Tīkla sastrēgumi: cēloņi, noteikšana un risinājumi

Informatec Digital » Resursi » Tīkla sastrēgumi: cēloņi, noteikšana un risinājumi

Jebkurā saistītā uzņēmumā, sākot no maza biroja līdz lielai korporācijai, Tīkla sastrēgumi ir viens no tiem klusās problēmas kas tērē laiku, produktivitāti un pacietībuViss šķiet kārtībā: pakalpojumu sniedzējs sola 1 Gb/s, Wi-Fi "darbojas labi", un aprīkojums nav īpaši vecs. Tomēr lejupielādes aizņem mūžību, koplietoto failu atvēršana ir lēna un videozvani ir saraustīti.

Tā parasti ir zīme, ka kādā brīdī ceļā, Tīkls ir blīvāks nekā jūsu datplūsmas vajadzības.Tāpat kā uz šosejas, kas sašaurinās līdz vienai joslai, dati ir spiesti "stāvēt rindā". Šajā rakstā mēs rūpīgi aplūkosim, kas ir tīkla sastrēgumi, no kurienes tie rodas, kā tos atklāt ar objektīviem datiem un ko jūs varat darīt, lai tos novērstu vai vismaz noturētu profesionālu kontroli.

Kas īsti ir tīkla sašaurinājums?

Runājot par tīkla sastrēgumiem, mēs domājam jebkurš infrastruktūras punkts, kas ierobežo pārējās sistēmas veiktspējuTas ir vājākais posms ķēdē: nav svarīgi, vai jums ir 10G komutatori, jaudīgi serveri vai simetriska šķiedra, ja viens tīkla segments nespēj apstrādāt visu saņemto datplūsmu.

Iedomājieties, ka jūsu tīkls ir ceļu tīkls: Ierīces ir automašīnas, kabeļi un pārmijas ir sliedes, un joslas platums ir pieejamo joslu skaits.Ja galvenajā ceļa posmā ir tikai viena josla un visai satiksmei jābrauc pa to, sastrēgums radīsies pat tad, ja pārējie ceļi ir milzīgas automaģistrāles. Tieši tas notiek tīklā, kad ports, savienojums vai ierīce sasniedz savu jaudu.

Sašaurinājums var parādīties daudzās dažādās vietās: interneta savienojumā, maģistrālajā savienojumā starp komutatoriem, NAS serverī, kas nedarbojas, vai pat nepietiekama izmēra virtuālajā mašīnāSvarīgi ir saprast, ka visa sistēma darbosies tikpat ātri, cik ātri tās lēnākais komponents visā tās ceļā.

Tipiski sastrēgumu cēloņi uzņēmumu tīklos

Lielākā daļa tīkla veiktspējas problēmu, ar kurām saskaras uzņēmumi, atkārtojas atkal un atkal. Šo modeļu identificēšana palīdz noteikt diagnozi agrāk un ieguldīt tieši tur, kur nepieciešams., neiedziļinoties nepiemērotā veidā vai netērējot naudu aparatūrai, kas neko neatrisina.

Viens no biežākajiem cēloņiem ir nepietiekama joslas platums galvenajās saitēs vai maģistrālajās līnijāsPiemēram, iedomājieties vienu gigabitu kabeli, kas baro komutatoru, kuram ir pieslēgti desmitiem lietotāju. Maksimālās noslodzes laikā šis 1 Gb/s ports tiek koplietots starp visiem lietotājiem, un, lai gan katra darbstacija var vienoties ar savu komutatoru par 1 Gb/s, praksē tie konkurē par vienādu joslas platumu.

Vēl viens izplatīts iemesls ir novecojis vai nepietiekami funkcionējošs tīkla aprīkojums: mājas maršrutētāji Darbojoties biroja vidē, komutatori bez pietiekamas komutācijas jaudas vai Wi-Fi piekļuves punkti, kas slikti apstrādā daudzus vienlaicīgus klientus. Pat ja porta teorētiskais ātrums ir 1 Gb/s, tā iekšējā elektronika var kļūt par sašaurinājumu.

Tāpat mums nevajadzētu aizmirst, nepareizas vai slikti optimizētas konfigurācijasSlikti plānoti VLAN, nepielāgots QoS, nepareizi konfigurēts aptverošais koks, saites, kas netiek apkopotas, kad tām vajadzētu būt… Tas viss var izraisīt cilpas, pārmērīgu rindu veidošanos vai vienkārši neefektīvu pieejamā joslas platuma izmantošanu, radot lēna tīkla sajūtu bez acīmredzama iemesla.

