Kesesakan rangkaian: punca, pengesanan dan penyelesaian

Informatec Digital » Sumber » Kesesakan rangkaian: punca, pengesanan dan penyelesaian

Dalam mana-mana perniagaan yang berkaitan, daripada pejabat kecil hinggalah syarikat besar, kesesakan rangkaian merupakan salah satu masalah senyap yang membuang masa, produktiviti dan kesabaran . Semuanya nampak baik-baik sahaja: pembekal menjanjikan 1 Gbps, Wi-Fi "berfungsi dengan baik" dan peralatannya tidaklah terlalu lama. Walau bagaimanapun, muat turun mengambil masa yang lama, fail yang dikongsi lambat dibuka dan panggilan video terputus-putus.

Ini biasanya merupakan tanda bahawa, pada satu ketika di sepanjang jalan, rangkaian lebih sempit daripada keperluan trafik anda . Sama seperti di lebuh raya yang menyempit kepada satu lorong, data terpaksa "berbaris". Dalam artikel ini, kita akan melihat dengan lebih dekat apakah kesesakan rangkaian, dari mana ia datang, cara mengesannya dengan data objektif dan apa yang anda boleh lakukan untuk menghapuskannya atau, sekurang-kurangnya, memastikannya berada di bawah kawalan profesional.

Apakah sebenarnya kesesakan rangkaian?

Apabila kita bercakap tentang kesesakan rangkaian, kita merujuk kepada mana-mana titik dalam infrastruktur yang mengehadkan prestasi sistem yang lain . Ia adalah pautan paling lemah dalam rantaian: tidak kira sama ada anda mempunyai suis 10G, pelayan berkuasa atau sambungan gentian optik simetri jika satu segmen rangkaian tidak dapat memproses semua trafik yang diterimanya.

Bayangkan rangkaian anda ialah rangkaian jalan raya: perantinya ialah kereta, kabel dan suis ialah lorong, dan lebar jalur ialah bilangan lorong yang tersedia . Jika bahagian utama hanya mempunyai satu lorong dan semua lalu lintas perlu melaluinya, kesesakan lalu lintas akan berlaku walaupun jalan raya yang lain ialah lebuh raya yang besar. Itulah sebenarnya yang berlaku dalam rangkaian apabila port, pautan atau peranti mencapai kapasitinya.

Kesesakan boleh muncul di pelbagai tempat: dalam sambungan internet, dalam pautan tulang belakang antara suis, dalam pelayan NAS yang kurang berkuasa atau dalam mesin maya yang bersaiz kecil . Perkara penting yang perlu difahami ialah keseluruhan sistem hanya akan berfungsi sepantas komponen paling perlahan dalam rangkaian hujung ke hujungnya.

Punca-punca biasa kesesakan dalam rangkaian perniagaan

Kebanyakan masalah prestasi rangkaian yang dialami oleh perniagaan adalah berulang. Mengenal pasti corak ini membantu anda mendiagnosis isu lebih awal dan melabur dengan tepat di tempat yang diperlukan , tanpa perlu berspekulasi atau membelanjakan wang untuk perkakasan yang tidak menyelesaikan apa-apa.

Salah satu punca yang paling biasa ialah lebar jalur yang tidak mencukupi pada pautan utama atau tulang belakang . Contohnya, mempunyai kabel Gigabit tunggal yang membekalkan suis yang disambungkan kepada berpuluh-puluh pengguna. Semasa penggunaan puncak, port 1 Gbps itu dikongsi antara mereka semua, dan walaupun setiap stesen kerja boleh merundingkan 1 Gbps dengan suisnya, dalam praktiknya mereka bersaing untuk lebar jalur yang sama.

Satu lagi punca biasa ialah peralatan rangkaian yang ketinggalan zaman atau kurang berfungsi : penghala rumah yang beroperasi di persekitaran pejabat, suis tanpa kapasiti pensuisan yang mencukupi, atau titik akses Wi-Fi yang tidak dapat mengendalikan banyak klien yang disambungkan secara serentak. Walaupun kelajuan teori port ialah 1 Gbps, elektronik dalamannya boleh menjadi penghalang.

Kita juga tidak harus melupakan konfigurasi yang salah atau dioptimumkan dengan buruk . VLAN yang dikonfigurasikan dengan buruk, QoS yang tidak diselaraskan, pokok rentang yang dikonfigurasikan dengan salah, pautan yang tidak diagregatkan apabila sepatutnya… Semua ini boleh menyebabkan gelung, beratur panjang yang berlebihan atau penggunaan lebar jalur yang tersedia secara tidak cekap, mewujudkan persepsi rangkaian yang perlahan tanpa sebab yang jelas.

