Mga bottleneck sa network: mga sanhi, pagtuklas at solusyon

Informatec Digital » Kayamanan » Mga bottleneck sa network: mga sanhi, pagtuklas at solusyon

Sa anumang konektadong negosyo, mula sa isang maliit na opisina hanggang sa isang malaking korporasyon, Ang mga bottleneck sa network ay isa sa mga iyon mga tahimik na problema na nagsasayang ng oras, produktibidad, at pasensyaTila maayos naman ang lahat: nangangako ang provider ng 1 Gbps, "gumagana nang maayos" ang Wi-Fi, at hindi naman gaanong luma ang kagamitan. Gayunpaman, matagal mag-download, mabagal magbukas ng mga shared file, at mabagal ang mga video call.

Karaniwan itong senyales na, sa isang punto sa daan, Mas mahigpit ang network kaysa sa kailangan mo ng trapiko.Tulad ng sa isang highway na kumikipot sa iisang lane lang, ang data ay napipilitang "pumila." Sa artikulong ito, susuriin nating mabuti kung ano ang mga bottleneck sa network, saan sila nanggagaling, kung paano matutukoy ang mga ito gamit ang obhetibong data, at kung ano ang maaari mong gawin upang maalis ang mga ito o, kahit man lang, mapanatili ang mga ito sa ilalim ng propesyonal na kontrol.

Ano nga ba ang eksaktong bottleneck sa network?

Kapag pinag-uusapan natin ang mga bottleneck sa network, ang tinutukoy natin ay anumang punto sa imprastraktura na naglilimita sa pagganap ng natitirang bahagi ng sistemaIto ang pinakamahinang kawing sa kadena: hindi mahalaga kung mayroon kang 10G switch, malalakas na server o symmetrical fiber kung ang isang segment ng network ay hindi kayang iproseso ang lahat ng trapikong natatanggap nito.

Isipin na ang iyong network ay isang network ng kalsada: Ang mga aparato ay ang mga kotse, ang mga kable at switch ay ang mga riles, at ang bandwidth ay ang bilang ng mga magagamit na linya.Kung ang isang mahalagang bahagi ng kalsada ay may iisang linya lamang at lahat ng trapiko ay kailangang dumaan dito, magkakaroon ng pagsisikip ng trapiko kahit na ang iba pang mga kalsada ay malalaking haywey. Iyan mismo ang nangyayari sa isang network kapag ang isang port, isang link, o isang aparato ay umabot sa kapasidad nito.

Ang isang bottleneck ay maaaring lumitaw sa maraming iba't ibang lugar: sa koneksyon sa internet, sa isang trunk link sa pagitan ng mga switch, sa isang NAS server na nagkukulang, o kahit sa isang maliit na laki ng virtual machineAng mahalagang maunawaan ay ang buong sistema ay kikilos nang kasing bilis ng pinakamabagal na bahagi nito sa end-to-end na landas nito.

Karaniwang mga sanhi ng mga bottleneck sa mga network ng negosyo

Karamihan sa mga problema sa pagganap ng network na nararanasan ng mga negosyo ay paulit-ulit na nangyayari. Ang pagtukoy sa mga pattern na ito ay makakatulong sa iyo na mag-diagnose nang mas maaga at mamuhunan nang eksakto kung saan kinakailangan., nang hindi nagpapanggap o gumagastos ng pera sa hardware na walang nareresolba.

Isa sa mga pinakakaraniwang dahilan ay ang hindi sapat na bandwidth sa mga pangunahing link o mga linya ng trunkHalimbawa, isaalang-alang ang isang Gigabit cable na nagpapakain sa isang switch kung saan dose-dosenang mga gumagamit ang nakakonekta. Sa panahon ng peak usage, ang 1 Gbps port na iyon ay ibinabahagi sa kanilang lahat, at bagama't ang bawat workstation ay maaaring makipagnegosasyon ng 1 Gbps gamit ang switch nito, sa pagsasagawa ay nakikipagkumpitensya sila para sa parehong bandwidth.

