Оптимизация работы на уровне приложений.

⇐ ПредыдущаяСтр 16 из 37Следующая ⇒

Многие приложения изначально разрабатывались для работы в локальных вычислительных сетях, обладающих большой пропускной способностью и малым временем отклика. Они создают избыточный объем служебных сообщений, таких как подтверждение доставки, готовность устройств и другие. Использование этих приложений в распределенных вычислительных сетях приводит к увеличению времени отклика.

Для уменьшения количества передаваемых служебных сообщений устройства WAN-оптимизации обрабатывают большую часть малозначимых сообщений локально без отправки их через распределенные вычислительные сети. Таким образом, объем передаваемых данных уменьшается, а время отклика сокращается. На рис. 8 показана схема оптимизации протоколов прикладного уровня.

Наиболее часто оптимизируют протоколы CIFS, NFS, MAPI, HTTP, SSL, Oracle, MS- SQL. На рис. 9 представлена диаграмма распределения основных видов TCP-трафика [2]. Видно, что основную часть сетевого трафика, использующего TCP соединение, занимает протокол HTTP. Очевидно, что большинство усилий при разработке устройств WOC, направлено на оптимизацию именно этого вида данных. В настоящее время существует две версии HTTP протоколов: HTTP 1.0 и HTTP 1.1. Проводились различные исследования повышения производительности протокола HTTP. В версии HTTP 1.1 введены следующие способы оптимизации работы протокола: установление постоянных соединений, конвейерная обработка запросов и сжатие данных.

ЦОД

Локальное завершение запросов

WAN

Оптимизированный трафик

Запрос на передачу

WOC - R

WOC-S

Удаленное подразделение

РС

Рисунок 8. Схема оптимизации протоколов прикладного уровня

Оптимизация работы протоколов прикладного уровня уменьшает время обработки сетевых запросов и количество фактически передаваемых пакетов, что способствует уменьшению времени отклика и числа потерь пакетов, а также увеличению полезной полосы пропускания канала связи.

Рисунок 9. Основные виды TCP-трафика в канале связи

Обзор устройств WAN-оптимизации.

Устройства WAN-оптимизации производятся многими компаниями, основные из них перечислены в табл. 2 [10]. Производители устройств WOC не раскрывают подробностей реализации своей продукции, однако все они основаны на одних и тех же методах WAN-оптимизации. Различия устройств зависят от конкретной реализации, набора методов и определенных предпочтений компаний производителей. Часто в данные устройства добавляются возможности, не связанные с оптимизацией сетевого трафика: функции безопасности, маршрутизации, сетевого хранилища и другие.

Производители предлагают как аппаратные устройства, так и программные реализации устройств WAN-оптимизации. Есть версии с низкой скоростью обработки данных и малым числом поддерживаемых соединений для небольших подразделений организаций или отдельных пользователей. Для крупных ЦОД предлагаются устройства, позволяющие обрабатывать сетевой трафик со скоростью до 1,5 Гбит/с и поддерживающие до 150000 соединений. Также предусмотрена возможность объединения устройств в группы. В этом случае скорость обрабатываемого трафика возрастает до 40 Гбит/с, а количество одновременно открытых соединений до одного миллиона.

Таблица 2

Основные производители устройств WAN-оптимизации

№	Производитель	Устройства	Основные методы WAN-оптимизации
1	ApplianSys	CacheBox	Управление загрузкой канала связи, кэширование
2	Aryaka	Cloud-based application acceleration and WAN optimization	Сжатие, дедупликация, оптимизация протоколов (TCP , CIFS , MAPI , FTP)
3	Blue Coat	ProxySG серия, ProxyClient, Director, PacketShaper	Сжатие, дедупликация, кэширование, оптимизация протоколов (HTTP , TCP , CIFS , MAPI), управление загрузкой канала связи.

(Продолжение таблицы 2)

4	Cisco	Wide Area Application Services (WAAS) серия, virtual WAAS, WAAS mobile, WAAS Express	Сжатие, дедупликация, кэширование, оптимизация протоколов (HTTP , TCP , CIFS , MAPI), оптимизация работы SSL, ускорение NFS,управление загрузкой канала связи.
5	Citrix	NetScaler, Branch Repeater	Сжатие, дедупликация, кэширование, оптимизация протоколов (HTTP , TCP , CIFS , MAPI), оптимизация работы SSL, управление загрузкой канала связи.
6	Cyberoam	Unified Threat Management (UTM) platform	Управление загрузкой канала связи
7	Expand Networks	Appliance accelerator, virtual accelerator, mobile accelerator, Expandview management platform	Сжатие, дедупликация, кэширование, оптимизация протоколов (HTTP , TCP , CIFS , MAPI), управление загрузкой канала связи.
8	Juniper Networks	Серия устройств WXC	Сжатие, дедупликация, кэширование, оптимизация протоколов (HTTP , TCP , CIFS , MAPI), оптимизация работы SSL, управление загрузкой канала связи.
9	Riverbed Technology	Steelhead серия, Steel mobile software, virtual Steelhead серия, WhiteWater серия	Сжатие, дедупликация, кэширование, оптимизация протоколов (HTTP , TCP , CIFS , MAPI), оптимизация работы SSL, ускорение NFS,управление загрузкой канала связи.
10	Silver Peak Systems	NXсерия, VXсерия, VRXсерия	Сжатие, дедупликация, оптимизация протоколов (HTTP , TCP , CIFS , MAPI)
11	Exinda	UPM, ExOS 6.0	Сжатие, дедупликация, кэширование, оптимизация протоколов (HTTP , TCP , CIFS , MAPI), управление загрузкой канала связи.

