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提升数据中心流量服务质量大法

2019-04-08 15:37 出处: 人气: 评论(



我们正处于一个前所未有的信息大爆炸时代,全球的流量年复合增长率达到了33%,每三年流量就会翻一倍。而数据中心部署的绝大多数应用系统的流量模型都有一定的周期性。在大部分情况下,流量都比较平稳,但在一些特定的时间段突发达到流量洪峰,受限于数据中心处理能力和运营成本的考虑,数据中心不可能无限制地扩大网络带宽,而且业务的变化也使得数据中心无法准确评估出洪峰出现的峰值和精准时间,这样给数据中心带来的直接影响就是网络拥塞,甚至业务中断。在数据中心不进行扩容的情况下,如何解决或者缓解这样的问题呢?IDC资讯将给大家分享一些解决的方法。

数据中心在突发流量、大流量的情况下出现网络拥塞。首先:要在网络部署上尽量避免出现多端口同时打一个端口的情况,高速端口向低速端口发送数据的情况,当然通过这种端口调整想消除拥塞是不可能的,只能是缓解。其次:在容易出现拥塞的关键节点部署大缓存的设备,在洪峰到来时,通过缓存来减少拥塞,这种方式对于短时间突发流量非常有效,但对于持续性的拥塞无能为力。再次:通过对业务流量进行细分,保证高优先级的业务先处理。比如数据中心里有两种业务,一是邮箱系统,另一个是业务审批系统。业务审批系统非常重要,不能出现中断,因此可以提升业务审批系统的优先级,优先处理。当出现网络拥塞时,影响的可能是邮箱系统,但业务审批系统不会受到影响。这种技术是数据中心里最常用的应用技术,是用来解决网络延迟和拥塞等问题的一种技术,那么下面就主要对这种技术进行一下探讨。

要对不同业务做优先级区分,就需要通过一些特定信息标识区分这些业务。常用的有四种方法:802.1P、DSCP、802.11e、EXP,这四种方法分别应用于不同的场合。802.1P主要应用于二层网络,DSCP应用于三层网络,802.11e应用于无线网络,EXP应用于MPLS网络。

802.1P是流量优先权控制标准,工作在TCP/IP中的第二层中,可以为二层网络提供流量优先级和动态组播过滤服务。802.1P是802.1Q标准的扩充协议,802.1Q定义了VLAN标签,802.1P则在VLAN标签中增加了3个比特的优先级。我们知道所有的流量在以太网中都是带着VLAN标签转发的,因此通过VLAN标签里的优先级就可以区分流量,这里只有3个比特的优先级,所以只能将流量最多分为8个等级,0最低,7最高。当网络设备收到带有802.1P优先级的流量,就会根据优先级进行拥塞管理,保证高优先的流量先通过。

IETF在1998年发布了Diff-Serv的QOS分类标准,定义在RFC2474和RFC2475中。它在每个数据包IP头部的服务类别TOS标识字节中,使用8个比特来区分流量优先级,这就是DSCP.DSCP位于以太网IP头中,适用于IPV4/IPV6的三层网络。8个比特中实际上只有6位用于标注优先级,剩余2位保留给ECN,这样6个比特可以讲流量分为48个等级。

无线局域网WLAN技术目前已经非常普及,WLAN技术也得到了飞速的发展,形成了一系列应用标准,从802.11B、802.11A到802.11H、802.11N、802.11E等,802.11E是IEEE推出的无线通用标准,相比其它的无线标准,802.11E增加了服务质量的定义,提出了两种新的二层接入机制:增强型分布式协调访问EDCA和混合协调功能控制信道访问HCCA,增加了一些新的优先级参数。如EDCA就是采用8种用户优先级来接入无线媒体,为不同的业务类型提供不同的业务登记,使得那些实时业务有较高的优先级接入信道。

EXP是MPLS网络专有的优先级,位于MPLS标签内,MPLS流量就是增加了一个或多个长度为4字节的MPLS头的IP包,仍属于以太网报文。在增加了MPLS头后,IP包在传送之前需要被封装在二层PDU中,因此常常将MPLS头称为垫片。EXP有3比特长度也是为了与IP头中的3比特IP优先级以及802.1P的3特别优先级兼容。默认情况下,当一个普通IP报文进入MPLS网络时,边缘网络设备会将IP报文中的优先级复制到MPLS头中的EXP中,反之亦然。当然网络设备也可以肯定流量特征设置EXP的优先级。

有了这些优先级的定义规则,就可以对数据中心的具体业务进行细分。在接入网络设备上或者上对重要的业务打上高优先级,不重要的业务给出低优先级,让业务流量在整个转发过程中都带着优先级。接下来就需要在网络设备上进行优先级信任,对不同的网络流量信任不同的优先级,如在二层网络中,信任802.1P,在无线网络中,信任802.11E.网络设备根据流量自身带有优先级进行队列映射。现在数据中心所有的网络设备都支持优先级映射,一般网络设备内部会有本地优先级的概念,根据进入设备流量自身所带的优先级将流量映射到本地队列中,本地队列用于指导流量的转发,映射到高优先级队列的流量优先转发。这些技术只有在网络出现拥塞时才会发挥作用,如果流量没有超过网络带宽,无论是高优先级的业务还是低优先级的业务,全部都会完成转发。

随着数据中心的数据量越来越大,部署优先级技术是非常必要,这将减少在业务高峰期可能引发的故障,通过优先级技术可以保证在网络拥塞时,重要的业务仍不会受到影响。减少网络带宽瓶颈给数据中心运营带来损失。数据中心的数据量每天都在增长,若不增加网络建设投入,迟早有一天数据中心会面临着这类问题。优先级技术不失是一种节省成本,缓解网络带宽瓶颈的好方法,它就像是高速公路上的应急车道,有紧急业务的车辆走应急车道,优先通行。当然,网络资源总是有限的,有得必有失,数据中心管理者需要根据各种业务的特点来对网络资源进行合理的规划和分配,利用好这个技术。

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