Isa pang karaniwang dahilan ay ang luma o hindi mahusay na kagamitan sa network: mga router sa bahay Kapag tumatakbo sa isang kapaligirang pang-opisina, ang mga switch na walang sapat na kapasidad sa paglipat o mga Wi-Fi access point na hindi kayang humawak nang maayos sa maraming sabay-sabay na kliyente. Kahit na ang teoretikal na bilis ng port ay 1 Gbps, ang panloob na elektronikong kagamitan nito ay maaaring maging hadlang.

Hindi rin natin dapat kalimutan ang hindi tama o hindi maayos na na-optimize na mga configurationMga VLAN na hindi maayos ang plano, hindi naayos na QoS, maling na-configure na spanning tree, mga link na hindi pinagsama-sama kung kailan dapat... Ang lahat ng ito ay maaaring magdulot ng mga loop, labis na pagpila, o simpleng hindi episyenteng paggamit ng magagamit na bandwidth, na lumilikha ng pakiramdam ng isang mabagal na network nang walang malinaw na dahilan.

Sa maraming kumpanya, lumilitaw din ang isang pangunahing problema: ang hindi kontroladong paggamit ng mga aplikasyon o serbisyo na kumukunsumo ng mga mapagkukunan ng networkAng mga kumpletong backup sa mga oras na peak hours, malawakang synchronization, mga user na nagda-download ng mabibigat na content, o sabay-sabay na mga HD video call ay madaling makakapuno ng link kung walang mga patakaran o pagpaplano tungkol sa kalidad ng serbisyo.

Kung pinag-uusapan natin ang mga wireless network, ang panghihimasok at ang mga limitasyong likas sa Wi-Fi Nagdaragdag ang mga ito ng isa pang patong ng kasalimuotan. Ang mga signal mula sa ibang mga network, makakapal na pader, mga device na hindi maayos ang pagkakalagay, o mga saturated channel ay maaaring lubhang makabawas sa magagamit na bandwidth, na lumilikha ng mga bottleneck na walang kinalaman sa nabawasang bilis ng internet.

Ang klasikong kaso: pagkonekta ng dalawang palapag gamit ang isang Gigabit cable

Ang isang karaniwang senaryo sa mga opisina ay ang mga sumusunod: isang pangunahing switch (A) sa ground floor, na konektado sa Internet router, at isang pangalawang switch (B) sa isa pang palapag na konektado sa pamamagitan ng isang CAT6 Ethernet cableSa ikalawang palapag na iyon, 10, 15 o higit pang mga gumagamit ang maaaring magtrabaho, lahat ay konektado sa switch B.

Sa teorya, ang bawat isa sa mga workstation na iyon ay may Gigabit port sa switch, ngunit Ang lahat ng trapiko mula sa mga user na iyon patungo sa Internet o sa mga server na konektado sa switch A ay dumadaan sa isang 1 Gbps link. sa pagitan ng A at B. Kung 17 tao ang nagbubukas at nagse-save ng malalaking file sa SharePoint, gumagawa ng mga backup, o gumagawa ng mga video call, ang link na iyon ay nagiging isang tunay na bottleneck.

Sa pagsasagawa, ang nangyayari ay Ang epektibong throughput na maaaring matamasa ng bawat gumagamit ay bumababa habang tumataas ang concurrency.Sa mga tahimik na panahon, "lumilipad" ang network, ngunit kapag ang lahat ay sabay-sabay na nagtatrabaho kasama malalaking file (halimbawa, ang mga Excel file na mas malaki sa 30 MB na nakaimbak sa cloud o sa isang lokal na server), ang pakiramdam ng pagbagal at paghihintay ay kapansin-pansing tumataas.

Kung ang parehong switch ay may mga fiber optic port (SFP/SFP+)Isang mas propesyonal na solusyon ang paggamit ng mga port na iyon bilang backbone link. Sa pamamagitan ng paglipat mula 1 Gbps sa copper patungong 10 Gbps sa fiber, nagbabago ang bottleneck: hindi na ang link ang problema, at mas malaki ang headspace ng trapiko.