Banyak syarikat juga menghadapi masalah utama: penggunaan aplikasi atau perkhidmatan yang tidak terkawal yang menggunakan banyak sumber rangkaian . Sandaran penuh semasa waktu puncak, penyegerakan besar-besaran, pengguna memuat turun fail besar atau panggilan video HD serentak boleh menjejaskan sambungan dengan mudah jika tiada dasar atau perancangan kualiti perkhidmatan.

Apabila melibatkan rangkaian tanpa wayar, gangguan dan batasan Wi-Fi yang wujud menambahkan lagi lapisan kerumitan. Isyarat daripada rangkaian lain, dinding tebal, peranti yang diletakkan dengan tidak betul atau saluran yang sesak boleh mengurangkan lebar jalur yang boleh digunakan secara drastik, sekali gus mewujudkan kesesakan yang tidak ada kena mengena dengan kelajuan internet yang anda bayar.

Kes klasik: menghubungkan dua tingkat dengan kabel Gigabit tunggal

Satu senario yang sangat biasa di pejabat adalah seperti berikut: suis utama (A) di tingkat bawah, disambungkan ke penghala internet, dan suis kedua (B) di tingkat lain yang disambungkan oleh kabel Ethernet CAT6 tunggal . Di tingkat dua itu, 10, 15, atau lebih pengguna mungkin bekerja, semuanya disambungkan ke suis B.

Secara teorinya, setiap stesen kerja tersebut mempunyai port Gigabit ke suis, tetapi semua trafik pengguna ke Internet atau ke pelayan yang disambungkan ke suis A melalui pautan 1 Gbps tunggal antara A dan B. Jika 17 orang membuka dan menyimpan fail besar dalam SharePoint, melakukan sandaran atau membuat panggilan video, pautan tersebut menjadi kesesakan yang sangat nyata.

Dalam praktiknya, apa yang berlaku ialah daya pemprosesan berkesan yang tersedia untuk setiap pengguna berkurangan apabila keserentakan meningkat . Semasa waktu senyap, rangkaian adalah sepantas kilat, tetapi apabila semua orang bekerja serentak dengan fail besar (contohnya, hamparan Excel yang lebih besar daripada 30 MB yang disimpan di awan atau pada pelayan tempatan), perasaan perlahan dan menunggu meningkat dengan ketara.

Jika kedua-dua suis mempunyai port gentian optik (SFP/SFP+) , penyelesaian yang lebih profesional adalah dengan menggunakan port tersebut sebagai pautan tulang belakang. Dengan beralih daripada 1 Gbps melalui kuprum kepada 10 Gbps melalui gentian, kesesakan beralih: pautan bukan lagi masalah, dan trafik mempunyai lebih banyak ruang kepala.

Pendekatan ini adalah sama seperti ketika "melompat" dari rangkaian 1G ke infrastruktur hibrid 1G/10G: anda boleh mengekalkan pengguna akhir pada 1 Gbps, tetapi tulang belakang, pautan ke pelayan kritikal dan tatasusunan storan anda mesti dipindahkan ke 10G untuk mengelakkan kesesakan . Ia adalah cara yang cekap untuk melabur: anda menaik taraf teras rangkaian tanpa perlu menggantikan semua kad rangkaian dalam peralatan pengguna.

Rangkaian hibrid 1G/10G dan kesesakan utama ketika membuat lonjakan

Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, semakin banyak syarikat berhijrah ke rangkaian 10 Gigabit untuk pelayan, storan dan komunikasi dalaman mereka yang paling mencabar . Perubahan ini bukan sekadar trend sementara: ia mengurangkan kependaman, mempercepatkan pemindahan data dan membolehkan perkhidmatan kritikal (virtualisasi, sandaran, aplikasi perniagaan) beroperasi tanpa dipaksa ke hadnya.

Masalahnya timbul apabila peralihan dilakukan secara separa atau tidak teratur. Jika anda menyambungkan persekitaran 10G ke rangkaian 1G lama anda melalui satu port Gigabit, anda telah mewujudkan kesesakan besar pada titik sambungan . Sepuluh atau lima belas pengguna, setiap seorang dengan NIC 1G, terpaksa berkongsi Gbps tunggal itu untuk berkomunikasi dengan pelayan 10G atau NAS ultra pantas.