* * *

Устройства WAN-оптимизации прочно заняли свое место среди технических средств вычислительных сетей. Эти устройства основаны на простых, но эффективных механизмах и применяются уже более десятка лет. За это время они стали более совершенными и продолжают развиваться. Все время увеличивается число поддерживаемых прикладных протоколов, растет количество дополнительных функций. Большое количество разнообразных представленных моделей позволяет судить о высоком спросе на данный вид оборудования, что свидетельствует о широком применении устройств WAN-оптимизации при организации распределенных ИТКС.

Применение одних методов WAN-оптимизации позволяет сократить требуемую ширину и увеличить полезную пропускную способность канала связи, что повышает объем передаваемых по каналу данных. К таким методам относятся дедупликация, сжатие, кэширование и модификация протоколов TCP/IP. Рассматривая их, можно сделать вывод о едином механизме данных методов, но применяемых на разных уровнях обработки сетевого трафика. Например, кэширование файлов является частным случаем дедупликации с фрагментацией данных на целые файлы. Другие методы оптимизации сетевого трафика уменьшают время отклика и число передаваемых служебных сообщений, что способствует стабильной и комфортной работе пользователей сетевых приложений. Это методы оптимизации протоколов прикладного уровня, ForwardErrorCorrection и управление загрузкой канала связи. Важной особенностью WAN-оптимизации является применение методов оптимизации в едином комплексе. Они дополняют друг друга, позволяя значительно повысить производительность распределенной ИТКС. Продолжается проведение исследований в данной области. Одним из перспективных направлений развития является применение WAN-оптимизации в облачной инфраструктуре.

В ходе анализа выявлены основные особенности ЦИП, преобразованных процедурами WAN-оптимизации: поток данных разделен на блоки, размер которых зависит от типа фрагментации потока; часть информационных блоков замены хэш-кодами фиксированной небольшой длины; низкий уровень избыточности передаваемых данных; небольшое количество служебных пакетов; модификация заголовков протоколов сетевого, транспортного и прикладного уровней стека TCP/IP; применяется специальное оборудование оптимизации.

Литература

1. Олифер В.Г., Олифер Н.А. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы: учебник для вузов. 5-е изд. СПб.: Питер, 2016. 992 с.

2. Оптимизация WAN-трафика: результаты тестирования и внедрений // Интернет-журнал «StorageNews». 2010. №1. Систем. требования: Adobe Acrobat Reader. URL: http://www.storagenews.ru/41/Cisco_WAAS_АйТи_41.pdf (дата обращения: 05.05.2018).

3. Сомов А.М., Корнев С.Ф. Спутниковые системы связи: учебное пособие для вузов / Под ред. А.М. Сомова. М.: Горячаялиния-Телеком, 2015. 244 с.

4. Nirmala B.M. WAN Optimization Tools, Techniques and Research Issues for Cloud-based Big Data Analytics // World Congress on Computing and Communication Technologies. 2014. P. 280–285.

5. Floyd S. Highspeed TCP for large congestion window // Internet Engineering Task Force RFC 3649. Dec. 2003.

6. He Q., Li Z., Zhang X. Data Deduplication Techniques // International Conference on Future Information Technology and Management Engineering (FITME). Oct. 2010. P. 430–433.

7. King A.B. Speed up Your Site: Web Site Optimization. NewRiders. 2003. 496 р.

8. Kirubakaran R., Mano Prathibhan С., Karthika C. A Cloud Based Model for Deduplication of Large Data // IEEE International Conference on Engineering and Technology (ICETECH). Coimbatore, TN, India. 20 March 2015.

9. Paxson V. Growth Trends in Wide-Area TCP Connections // IEEE Network. July-August 1994. V. 8. № 4. P. 8–17.

10. Zhang Y., Ansari N., Yu H. On Wide Area Network Optimization // IEEE communications surveys and tutorials. Fourth quarter 2012. V. 14. № 4.

Reference

1. Olifer V.G., Olifer N.А. Computer networks. Principles, technologies, protocols: the textbook for high schools. 5th ed. SPb.: Piter, 2016. 992 p.

2. Optimization WAN-traffic: results of testing and implementation // Internet Journal «StorageNews». 2010. №1. [Electronic resource]. System requirements: Adobe Acrobat Reader. URL: http://www.storagenews.ru/41/Cisco_WAAS_АйТи_41.pdf (date of the application: 05.05.2018).

3. Somov A.M., Kornev S.F. Satellite communication systems: textbook for high schools / Edited by А.М. Somov. М.: HotLine-Telecom, 2015. 244 р.