Ang pamamaraang ito ay pareho sa kapag "lumilipat" mula sa isang 1G network patungo sa isang halo-halong imprastraktura ng 1G/10G: Maaari mong panatilihin ang mga end user sa 1 Gbps, ngunit ang iyong mga trunk, link sa mga mahahalagang server, at storage array ay kailangang ilipat sa 10G upang maiwasan ang mga bottleneck.Ito ay isang mahusay na paraan ng pamumuhunan: ang core ng network ay pinabubuti nang hindi kinakailangang palitan ang lahat ng network card sa kagamitan ng gumagamit.

Mga hybrid na 1G/10G network at ang pangunahing hadlang sa pagsulong

Sa mga nakaraang taon, parami nang parami ang mga kumpanyang lumilipat sa 10 Gigabit network para sa iyong pinakamahihirap na server, storage, at internal na komunikasyonAng pagbabagong ito ay hindi lamang isang panandaliang uso: binabawasan nito ang latency, pinapabilis ang mga paglilipat, at pinapayagan ang mga kritikal na serbisyo (virtualization, backup, mga aplikasyon sa negosyo) na gumana nang hindi napipilitan.

Ang problema ay lumilitaw kapag ang paglipat ay ginagawa nang bahagya o sa isang pansamantalang paraan. Kung ikokonekta mo ang isang 10G environment sa iyong lumang 1G network sa pamamagitan ng iisang Gigabit port, lumikha ka ng isang malaking bottleneck sa junction point.Sampu o labinlimang user, bawat isa ay may 1G NIC, ang napipilitang ibahagi ang iisang Gbps na iyon para makausap ang isang 10G server o isang ultra-fast na NAS.

Ang makatwirang solusyon ay kinabibilangan ng pag-deploy Mga hybrid switch na nag-aalok ng 1G RJ45 port kasama ang 10G SFP+ portSa ganitong paraan, ang NAS server, ang virtualization host, o ang mga file server ay direktang kumokonekta sa 10G, habang ang mga workstation ng gumagamit ay nananatili sa 1G, ngunit may mataas na kapasidad na panloob na backbone na pumipigil sa kabuuan ng kanilang mga access na mapuno ang core ng network.

Sa isang gusaling may maayos na disenyo, Ang server na may 10G link ay kayang magserbisyo sa lahat ng user nang sabay-sabay sa bilis na malapit sa 80-100 MB/s bawat istasyon.Kung sapat ang storage at processor. Hindi na ang network ang problema, kundi ang server mismo o ang disk system.

Pagiging nakikita ng network: kung walang data, mapupunta ka sa bulag

Bukod sa hardware, isa sa mga pinakamalaking hamon para sa mga administrador ay para malaman kung ano talaga ang nangyayari sa loob ng networkAng mga kasalukuyang imprastraktura ay karaniwang napakalaki, nakakalat sa iba't ibang lokasyon, na may mga device mula sa iba't ibang tagagawa, mga hybrid na kapaligiran na may mga pisikal at virtual na makina, at patuloy na paglago ng mga bagong serbisyo.

Sa mga katamtaman o malalaking network, Ang pagkamit ng ganap na kakayahang makita ay isang hamon dahil sa napakaraming dami at kasalimuotanMaraming device, maraming interface, mga link sa pagitan ng mga site, mga VPN tunnel, mga load balancer, at mga serbisyo sa cloud. Hindi sapat ang pagtingin lang sa pangunahing router: kailangan mong maunawaan ang kilos ng buong ecosystem upang matukoy kung saan nababara ang trapiko.

Kapag pinag-uusapan din natin ang mga ipinamamahaging arkitektura, na may mga opisina sa iba't ibang lungsod o bansaLumalala ang problema. Ang bawat lokasyon ay maaaring may kanya-kanyang access link, provider, at device. Ang pag-coordinate ng pagsubaybay upang magkaroon ng pinag-isang pananaw sa performance ay susi upang maiwasan ang pagkaligaw sa mga detalye at upang mabilis na makapag-react sa isang malayong bottleneck.

