上海某公司Riverbed广域网加速解决方案

上海XX公司Riverbed广域网数据优化方案

二〇〇八年九月

1. 什么是广域网数据服务－WAN Data Service

众所周知，由于互联网的普及，TCP/IP已经成为一个被广泛采用的网络协议。越来越多的公司业务已经离不开基于TCP/IP网络而开发的应用。随着公司业务的发展和全球化的趋势，公司会在总部以外的地区和国家建立更多的远程办事机构。这样一来，公司的业务系统就必须运行在广域的TCP/IP网络之上。

我们知道，相比局域网络，广域网络的带宽只有1/100或更少，而延迟却增加100倍或更多。在局域网络上运行的非常好的应用到广域网络上运行时，一定会碰到效率极其低下等问题，会严重影响企业的生产效率。

在过去的时间里，好多网络厂商已经意识到该问题，提出了好多解决方案。比如采用压缩技术，流量管理技术，缓存技术等。所有这些技术只能在某一方面对广域网络进行加速，由于没有涉及TCP/IP的本质，使用效果不佳且带有相当大的局限性。

由于广域网存在的传输性能问题，为了提高在分支机构工作的员工的应用响应速度，许多的大型客户往往在分支机构部署本地的文件服务器，打印服务器和邮件服务器。这样虽然暂时解决了远程客户的应用响应速度，但是也造成了远程机构IT基础架构的复杂性，大大增加了设备成本和人员维护成本。

广域数据服务（WAN Data Service）作为一个新兴的技术领域，为克服跨广域网应用性能瓶颈带来了一种创新的方法。它可以加速应用系统在广域网上的响应速度，提供高效的带宽利用率并且在广域网环境中实现数据大集中。

广域数据服务解决方案

“让广域网像局域网一样”实际上有两方面的意思：1) 使广域网的性能具有质的飞跃，尤其针对那些在局域网上可以正常运行，但一到广域网就受到极大影响的应用和协议。2) 能处理和对付横跨分布式企业网络的范围广泛的应用和协议。

对广域网进行全方位改进的解决方案我们称之为广域数据服务(WDS)。广域二字不单单指的是广域网，它还意味着WDS所应用的范围非常广泛，以及WDS对各种各样瓶颈问题所进行的全方位改进。 WDS不仅仅只是一个面向性能和效率的解决方案，它同时也是一个能帮助我们实现以下这些以前所无法实现的目标的途径：

在不影响远程用户的前提下，将分布式的IT基础设施如文件服务器、邮件服务器、网络附加存储(NAS)和远程办公室备份系统等集中起来，整合到统一的数据中心。

让企业位于世界各地的同事共享大型文件变得简单而高效，使他们感觉就好像在同一建筑里办公一样。

通过长距离广域网链路进行备份与复制操作，而仅仅在一年前，想在备份窗口内完成这些操作都是不可能的任务。

在不升级带宽的前提下在现有的广域网上提供比以前丰富得多的应用服务。

如果需要，企业完全可以除去各分支点众多杂乱的服务器和设备，而以网络服务和WDS取代。这种改变可以极大地降低企业的IT开销并使整个IT系统易于管理。另外，如果分支点没有本地服务器，那么通过增加部署WDS也可以极大地改进其工作效率。

广域网性能受众多瓶颈限制：

下面让我们更深入地探讨一下瓶颈问题。与局域网链路相比，广域网链路通常带宽更低而延迟更高。但在实际应用中这些限制是如何影响应用性能呢？瓶颈主要有四个，其中一个与带宽相关，而另外三个全都和延迟有关。带宽这个瓶颈显而易见：没有任何一个应用在发送数据时可以突破带宽容量的限制。而三个数据延迟方面的瓶颈则相对比较深奥一点，显得不是那么直观，而且一般只会在不存在带宽瓶颈的情况下才会被注意到。由于延迟瓶颈的存在，即使现有可用的带宽十分充裕，应用也有可能无法充分利用好这些带宽资源。

第一号延迟瓶颈

第一号延迟瓶颈是由TCP 协议的端到端应答机制所造成的。在TCP 协议中，从一端到一端(比如在服务器和客户机之间)所正在传输的数据量受数据报窗口大小的限制。当该窗口满了以后，发送方就无法发送更多的数据，直到接收方确认已经接收了窗口中的部分数据。如果数据报窗口太小的话，势必会限制数据从一方传送到另一方并进行应答的速率，进而影响到整条链路的数据吞吐能力。

从理论上说，这个瓶颈出现的几率很小，因为已经有很好的机制能允许TCP 协议使用足够大的数据报窗口，而且现在流行的最新的操作系统也都实现了这些机制。然而，客户机和服务器上的缺省设置通常更适用于局域网而不是广域网，而且也很少有服务器和客户机上的TCP 协议栈被设置成能与广域网数据延迟进行很好的配合。

Max Throughput (Mbps)

-

0.200.400.600.801.001.201.401.600.010

0.020

0.030

0.040

0.050

0.060

0.070

0.080

0.090

0.100

0.110

0.120

0.130

0.140

0.150

0.160

0.170

0.180

0.190

0.200

RTT (seconds)

M a x T h r o u g h p u t (M b p s )

图表 1: 上图表明了一条T1线路(1.544Mb/s)在最大64k 字节窗口下进行TCP 连接时其有效数据吞吐能力随延迟的变化情况。在低延迟的情况下，线路能达到其带宽允许的最高数据吞吐量，但是当数据延迟超过40ms 时，第一号延迟瓶颈的影响就要超过带宽瓶颈的影响了。

TCP Throughput - T1 vs. T3

-10.0020.0030.0040.0050.000.010

0.020

0.030

0.040

0.050

0.060

0.070

0.080

RTT (seconds)

M a x T h r o u g h p u t (M b p s )

图表 2: 该图所要演示的情况和图表一类似，不过增加了一条T3线路(45Mb/s)以供比较。在该图的尺度下，T1线路的数据吞吐能力情况基本稳定，但要注意的是，随着延迟的增加，T3线路的吞吐能力很快就下降到与T1线路相差无几的水平上。在延迟大于等于

40ms 及TCP 窗口较小的情况下，T3线路的数据传输能力并不比T1线路更具多少优势。

第2号延迟瓶颈

第二号延迟瓶颈是由TCP 的慢启动和拥塞控制行为引起的。以上解释的第一号延迟瓶颈在于TCP 的窗口大小有限，而第二号延迟瓶颈则在于TCP 并不是总能利用最大窗口进行传输，也就是说，如果数据传送在一段时间内比较正常的话，TCP 窗口大小会逐渐变大，但一旦传输失败的话其窗口大小会立即缩小。如果网络同时具有高带宽和高延迟特性，这种行为就会导致带宽的浪费从而延长数据的传输时间。不过，这种问题主要发生在长肥网络(LFN)中，上面T1线路的例子并不适用。

第3号延迟瓶颈

第三号延迟瓶颈是由TCP 协议之上的所谓的应用协议引起的。回想一下上面提到的第一号延迟瓶颈，当TCP 受到数据窗口大小和数据回应需要的限制时，实际带宽即使很充裕也是起不到什么帮助作用的，类似的，如果一个应用在应用层就受到应用消息大小和数据回应