Daudzos uzņēmumos rodas arī būtiska problēma: nekontrolēta lietojumprogrammu vai pakalpojumu izmantošana, kas patērē tīkla resursusPilnas dublējumkopijas sastrēgumstundās, masveida sinhronizācija, lietotāju lejupielādēts liels saturs vai vienlaicīgi HD videozvani var viegli piesātināt saiti, ja nav pakalpojumu kvalitātes politikas vai plānošanas.

Ja mēs runājam par bezvadu tīkliem, tad iejaukšanās un Wi-Fi raksturīgie ierobežojumi Tie rada vēl vienu sarežģītības slāni. Signāli no citiem tīkliem, biezas sienas, nepareizi novietotas ierīces vai piesātināti kanāli var ievērojami samazināt izmantojamo joslas platumu, radot sastrēgumus, kuriem nav nekāda sakara ar līgumā noteikto interneta ātrumu.

Klasisks gadījums: divu stāvu savienošana ar vienu gigabitu kabeli

Ļoti izplatīta situācija birojos ir šāda: galvenais slēdzis (A) pirmajā stāvā, kas savienots ar interneta maršrutētāju, un otrs slēdzis (B) citā stāvā, kas savienots ar vienu CAT6 Ethernet kabeliŠajā otrajā stāvā var strādāt 10, 15 vai vairāk lietotāju, visi pieslēgti B slēdzim.

Teorētiski katrai no šīm darbstacijām ir gigabitu ports uz slēdzi, bet Visa datplūsma no šiem lietotājiem uz internetu vai serveriem, kas savienoti ar slēdzi A, iet caur vienu 1 Gbps saiti. starp A un B. Ja 17 cilvēki atver un saglabā lielus failus pakalpojumā SharePoint, veido dublējumkopijas vai veic videozvanus, šī saite kļūst par ļoti reālu sašaurinājumu.

Praksē notiek tas, ka Efektīvā caurlaidspēja, ko katrs lietotājs var baudīt, samazinās, palielinoties vienlaicībai.Klusos laikos tīkls "lido", bet, kad visi strādā vienlaikus ar lieli faili (piemēram, Excel faili, kas lielāki par 30 MB un glabājas mākonī vai lokālajā serverī), lēnuma un gaidīšanas sajūta ievērojami palielinās.

Ja abiem slēdžiem ir optisko šķiedru porti (SFP/SFP+)Daudz profesionālāks risinājums ir izmantot šīs pieslēgvietas kā mugurkaula savienojumu. Pārejot no 1 Gbps pa vara kabeļiem uz 10 Gbps pa optisko šķiedru, sašaurinājums mainās: savienojums vairs nav problēma, un datplūsmai ir daudz lielāka rezerve.

Šī pieeja ir tāda pati kā "pārejot" no 1G tīkla uz jauktu 1G/10G infrastruktūru: Jūs varat nodrošināt lietotājiem 1 Gb/s ātrumu, taču jūsu kanāli, saites uz kritiski svarīgajiem serveriem un krātuves masīvi ir jāpārvieto uz 10G, lai izvairītos no sastrēgumiem.Tas ir efektīvs investīciju veids: tīkla kodols tiek uzlabots, nemainot visas tīkla kartes lietotāja iekārtās.

Hibrīdie 1G/10G tīkli un galvenais šķērslis, veicot lēcienu

Pēdējos gados arvien vairāk uzņēmumu migrē uz 10 gigabitu tīkli jūsu visprasīgākajiem serveriem, krātuvei un iekšējai komunikācijaiŠīs izmaiņas nav tikai pārejoša modes lieta: tās samazina latentumu, paātrina pārsūtījumus un ļauj kritiski svarīgiem pakalpojumiem (virtualizācijai, dublēšanai, biznesa lietojumprogrammām) darboties, nepārslogojot to iespējas.

Problēma rodas, ja pāreja tiek veikta daļēji vai improvizētā veidā. Ja 10G vidi pievienojat savam vecajam 1G tīklam, izmantojot vienu gigabitu portu, savienojuma punktā esat izveidojis milzīgu sašaurinājumu.Desmit vai piecpadsmit lietotāji, katram ar 1G tīkla karti, ir spiesti koplietot šo vienu Gb/s, lai sazinātos ar 10G serveri vai īpaši ātru NAS.