Ang heterogeneity ay gumagana rin laban sa atin: mga hybrid network na may mga lokal na server, virtual machine, container, at mga serbisyo sa cloud Dahil dito, mahirap matukoy ang eksaktong pinagmumulan ng saturation. Ang isang VM ay maaaring napakalaki, ang isa naman ay maaaring kulang sa sapat na resources, at ang pisikal na host ay maaaring maayos naman habang ang mga VM ay nagdurusa sa hindi sapat na CPU, RAM, o inilaang bandwidth.

Ang scalability ay nagdaragdag ng isa pang antas ng kahirapan. Patuloy na lumalaki ang mga network: mas maraming user, mas maraming SaaS application, mas maraming IoT device, mas maraming lokasyonAng naging maayos na operasyon kahapon ay maaaring magkulang sa loob ng ilang buwan kung hindi susubaybayan ang pagkonsumo ng mapagkukunan at hindi planuhin nang maaga ang mga pagpapalawak. Ang palaging pagpapatakbo "sa limitasyon" ay isang paraan para sa mga bottleneck na biglang lumitaw sa pinakamasamang posibleng panahon.

Bukod pa rito, sa maraming organisasyon, Ginagamit ang mga device mula sa maraming tagagawa na may iba't ibang management consoleKung walang solusyon sa pagsubaybay na pinag-iisa ang lahat ng impormasyon sa iisang view, napakadaling makaligtaan ang isang saturated link, isang sirang port, o isang device na matagal nang nagbibigay ng mga babala sa congestion.

Paano nakakatulong ang visibility upang maiwasan ang mga bottleneck

Kapag wala kang tunay na kakayahang makita ang iyong network, Bulag kang pumupukpok ng apoy.Nagrereklamo ang mga gumagamit tungkol sa mabagal na bilis, ngunit hindi mo alam kung ang problema ay nasa server, sa switch, sa Wi-Fi, o sa koneksyon sa internet. Mahalaga ang pagpapabuti ng visibility upang matigil ang panghuhula at magsimulang gumawa ng mga desisyong batay sa data.

Sa mga lubos na virtualisadong kapaligiran, ang isang mahusay na tool sa pagsubaybay ay nagbibigay-daan sa iyo upang Tingnan sa totoong oras ang paggamit ng CPU, RAM, disk at network ng bawat virtual machine at mga host nitoGamit ang impormasyong iyon, mas mahirap gumawa ng mga pagkakamali sa pagsukat, tulad ng paglalaan ng napakaraming mapagkukunan sa mga hindi kritikal na VM habang ang iba, na mahalaga sa negosyo, ay nabibigo at nagiging mga bottleneck.

Ang kakayahang makita ang paggamit ng bandwidth ay mahalaga rin sa matukoy ang pagsisikip sa ilang partikular na link o time slotAng pagsubaybay sa trapiko ayon sa application, user, o VLAN ay tumutulong sa iyo na matukoy kung aling mga serbisyo ang kumukontrol sa network (hal., mga backup, cloud synchronization, video conferencing, streaming, atbp.) at nagbibigay sa iyo ng pagkakataong kumilos: muling mag-iskedyul ng mga gawain, maglapat ng QoS, o muling idisenyo ang topology.

Gamit ang detalyadong datos mula sa latency sa pagitan ng mga site, mga oras ng pagtugon ng aplikasyon at mga rutang ginamit, Posibleng mahanap ang mga bahagi ng WAN na nagdudulot ng mga hindi kinakailangang pagkaantala.Ang pagsasaayos ng mga ruta, pagpapabuti ng mga link, o paglipat ng ilang partikular na serbisyo palapit sa end user ay maaaring lubos na makabawas sa pakiramdam ng kabagalan.

Isa pang benepisyo ng mahusay na kakayahang makita ay ang kakayahang mabilis na pagtuklas at pagwawasto ng packet lossAng isang port na may mga error sa CRC, isang sirang cable, o isang saturated interface ay maaaring magdulot ng patuloy na pag-retransmission at pagbaba ng performance nang walang agarang nakikita. Ang pagsubaybay sa mga interface na may mga metric para sa mga error, collision, at discard ay mahalaga sa paghahanap ng mga problemang lugar na ito.