Penyelesaian yang bijak adalah dengan menggunakan suis hibrid yang menawarkan port RJ45 1G bersama-sama dengan port SFP+ 10G . Dengan cara ini, pelayan NAS, hos virtualisasi atau pelayan fail bersambung terus ke 10G, manakala stesen kerja pengguna kekal pada 1G, tetapi dengan tulang belakang dalaman berkapasiti tinggi yang menghalang jumlah sambungannya daripada memenuhi rangkaian teras.

Dalam seni bina yang direka bentuk dengan baik, pelayan dengan sambungan 10G boleh melayani semua pengguna secara serentak pada kelajuan hampir 80-100 MB/s setiap stesen kerja , dengan syarat storan dan pemproses mencukupi. Kesesakan bukan lagi rangkaian tetapi, jika ada, pelayan itu sendiri atau sistem cakera.

Keterlihatan rangkaian: tanpa data anda akan buta

Selain perkakasan, salah satu cabaran terbesar bagi pentadbir adalah memahami apa yang sebenarnya berlaku dalam rangkaian . Infrastruktur hari ini selalunya sangat besar, tersebar di pelbagai lokasi, dengan peranti daripada pengeluar yang berbeza, persekitaran hibrid dengan mesin fizikal dan maya, serta pertumbuhan berterusan perkhidmatan baharu.

Dalam rangkaian bersaiz sederhana atau besar, mencapai keterlihatan yang lengkap merupakan satu cabaran disebabkan oleh jumlah dan kerumitan yang tinggi . Terdapat banyak peranti, pelbagai antara muka, pautan antara tapak, terowong VPN, pengimbang beban dan perkhidmatan awan. Hanya melihat penghala utama tidak mencukupi; anda perlu memahami tingkah laku keseluruhan ekosistem untuk menentukan di mana trafik menjadi kesesakan.

Apabila kita bercakap tentang seni bina teragih, dengan pejabat di bandar atau negara yang berbeza , masalahnya akan berlipat ganda. Setiap lokasi mungkin mempunyai pautan akses, penyedia dan perantinya sendiri. Menyelaras pemantauan untuk mempunyai pandangan prestasi yang seragam adalah kunci untuk mengelakkan daripada tersesat dalam butiran dan dapat bertindak balas dengan cepat terhadap kesesakan jauh.

Heterogeniti juga menghalangnya: rangkaian hibrid dengan pelayan tempatan, mesin maya, kontena dan perkhidmatan awan menyukarkan untuk menentukan punca ketepuan yang tepat. Satu VM mungkin terlalu besar, satu lagi mungkin kekurangan sumber yang mencukupi dan hos fizikal mungkin baik-baik sahaja manakala VM mengalami CPU, RAM atau lebar jalur yang diperuntukkan tidak mencukupi.

Kebolehskalaan menambah satu lagi lapisan kesukaran. Rangkaian sentiasa berkembang: lebih ramai pengguna, lebih banyak aplikasi SaaS, lebih banyak peranti IoT, lebih banyak lokasi . Apa yang berfungsi dengan baik semalam mungkin akan gagal dalam beberapa bulan jika penggunaan sumber tidak dipantau dan pengembangan tidak dirancang terlebih dahulu. Sentiasa beroperasi pada hadnya adalah resipi untuk kesesakan muncul tanpa diduga pada masa yang paling teruk.

Di samping itu, banyak organisasi menggunakan peranti daripada berbilang pengeluar dengan konsol pengurusan yang berbeza . Tanpa penyelesaian pemantauan yang menyatukan semua maklumat ke dalam satu paparan, sangat mudah untuk terlepas pandang pautan yang sesak, port yang rosak atau peranti yang telah menghantar amaran kesesakan untuk beberapa waktu.

Bagaimana keterlihatan membantu mengelakkan kesesakan

Apabila anda kekurangan keterlihatan sebenar ke dalam rangkaian anda, anda secara membuta tuli memadamkan kebakaran : pengguna mengadu tentang kelajuan yang perlahan, tetapi anda tidak tahu sama ada masalahnya terletak pada pelayan, suis, Wi-Fi atau sambungan internet. Meningkatkan keterlihatan adalah penting untuk berhenti meneka dan mula membuat keputusan berasaskan data.

