以通过优化网络设计来避免。只有搞清楚了这些内容,在优化网络性能、解决网络故障的时候,才能够对症下药。

  数据延迟根据其产生的原因不同,大致可以分为两类:固定网络延迟与可变网络延迟。 有些网络延迟是数据传输所必须的,如数据在传输的过程中,需要进行编码;从网络的一端传递到另一端也需要时间。此时就会发生数据延迟。这个延迟就叫做固定网络延迟。在网络通畅的情况下,这个数据延迟的时间往往是一定的。或者说跟传输的介质本身有关。此时只有通过改善网络设备或者传输介质,才能够缩短这个固定网络延迟。另外这个固定网络延迟还有一个特点,即不能够消除,而只能够缩短。为此妄想把网络延迟消除掉,这是不可能完成的一项工作。固定网络延迟,根据其产生的原因,又可以细分为四种情况。一是数据包处理延迟,指的是对信号进行分段、取样、编码、数据处理并将数据转换为网络中可以传输的数据包的所需要的时间。二是串行化延迟,指的是将数据包发送到传送介质所需要的时间。三是传播延迟,这指的是数据包在介质传播上所需要的时间。四是处理延迟,指的是交换机等网络设备将数据帧从输入接口取出、然后放入到缓冲区中的发送队列、然后输出所需要的时间。固定网络延迟只有通过升级网络设备才能够缩短。而针对以上四种不同的 固定网络延迟,分别对应着不同的网络设备。如数据包处理延迟与串行化延迟往往跟服务器等设备有关,只有改善服务器数据处理的能力,才能够缩短这些延迟。而第三个传播延迟则跟传播的介质有关。第四个处理延迟则跟交换机或者路由器的性能有关。在缩短固定网络延迟的时候,网络工程师要搞清楚,到底需要缩短哪种固定网络延迟。然后根据其产生的原因分别采取不同的政策

  可变网络延迟是指与网络介质无关的、受到网络状态影响的数据包从发送端到接收到的延迟。可变网络延迟与网络设备的本身属性无关。换句话说,如果可变网络延迟比较大的话,再怎么升级服务器或者传输介质,效果也不明显。反而可能会由于发送端数据处理能力的增加,数据延迟会更加严重。由于可变网络延迟跟网络的运行状态息息相关,故只有优化网络设计,才能够有效的减少可变网络的延迟。排队延迟是可变网络延迟中的一个典型代表。排队延迟指的是数据包在交换机或者路由器接口的输出队列中等待的时间。如上面笔者谈到过的,多对一交换矩阵或者采用速度不匹配的网络设备,都会增加排队延迟,从而导致数据延迟时间的增加。如果要缩短由于这些原因导致的数据延迟,那么必须要对原有的网络设计进行优化调整。

  从以上这个数据延迟的案例中也可以看出,网络性能不佳不能够只怪责于企业网络设备性能不好。恰恰相反,对于大部分企业来说,现有的网络设备已经能够满足企业的日常需求。而大部分原因是由于网络设计存在问题。不仅数据延迟存在这种情况,像其他的诸如抖动、数据包丢失等等网络拥塞症状发生的原因也与此类似。

  所以笔者认为,在大部分情况下,优化网络设计可能比升级网络设备更加的重要,更加的有效果。不过需要注意的是,采取某些网络优化措施,如数据流量的优先级处理,可能会在缩短某些类型数据流量延迟时间的情况下,增加其他数据类型流量的延迟时间。这主要是根据企业对网络流量重要性定义而不同对待的。换句话说,改善网络性能并不是说改善所有类型数据流量的传播速度,而是有所选择的、让重要的数据流量优先通过。只有如此,才能够在不增加网络设备的前提下改善网络性能,实现网络优化的目的。

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