Panghuli, ang pagkakaroon ng mahusay na talaan ng datos pangkasaysayan ay ginagawang mas madali pagsusuri ng ugat ng sanhi kapag may naganap na malubhang insidenteAng pag-alam sa kung ano ang kalagayan ng trapiko bago, habang, at pagkatapos ng problema, kung aling mga device ang nagpapakita ng mga alarma, at kung aling mga link ang nasa 100% na kapasidad ay nakakatulong upang mahanap ang tunay na bottleneck at hindi lamang matigil sa mga mababaw na sintomas.

Mga kagamitan sa pagsubaybay at ang kanilang papel sa pagganap

Maganda naman ang teorya, pero sa pang-araw-araw na buhay Kailangan mo ng mga partikular na tool na magpapakita sa iyo ng status ng iyong network, mga server, at mga application.Sa kasalukuyan, maraming solusyon, parehong open source at komersyal, na nagpapadali sa gawaing ito.

Para sa pangunahing imprastraktura (CPU, memorya, disk, server network at mga device), mga solusyon tulad ng Ang Zabbix, Nagios o mga katulad na sistema ay nagbibigay-daan sa pagsubaybay sa mga load, oras ng pagtugon at mga alertoSa isang sulyap, makikita mo kung kailan tumataas ang bilis ng isang CPU, kung kailan ka nauubusan ng RAM, o kung ang isang server ay patuloy na humihila mula sa swap at nagdudulot ng bottleneck sa disk.

Kung nag-aalala ka tungkol sa paggamit ng memorya at mas kumplikadong mga pattern ng pagkonsumo, mga plataporma ng obserbasyon tulad ng Elastic Stack o Datadog Makakatulong ang mga ito na iugnay ang mga sukatan, log, at trace upang mas maunawaan kung aling mga partikular na serbisyo ang bumubuo ng labis na load at sa anong konteksto.

Sa purong aspeto ng network, mga kagamitan tulad ng Wireshark, PRTG Network Monitor, o mga solusyon ng NetFlow/sFlow Pinapayagan ka nitong suriin ang trapiko nang detalyado. Matutukoy mo ang mga pagkaantala, pagsisikip ng trapiko, mga application na kumukuha ng bandwidth, pagkawala ng packet sa mga partikular na segment, at maging ang mga hindi pangkaraniwang pattern na nagpapahiwatig ng mga pagkabigo o problema sa seguridad.

Para sa pagganap ng disk at database, mga utility tulad ng iostat, perfmon, New Relic o iba pang APM (Application Performance Monitoring) monitor Napakapakinabangan ng mga ito. Gamit ang mga ito, makikita mo kung ang mga SQL query ay maayos na na-optimize, kung gumagana ang mga index, o kung ang bottleneck ay wala sa network kundi sa storage o sa mismong database.

Sa larangan ng komprehensibong pagsubaybay, ang mga solusyon tulad ng Nag-aalok ang ManageEngine OpManager ng pinag-isang view ng buong network at mga device nitoPinapayagan ka nitong makita hindi lamang ang katayuan ng mga router at switch, kundi pati na rin ang mga interface, bilis ng link, trapiko na dumadaan sa bawat port, at mga pangunahing sukatan na nakakaapekto sa latency at packet loss.

Gamit ang mga platapormang ito, magagawa ng isang administrador Tumanggap ng mga proactive na alerto kapag ang isang link ay malapit nang mapuno, kapag ang isang interface ay nakakaranas ng mga error, o kapag ang isang device ay nagsimulang kumilos nang hindi normal.Bukod pa rito, marami sa mga tool na ito ang nagbibigay-daan sa iyong i-automate ang mga paulit-ulit na gawain, na nagpapalaya ng oras upang tumuon sa mas madiskarteng mga isyu sa disenyo at pag-optimize.

Mga estratehiya para sa paglutas ng mga bottleneck sa network at imprastraktura

Ang pagtuklas ng problema ay kalahati lamang ng trabaho: Ang kabilang kalahati ay ang pagpapatupad ng mga naaangkop na hakbang upang maalis o maibsan ang bottleneck.Depende sa kung saan matatagpuan ang bottleneck, ang mga solusyon ay maaaring mula sa isang simpleng pagbabago sa configuration hanggang sa isang malaking pagpapalawak ng imprastraktura.