Dalam persekitaran yang sangat maya, alat pemantauan yang baik membolehkan anda melihat penggunaan CPU, RAM, cakera dan rangkaian setiap mesin maya dan hosnya dalam masa nyata . Dengan maklumat ini, lebih sukar untuk membuat ralat saiz, seperti memperuntukkan terlalu banyak sumber kepada VM yang tidak kritikal manakala yang lain, yang penting untuk perniagaan, gagal dan menjadi kesesakan.

Keterlihatan penggunaan lebar jalur juga penting untuk mengesan kesesakan pada pautan tertentu atau pada waktu tertentu dalam sehari . Memantau trafik mengikut aplikasi, pengguna atau VLAN membantu anda mengenal pasti perkhidmatan mana yang menyumbat rangkaian (cth., sandaran, penyegerakan awan, persidangan video, penstriman, dsb.) dan memberi anda ruang untuk mengambil tindakan: menjadualkan semula tugas, melaksanakan QoS atau mereka bentuk semula topologi rangkaian.

Dengan data terperinci tentang latensi antara tapak , masa tindak balas aplikasi dan penghalaan, adalah mungkin untuk mengenal pasti segmen WAN yang menambah kelewatan yang tidak perlu . Melaraskan laluan, menambah baik pautan atau memindahkan perkhidmatan tertentu lebih dekat kepada pengguna akhir boleh mengurangkan kelambatan yang dirasakan secara mendadak.

Satu lagi manfaat penglihatan yang baik ialah keupayaan untuk mengesan dan membetulkan kehilangan paket dengan cepat . Port dengan ralat CRC, kabel yang rosak atau antara muka tepu boleh menyebabkan penghantaran semula yang berterusan dan mengurangkan prestasi tanpa sebarang maklumat yang jelas. Pemantauan antara muka dengan metrik untuk ralat, perlanggaran dan pembuangan adalah penting untuk mengenal pasti kawasan masalah ini.

Akhir sekali, mempunyai rekod data sejarah yang baik memudahkan analisis punca utama apabila insiden serius berlaku . Mengetahui keadaan trafik sebelum, semasa dan selepas masalah, peranti mana yang menunjukkan penggera dan pautan mana yang beroperasi pada kapasiti 100% membantu mencari kesesakan sebenar dan bukan hanya tertumpu pada gejala luaran.

Alat pemantauan dan peranannya dalam prestasi

Teori memang bagus, tetapi dalam amalan seharian anda memerlukan alat konkrit yang menunjukkan status rangkaian, pelayan dan aplikasi anda . Hari ini, terdapat banyak penyelesaian, baik sumber terbuka mahupun komersial, yang memudahkan tugas ini.

Untuk infrastruktur teras (CPU, memori, cakera, rangkaian pelayan dan peranti), penyelesaian seperti Zabbix, Nagios atau alat serupa membolehkan anda memantau beban, masa tindak balas dan amaran . Sepintas lalu, anda dapat melihat bila CPU meningkat mendadak, bila RAM anda kehabisan atau jika pelayan sentiasa menggunakan ruang swap dan menyebabkan kesesakan cakera.

Jika anda bimbang tentang penggunaan memori dan corak penggunaan yang lebih kompleks, platform kebolehcerapan seperti Elastic Stack atau Datadog boleh membantu menghubungkan metrik, log dan jejak untuk lebih memahami perkhidmatan khusus yang menjana beban berlebihan dan dalam konteks apa.

Dari segi rangkaian semata-mata, alat seperti Wireshark, PRTG Network Monitor atau penyelesaian NetFlow/sFlow membolehkan analisis trafik yang sangat terperinci. Anda boleh mengesan kelewatan, kesesakan, aplikasi yang memenatkan lebar jalur, kehilangan paket dalam segmen tertentu dan juga corak anomali yang menunjukkan kegagalan atau isu keselamatan.

Untuk prestasi cakera dan pangkalan data, utiliti seperti iostat, perfmon, New Relic dan monitor Pemantauan Prestasi Aplikasi (APM) yang lain sangat berguna. Dengannya, anda dapat melihat sama ada pertanyaan SQL dioptimumkan dengan baik, sama ada indeks berfungsi dengan betul atau sama ada kesesakan bukan pada rangkaian tetapi pada storan atau pangkalan data itu sendiri.

Dalam bidang pemantauan komprehensif, penyelesaian seperti ManageEngine OpManager menawarkan pandangan seragam bagi keseluruhan rangkaian dan perantinya . Ia membolehkan anda melihat bukan sahaja status penghala dan suis, tetapi juga antara muka, kelajuan pautan, trafik yang melalui setiap port dan metrik utama yang mempengaruhi kependaman dan kehilangan paket.

