Предприятия с распределенными филиалами могут быть самых разных типов и размеров. Но проблемы у них одинаковы: каналы глобальных сетей часто страдают от длительных задержек и частых простоев. Одна из причин нарушения их целостности — дублированное размещение информации. Данная проблема может быть устранена посредством различных подходов — на уровнях сетей, хранилищ и приложений. Однако ввиду наличия значительных недостатков каждого по отдельности не хватает для устранения всех препятствий.

Невысокая производительность и плохой доступ к информации часто вызваны неэффективностью каналов глобальной сети. Это ведет к снижению продуктивности, недовольству клиентов и несоблюдению правовых норм, а кроме того, к высоким затратам на повышение пропускной способности сети и осуществление управления в филиалах. Основные причины проблем состоят в недостаточной пропускной способности каналов глобальной сети, продолжительном времени задержки, а также вызваны ограничениями, обусловленными протоколами, к примеру избыточной информацией о подтверждении связи.

Обычно при подключении филиалов пропускная способность глобальной сети не превышает 1% от соответствующей величины в локальной сети, а время задержки в 100 раз выше. Поэтому частые проблемы с производительностью неудивительны. Прежние попытки решить их носили ограниченный характер: в филиалах инсталлировали целый ряд локальных серверов, различные виды кэша и разные устройства для сжатия и оптимизации ТСР.

Как же на самом деле технические ограничения в глобальной сети влияют на производительность приложений и в какой степени зависят друг от друга? Различают четыре вида ограничений: один связан с полосой пропускания, а остальные — с временем задержки. Взаимосвязь с пропускной способностью понятна: приложение не может передавать данные быстрее, чем позволяет имеющаяся сеть. Проблемы, обусловленные временем задержки, менее очевидны: в таких случаях приложения не могут полностью задействовать доступную пропускную способность, даже если теоретически она достаточно широка.

ВЫСОКАЯ ЗАДЕРЖКА, «БОЛТЛИВЫЕ» ПРОТОКОЛЫ

Первая проблема с задержкой обусловлена поведением протокола TCP: он работает с окном пакетов, которые одновременно могут находиться между двумя конечными точками — между клиентом и сервером. Когда окно заполнено, другие пакеты отправлять нельзя до тех пор, пока адресат не подтвердит, что хотя бы несколько ранее высланных дошли. Если максимальный размер окна слишком мал, пропускная способность соединения ограничивается скоростью, с которой данные передаются на другую сторону и затем подтверждаются (см. Рисунок 1).

Теоретически такое узкое место возникает редко, по-скольку существуют отработанные механизмы, благодаря которым TCP может пользоваться большими окнами. Они реализованы почти во всех новых операционных системах. Однако серверные и клиентские настройки призваны удовлетворять нужды скорее локальных, чем глобальных сетей. Поэтому клиенты или серверы со стеками TCP, адаптированные к задержкам в глобальной сети, встречаются редко. Настороженность вызывает тот факт, что пропускная способность соединения Т — 3 с ростом задержки заметно падает и постепенно сравнивается с каналом Т — 1: при задержке в 90 мс минимум и небольшом размере окна ТСР соединение на 45 Мбит/с предлагает емкость на уровне канала 6 Мбит/с.

Вторая проблема, касающаяся задержки, связана с медленной реакцией протокола TCP при старте и управлении перегрузками. ТСР не всегда работает с максимальным размером окна, который и так уже недостаточен. Вместо этого ТСР постепенно увеличивает его размеры, если передача была успешной, и сильно уменьшает в случае неудачи. В сетях с высокой пропускной способностью и большой задержкой такое поведение ведет к тому, что доступная пропускная способность не используется в течение длительного времени. Это касается, главным образом, протяженных сетей с широкой полосой пропускания (Long Fat Networks, LFN) и не касается, например, соединений Е — 1.

Проблема номер три, связанная с задержкой, вызвана прикладными протоколами, базирующимися на TCP. Доступность пропускной способности и решение первой и второй проблем с задержкой на уровне TCP не имеет значения, если функционирование приложения ограничивается величиной пакета данных приложения и его подтверждениями. Обычно трудностей не возникает в случае прикладных протоколов, изначально разработанных для использования в глобальных сетях, — HTTP и FTP. Напротив, задержка отрицательно влияет на прикладные протоколы, предназначенные для локальных сетей, к примеру при освобождении файла в Microsoft Windows с помощью общей межсетевой файловой системы (Common Internet File System, CIFS) (см. Рисунок 2).