Saprātīgs risinājums ietver izvietošanu Hibrīdie slēdži, kas piedāvā 1G RJ45 pieslēgvietas kopā ar 10G SFP+ pieslēgvietāmTādā veidā NAS serveris, virtualizācijas resursdators vai failu serveri tieši pieslēdzas 10G tīklam, savukārt lietotāju darbstacijas paliek 1G tīklā, taču ar lielas ietilpības iekšējo mugurkaulu, kas neļauj to piekļuves reižu summai pārslogot tīkla kodolu.

Labi projektētā ēkā, Serveris ar 10G savienojumu spēj apkalpot visus lietotājus vienlaicīgi ar ātrumu tuvu 80–100 MB/s uz staciju.Ja vien krātuve un procesors ir atbilstoši. Šķērslis vairs nav tīkls, bet gan pats serveris vai disku sistēma.

Tīkla redzamība: bez datiem jūs nonākat aklā vidē

Papildus aparatūrai, viens no lielākajiem izaicinājumiem administratoriem ir lai zinātu, kas patiesībā notiek tīkla iekšienēEsošās infrastruktūras parasti ir milzīgas, izkliedētas vairākās vietās, ar dažādu ražotāju ierīcēm, hibrīdvidēm ar fiziskām un virtuālām mašīnām, un nepārtraukti pieaug jaunu pakalpojumu skaits.

Vidējos vai lielos tīklos Pilnīgas redzamības sasniegšana ir izaicinājums apjoma un sarežģītības dēļIr daudz ierīču, daudz saskarņu, savienojumu starp vietnēm, VPN tuneļu, slodzes līdzsvarotāju un mākoņpakalpojumu. Nepietiek tikai aplūkot galveno maršrutētāju: ir jāsaprot visas ekosistēmas darbība, lai noteiktu, kur rodas satiksmes sastrēgumi.

Kad mēs runājam arī par izkliedētas arhitektūras ar birojiem dažādās pilsētās vai valstīsProblēma pieaug. Katrai atrašanās vietai var būt savas piekļuves saites, pakalpojumu sniedzēji un ierīces. Uzraudzības koordinēšana, lai iegūtu vienotu priekšstatu par veiktspēju, ir būtiska, lai neapmaldītos detaļās un spētu ātri reaģēt uz attālu sastrēgumu.

Heterogenitāte darbojas arī pret mums: hibrīdtīkli ar lokāliem serveriem, virtuālajām mašīnām, konteineriem un mākoņpakalpojumiem Tas apgrūtina precīza piesātinājuma avota noteikšanu. Viena virtuālā mašīna var būt pārāk liela, citai var trūkt resursu, un fiziskais resursdators var darboties pilnībā, kamēr virtuālajām mašīnām var būt nepietiekams procesora, operatīvās atmiņas vai piešķirtās joslas platuma apjoms.

Mērogojamība rada vēl vienu grūtības pakāpi. Tīkli nepārtraukti aug: vairāk lietotāju, vairāk SaaS lietojumprogrammu, vairāk lietu interneta ierīču, vairāk atrašanās vietu.Tas, kas vakar darbojās labi, pēc dažiem mēnešiem var izrādīties neefektīvs, ja resursu patēriņš netiek uzraudzīts un paplašināšanās netiek plānota iepriekš. Vienmēr darbojoties "uz robežas", ir recepte tam, ka sastrēgumi negaidīti parādās visnepiemērotākajā laikā.

Turklāt daudzās organizācijās, Tiek izmantotas vairāku ražotāju ierīces ar dažādām pārvaldības konsolēmBez uzraudzības risinājuma, kas apvieno visu informāciju vienā skatā, ir ļoti viegli nepamanīt pārslogotu saiti, bojātu portu vai ierīci, kas ilgstoši ir brīdinājusi par pārslodzi.

Kā redzamība palīdz izvairīties no sastrēgumiem

Ja jums nav reālas pārredzamības savā tīklā, Tu akli dzēš ugunsgrēkus.Lietotāji sūdzas par lēnu ātrumu, taču nav zināms, vai problēma ir serverī, komutatorā, Wi-Fi vai interneta savienojumā. Redzamības uzlabošana ir būtiska, lai pārtrauktu minēt un sāktu pieņemt uz datiem balstītus lēmumus.

Ļoti virtualizētās vidēs labs uzraudzības rīks ļauj Skatiet katras virtuālās mašīnas un tās resursdatoru procesora, operatīvās atmiņas, diska un tīkla izmantošanu reāllaikāAr šo informāciju ir daudz grūtāk pieļaut kļūdas lieluma noteikšanā, piemēram, pārāk daudz resursu piešķiršanu nekritiskām virtuālajām mašīnām, kamēr citas, kas ir būtiskas uzņēmumam, neizdodas un kļūst par sastrēgumiem.