Dengan platform ini, pentadbir boleh menerima makluman proaktif apabila pautan hampir mencapai tahap tepu, apabila antara muka mengalami ralat atau apabila peranti mula bertindak secara tidak normal . Tambahan pula, banyak alat ini membolehkan automasi tugas berulang, membebaskan masa untuk memberi tumpuan kepada isu reka bentuk dan pengoptimuman yang lebih strategik.

Strategi untuk menyelesaikan kesesakan rangkaian dan infrastruktur

Mengenal pasti masalah hanyalah separuh daripada tugas: separuh lagi melaksanakan langkah-langkah yang sesuai untuk menghapuskan atau mengurangkan kesesakan . Bergantung pada di mana kesesakan itu terletak, penyelesaian boleh terdiri daripada perubahan konfigurasi yang mudah kepada pengembangan infrastruktur yang besar.

Salah satu keputusan pertama yang biasanya timbul ialah sama ada untuk memilih skalabiliti menegak (menaik taraf mesin tunggal) atau skalabiliti mendatar (menambah lebih banyak mesin dan mengagihkan beban) . Pada pelayan tertentu yang kekurangan CPU atau RAM, menambah lebih banyak sumber pada mesin tersebut mungkin masuk akal. Tetapi akan tiba satu tahap di mana lebih cekap untuk menggunakan berbilang pelayan dan mengimbangi trafik antara mereka.

Penting juga untuk menyemak kod aplikasi dan pertanyaan pangkalan data . Selalunya, perkakasan dipersalahkan apabila masalah sebenar adalah logik yang tidak cekap, pertanyaan SQL tanpa indeks, akses cakera berulang atau beban data yang tidak perlu. Mengoptimumkan isu-isu ini secara drastik dapat mengurangkan tekanan pada rangkaian dan pelayan.

Satu lagi elemen penting dalam mengurangkan kesesakan ialah penggunaan caching dan pengimbangan beban yang bijak . Penyelesaian seperti Redis atau Memcached membolehkan anda menyimpan respons yang kerap digunakan dan menghalang pelayan atau pangkalan data daripada perlu mengira semula maklumat yang sama berulang kali. Begitu juga, pengimbang beban (HAProxy, Nginx, perkhidmatan awan, dll.) mengagihkan trafik merentasi berbilang nod, menghalang pelayan tunggal daripada menjadi titik kesesakan.

Di lapisan rangkaian, konfigurasi QoS (Kualiti Perkhidmatan) dan pengurusan lebar jalur adalah penting . Mengutamakan trafik kritikal (cth., VoIP, aplikasi perniagaan, sambungan pangkalan data) berbanding kegunaan yang kurang kritikal (muat turun, kemas kini, penstriman yang tidak penting) membantu memastikan perkhidmatan utama terus berjalan lancar, walaupun semasa tempoh beban tinggi.

Dalam persekitaran dengan pengguna yang tersebar secara geografi, penggunaan rangkaian penghantaran kandungan (CDN) dan pengoptimuman WAN boleh membawa perubahan yang besar. Meletakkan kandungan statik lebih dekat dengan pengguna, mengoptimumkan laluan atau menggunakan teknik pemampatan dan penyahduplikasian trafik mengurangkan penggunaan latensi dan lebar jalur, sekali gus mengurangkan kesesakan pada pautan yang panjang.

Akhir sekali, kepentingan reka bentuk rangkaian fizikal dan logik yang baik tidak boleh dipandang remeh: topologi yang jelas, tulang belakang bersaiz baik, segmentasi yang sesuai dan pautan yang berlebihan . Semua ini memastikan bahawa, walaupun titik tepu berlaku, rangkaian mempunyai kapasiti untuk mengagihkan trafik melalui laluan lain dan mengekalkan pengalaman pengguna yang boleh diterima.

Akhirnya, mengurus kesesakan rangkaian bukan sekadar membeli lebih banyak kelajuan atau lebih banyak perkakasan. Ia adalah tentang memahami bagaimana aliran trafik, menjangka di mana kesesakan mungkin berlaku dan memanfaatkan amalan terbaik dalam reka bentuk, pemantauan dan pengoptimuman berterusan . Dengan gabungan ini, rangkaian tidak lagi menjadi kotak hitam yang "kadang-kadang perlahan" dan menjadi infrastruktur yang boleh diramal dan cekap yang selaras dengan keperluan sebenar perniagaan.