КОНСОЛИДАЦИЯ РЕШЕНИЙ

Прежние подходы к решению проблем в глобальной сети охватывали лишь часть их или вносили улучшения в небольшое количество протоколов (см. Таблицу 1). Как видно из таблицы, эффективно решить обширные проблемы всего спектра протоколов им не удавалось. Новые решения представляют собой комбинацию четырех компонентов, которые в предыдущих подходах использовались по одиночке. Речь идет о высокопроизводительном сжатии данных, оптимизации TCP, оптимизации специфических приложений и протоколов, а также о кэшировании.

Таблица 1. Методы повышения эффективности использования каналов глобальной сети.

Аналитическая компания Taneja Group определила глобальные файловые службы (Wide Area File Services, WAFS) как оптимизацию доступа к данным по глобальным сетям. Между тем это — скорее, часть более обширной категории, которую называют глобальными службами данных (Wide Area Data Service, WADS или WDS). WDS оптимизируют специализированные приложения, к примеру CIFS или сетевую файловую службу (Network File Office, NFS), и поддерживают совместное использование файлов, электронную почту, FTP, создание резервных копий, приложений Web и прочие приложения. Кроме того, WDS включают в себя такие методы, как сжатие, обработка данных или кэширование, а также всестороннюю оптимизацию TCP. WDS функционируют независимо от протокола, конфигурации и приложений и решают множество проблем. Таким образом, WDS являются логическим продолжением целого ряда более ранних узкоспециализированных технологий (см. Рисунок 3).

ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ

WDS могут использоваться во множестве сценариев, затрагивающих современные корпоративные сети — для ускорения работы приложений, создания резервных копий, консолидации филиалов, инсорсинга и оптимизации пропускной способности. Многие деловые процессы зависят от приложений, которые центр обработки данных предоставляет по глобальной сети. В случае приложений речь может идти о совместном доступе к файлам Windows, и о сложной программе, применяемой только на данном предприятии. В обоих случаях падение производительности в глобальной сети практически неизбежно. Устройства WDS позволяет значительно ускорить работу самых разных приложений, среди которых Windows, Exchange, FTP и приложения для резервного копирования. Благодаря тому что результирующая производительность сравнима с достижимой в локальной сети, для пользователей работа по соединениям глобальной сети не отличается от ситуации, когда они находятся в одном офисе.

При резервном копировании децентрализованных серверов вовсе не обязательно передавать большие объемы данных. Однако если сервер пересылает данные по соединению глобальной сети с узкой пропускной способностью и высокой задержкой, производительность снижается заметно. Обычно даже быстрый процесс резервного копирования занимает больше времени, чем предоставляет отведенное под него окно. Поэтому многие администраторы ИТ предпочитают использовать в филиалах ленточные или иные системы резервного хранения. Применение локальных систем резервного хранения данных связаны с определенными рисками. Никто не застрахован от ошибок в обслуживании, дефектов материалов и от проблем с приложениями. При помощи решений WDS резервные копии создаются по глобальной сети и за короткое время. С учетом этого факта локальные инфраструктуры резервного копирования становятся излишними.

Сегодня доступно множество инструментов для консолидации вычислительных центров, однако довольно долго не было решения, с помощью которого предприятие могло бы консолидировать инфраструктуру своих филиалов в вычислительных центрах или центрах обработки данных. Решения WDS позволяют централизовать файловые и почтовые серверы, системы NAS и локальные ленточные системы. При этом предприятие может начать с одной области, к примеру резервного копирования, и позднее постепенно консолидировать остальные компоненты ИТ. Еще одним пунктом является так называемый инсорсинг: у организаций с распределенными филиалами часто ресурсы размещены слишком неравномерно. Благодаря гибкому подходу к обмену информацией и доступу решения WDS позволяют задействовать их более эффективно. Это экономит средства и обеспечивает стабильные рабочие отношения, поскольку удается регулировать нагрузку на филиалы.

Иногда преследуемая цель заключается просто в том, чтобы не приобретать дополнительную пропускную способность. Эффективное устройство WDS поможет снизить трафик через глобальную сеть настолько, что имеющаяся сеть будет в состоянии поддерживать множество дополнительных пользователей. Решения WDS предоставляют ряд важных преимуществ. В отличие от отдельных подходов — кэширования или решения сжатия, они устраняют важнейшие причины низкой производительности глобальной сети в виде интегрированного единого решения. Это дает выигрыш в производительности, экономит средства и предотвращает дальнейшее усложнение инфраструктуры. Впрочем, надо иметь в виду, что различия в производительности довольно существенны, и следует протестировать несколько решений.