Joslas platuma izmantošanas pārskatāmība ir arī ļoti svarīga. noteikt sastrēgumus noteiktās saitēs vai laika nišāsDatplūsmas uzraudzība pēc lietojumprogrammas, lietotāja vai VLAN palīdz noteikt, kuri pakalpojumi noslogo tīklu (piemēram, dublējumkopijas, mākoņa sinhronizācija, videokonferences, straumēšana utt.), un dod jums iespēju rīkoties: pārplānot uzdevumus, lietot QoS vai pārveidot topoloģiju.

Ar detalizētiem datiem no latentums starp vietnēm, lietojumprogrammu atbildes laiki un izmantotie maršruti, Ir iespējams atrast WAN sadaļas, kas rada nevajadzīgas kavēšanās.Maršrutu pielāgošana, savienojumu uzlabošana vai noteiktu pakalpojumu pārvietošana tuvāk galalietotājam var ievērojami mazināt lēnuma sajūtu.

Vēl viena labas redzamības priekšrocība ir spēja ātri atklāt un novērst pakešu zudumuPorts ar CRC kļūdām, bojāts kabelis vai piesātināta saskarne var izraisīt pastāvīgas atkārtotas pārraides un samazināt veiktspēju bez jebkādām tūlītējām pamanām pazīmēm. Saskarņu uzraudzība ar metriku palīdzību, lai noteiktu kļūdas, sadursmes un atmestus datus, ir būtiska, lai atrastu šīs problemātiskās zonas.

Visbeidzot, laba vēsturisko datu uzskaite atvieglo cēloņu analīze nopietna incidenta gadījumāZinot, kāda bija datplūsma pirms problēmas, tās laikā un pēc tās, kuras ierīces rādīja trauksmes signālus un kuras saites bija 100% noslodzes, ir vieglāk atrast patieso sastrēgumu vietu un neapstāties pie virspusējiem simptomiem.

Uzraudzības rīki un to loma veiktspējas nodrošināšanā

Teorija jau ir laba un gudra, bet ikdienas dzīvē Jums ir nepieciešami īpaši rīki, kas parāda jūsu tīkla, serveru un lietojumprogrammu statusu.Mūsdienās ir daudz risinājumu, gan atvērtā pirmkoda, gan komerciālu, kas atvieglo šo uzdevumu.

Pamata infrastruktūrai (centrālajam procesoram, atmiņai, diskam, serveru tīklam un ierīcēm) ir nepieciešami tādi risinājumi kā Zabbix, Nagios vai līdzīgas sistēmas ļauj uzraudzīt slodzes, reakcijas laikus un brīdinājumusVienā mirklī var redzēt, kad procesors strauji pārslogo, kad trūkst RAM vai arī serveris pastāvīgi izmanto mijmaiņas disku, radot diska sastrēgumu.

Ja jūs uztrauc atmiņas izmantošana un sarežģītāki patēriņa modeļi, novērojamības platformas, piemēram, Elastic Stack vai Datadog Tie var palīdzēt korelēt rādītājus, žurnālus un izsekošanas datus, lai labāk izprastu, kuri konkrētie pakalpojumi rada pārmērīgu slodzi un kādā kontekstā.

Tīri tīkla aspektā, tādi rīki kā Wireshark, PRTG Network Monitor vai NetFlow/sFlow risinājumi Tie ļauj ļoti detalizēti analizēt datplūsmu. Varat noteikt kavēšanos, pārslodzi, joslas platumu patērējošas lietojumprogrammas, pakešu zudumu noteiktos segmentos un pat anomālas tendences, kas norāda uz kļūmēm vai drošības problēmām.

Diska un datubāzes veiktspējas uzlabošanai ir nepieciešamas tādas utilītas kā iostat, perfmon, New Relic vai citi APM (lietojumprogrammu veiktspējas uzraudzības) monitori Tie ir ļoti noderīgi. Ar to palīdzību var redzēt, vai SQL vaicājumi ir labi optimizēti, vai indeksi darbojas, vai arī vājā vieta nav tīklā, bet gan krātuvē vai pašā datubāzē.

Visaptverošas uzraudzības jomā tādi risinājumi kā ManageEngine OpManager piedāvā vienotu skatu uz visu tīklu un tā ierīcēmTie ļauj redzēt ne tikai maršrutētāju un slēdžu statusu, bet arī saskarnes, saišu ātrumus, caur katru portu plūstošo datplūsmu un galvenos rādītājus, kas ietekmē latentumu un pakešu zudumu.