Isa sa mga unang desisyon na karaniwang lumalabas ay kung tataya ba sa patayong scalability (pagpapabuti ng isang piraso ng kagamitan) o pahalang na scalability (pagdaragdag ng mas maraming kagamitan at pamamahagi ng karga)Sa isang partikular na server na kulang sa CPU o RAM, maaaring makatuwiran ang pagdaragdag ng mas maraming resources sa makinang iyon. Ngunit darating ang punto kung saan mas mahusay na mag-deploy ng maraming server at balansehin ang trapiko sa pagitan ng mga ito.

Mahalaga ring suriin ang mga mga query sa application code at databaseKadalasan, ang hardware ang sinisisi kapag ang tunay na problema ay ang hindi mahusay na lohika, mga SQL query na walang index, paulit-ulit na pag-access sa disk, o mga hindi kinakailangang pag-load ng data. Ang pag-optimize sa mga aspetong ito ay lubos na nakakabawas sa stress sa network at mga server.

Ang isa pang mahalagang elemento sa pagpapagaan ng mga bottleneck ay ang matalinong paggamit ng cache at load balancingAng mga solusyon tulad ng Redis o Memcached ay nagbibigay-daan sa iyong mag-imbak ng mga madalas gamiting tugon at pinipigilan ang mga server o database na paulit-ulit na kalkulahin ang parehong impormasyon. Katulad nito, ang isang load balancer (HAProxy, Nginx, mga serbisyo sa cloud, atbp.) ay namamahagi ng trapiko sa maraming node, na pumipigil sa isang server na maging sanhi ng congestion.

Sa network layer, ang mga sumusunod ay may malaking bigat: Konpigurasyon ng QoS (Kalidad ng Serbisyo) at pamamahala ng bandwidthAng pagbibigay-priyoridad sa mahahalagang trapiko (hal., VoIP, mga aplikasyon sa negosyo, mga koneksyon sa database) kaysa sa mga hindi gaanong sensitibong paggamit (mga pag-download, pag-update, hindi mahahalagang streaming) ay nakakatulong na matiyak na ang mga pangunahing serbisyo ay patuloy na tatakbo nang maayos, kahit na sa mga panahon ng mataas na load.

Sa mga kapaligirang may mga gumagamit na nakabahagi sa heograpiya, ang paggamit ng mga content delivery network (CDN) at WAN optimization Malaki ang magagawa nito. Ang paglalagay ng static na nilalaman na mas malapit sa gumagamit, pag-optimize ng mga ruta, o paggamit ng mga pamamaraan ng compression at deduplication ng trapiko ay nakakabawas sa latency at pagkonsumo ng bandwidth, na nagpapagaan sa mga bottleneck sa mahahabang link.

Panghuli, ang kahalagahan ng Isang mahusay na pisikal at lohikal na disenyo ng network: malinaw na topolohiya, mahusay na laki ng mga trunk, naaangkop na segmentasyon, at mga kalabisan na linkNangangahulugan ang lahat ng ito na, kahit na lumitaw ang isang saturation point, may puwang pa rin ang network upang ipamahagi ang trapiko sa iba pang mga landas at mapanatili ang karanasan ng gumagamit sa isang katanggap-tanggap na antas.

Sa huli, ang pamamahala ng mga bottleneck sa network ay hindi lamang tungkol sa pagbili ng mas mabilis o mas maraming hardware. Tungkol ito sa pag-unawa kung paano dumadaloy ang trapiko, pag-antisipa kung saan maaaring magkaroon ng pagsisikip ng trapiko, at pag-asa sa mahusay na mga kasanayan sa disenyo, pagsubaybay, at patuloy na pag-optimize.Sa pamamagitan ng kombinasyong ito, ang network ay hindi na nagiging isang "black box" na "minsan ay mabagal" at nagiging isang nahuhulaan at mahusay na imprastraktura na naaayon sa mga tunay na pangangailangan ng negosyo.

Kaugnay na artikulo:

Pagsusuri ng pagganap ng network: pag-uugali, mga sukatan, at mga tool