Ar šīm platformām administrators var Saņemiet proaktīvus brīdinājumus, kad saite tuvojas piesātinājumam, kad saskarnē rodas kļūdas vai kad ierīce sāk darboties neparasti.Turklāt daudzi no šiem rīkiem ļauj automatizēt atkārtotus uzdevumus, atbrīvojot laiku, lai koncentrētos uz stratēģiskākiem dizaina un optimizācijas jautājumiem.

Stratēģijas tīkla un infrastruktūras sastrēgumu novēršanai

Problēmas atklāšana ir tikai puse no darba: Otra puse ir īstenot atbilstošus pasākumus, lai novērstu vai mazinātu sastrēgumus.Atkarībā no tā, kur atrodas sastrēgums, risinājumi var būt gan vienkāršas konfigurācijas izmaiņas, gan ievērojama infrastruktūras paplašināšana.

Viens no pirmajiem lēmumiem, kas parasti rodas, ir tas, vai likt likmes uz vertikālā mērogojamība (vienas iekārtas uzlabošana) vai horizontālā mērogojamība (vairāk iekārtu pievienošana un slodzes sadalīšana)Konkrētā serverī, kuram trūkst centrālā procesora vai operatīvās atmiņas, varētu būt lietderīgi pievienot šai iekārtai vairāk resursu. Taču pienāk brīdis, kad efektīvāk ir izvietot vairākus serverus un līdzsvarot datplūsmu starp tiem.

Ir svarīgi arī pārskatīt lietojumprogrammas kods un datubāzes vaicājumiBieži vien aparatūra tiek vainota, ja patiesā problēma ir neefektīva loģika, SQL vaicājumi bez indeksiem, atkārtota piekļuve diskam vai nevajadzīga datu ielāde. Šo aspektu optimizēšana ievērojami samazina tīkla un serveru slodzi.

Vēl viens svarīgs elements sastrēgumu mazināšanā ir kešatmiņas un slodzes līdzsvarošanas inteliģenta izmantošanaTādi risinājumi kā Redis vai Memcached ļauj saglabāt bieži izmantotās atbildes un neļauj serveriem vai datubāzēm atkārtoti aprēķināt vienu un to pašu informāciju. Līdzīgi slodzes līdzsvarotājs (HAProxy, Nginx, mākoņpakalpojumi utt.) sadala datplūsmu starp vairākiem mezgliem, neļaujot vienam serverim kļūt par pārslodzes punktu.

Tīkla slānī liels svars ir šādiem aspektiem: QoS (pakalpojuma kvalitātes) konfigurācija un joslas platuma pārvaldībaKritiskās datplūsmas (piemēram, VoIP, biznesa lietojumprogrammu, datubāzes savienojumu) prioritizēšana salīdzinājumā ar mazāk jutīgiem lietojumiem (lejupielādes, atjauninājumi, nebūtiska straumēšana) palīdz nodrošināt, ka galvenie pakalpojumi turpina darboties nevainojami pat lielas slodzes periodos.

Vidēs ar ģeogrāfiski izkliedētiem lietotājiem satura piegādes tīklu (CDN) izmantošana un WAN optimizācija Tam var būt liela nozīme. Novietojot statisko saturu tuvāk lietotājam, optimizējot maršrutus vai izmantojot datplūsmas saspiešanas un deduplikācijas metodes, tiek samazināts latentums un joslas platuma patēriņš, tādējādi mazinot sastrēgumus garās saitēs.

Visbeidzot, cik svarīgi ir labs fiziskais un loģiskais tīkla dizains: skaidra topoloģija, labi noslogoti kanāli, atbilstoša segmentācija un rezerves saitesTas viss nozīmē, ka pat piesātinājuma punkta gadījumā tīklam ir vieta, kur sadalīt datplūsmu pa citiem ceļiem un uzturēt lietotāja pieredzi pieņemamā līmenī.

Galu galā tīkla sastrēgumu pārvaldība nav tikai lielāka ātruma vai aparatūras iegāde. Tas ir par satiksmes plūsmu izpratni, sastrēgumu iespējamības paredzēšanu un paļaušanos uz labu projektēšanas praksi, uzraudzību un nepārtrauktu optimizāciju.Ar šo kombināciju tīkls pārstāj būt melnā kaste, kas "dažreiz ir lēna", un kļūst par paredzamu, efektīvu infrastruktūru, kas atbilst uzņēmuma reālajām vajadzībām.