在2016年国家广域网报告调查中,有要求受访者表明对其WAN影响最大的因素是广域网。考虑到与局域网不同,广域网有一些性能限制特征,如包丢失和延迟程度高,因此受访者表示的前五个因素中有两个与性能相关并不奇怪。由于我们正在经历从传统WAN到SD-WAN的根本转变,因此现在是了解SD-WAN解决方案如何提高网络性能的重要时刻。

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添加带宽

由于服务提供商对MPLS等企业WAN链路收费的方式,典型的WAN以兆比特速度运行,而典型的LAN以千兆速度运行。SD-WAN的一个优点是它可以使网络组织通过充分地利用相对便宜的互联网带宽来缩小这一差距。毫无疑问,在某些情况下,增加带宽可以提高性能。但是,如果有的话,性能改善与增加带宽的关系很少是线性的。要理解这个意思,请参考这样一个例子:从波士顿到旧金山的WAN链路发送大文件。如果WAN链路带宽的大小加倍,则发送文件所需的时间可能会减少,但不太可能减少一半。这种事情是由很多原因导致的。一个原因是TCP窗口大小,即在发送设备停止等待来自接收设备的确认之前可以发送的数据量。坚持使用文件传输,很可能由于TCP窗口大小的影响,文件传输将无法充分利用增加的带宽,并且可能只能看到性能上的微不足道的改进。

实现前向纠错和分组顺序校正

可能对WAN吞吐量产生重大影响的因素是数据包丢失。数据包丢失对TCP吞吐量的影响,Mathis等人已经做了广泛地分析。他们提供一个简单的公式,可以在数据包丢失时监督单个会话的最大TCP吞吐量。那个公式是:

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其中MSS是最大的段大小;RTT是往返时间,p是包丢失率。

图中的等式表明,随着往返时间或丢包率的增加,吞吐量会降低。为了说明数据包丢失的影响,假设MSS为1,420字节,RTT为100 ms。p为0.01%。根据公式,最大吞吐量为1,420千字节/秒。但是,如果损失增加到0.1%,则最大吞吐量下降68%至449千字节/秒。

消除数据包丢失对WAN吞吐量的负面影响的一种方法是实现具有数据包级前向纠错(FEC)的SD-WAN解决方案。这种解决方案会传输少量的奇偶校验分组。可以在接收端使用这些奇偶校验分组来重构任何丢失的分组,从而消除分组丢失对吞吐量的限制影响。

即使数据包没有丢失,但是没有按顺序传送到接收设备,吞吐量也会降低。其原因在于,在大多数情况下,TCP将强制发送设备重新发送无序分组。消除这种现象的方法是实现具有分组顺序校正(POC)的SD-WAN解决方案。POC在广域网的接收端动态地重新排序无序分组。

利用广域网优化功能

在相关的文章中有提到了几个用例,其中具有集成WAN优化功能的SD-WAN解决方案可以显着提高应用程序性能。其中一个用例是灾难恢复(DR)。DR要求在主要的数据中心和辅助数据中心之间传输大型文件,而这两个数据中心又相隔很远。由于先前讨论的TCP窗口大小对WAN吞吐量的影响,DR应用程序由于无法充分利用WAN带宽,因此可能无法传输公司DR计划所需的所有数据。对于许多公司而言,更好的解决方案是实施重复数据删除的WAN优化功能。重复数据删除使主数据中心和辅助数据中心保持同步,同时WAN链路也只需要发送最少量的数据。

另一个用例是WAN优化功能支持繁琐的协议,例如通用Internet文件系统(CIFS)。繁琐的协议需要数百次往返才能完成一个事务。例如,假设一个商业事务需要250次往返。如果该事务在WAN上进行需要60 ms。往返延迟,事务的繁琐性质增加了15秒的延迟,那么接下来用户将痛苦地抱怨。添加带宽会增加成本,但不会提高性能。WAN优化功能可以克服繁琐协议影响并缩短整体事务的时间。

结论

网络组织可以放心地知道,他们实施的任何SD-WAN解决方案,至少在一些用例的性能方面都有适度的改进。但是,对于正在考虑采用SD-WAN解决方案并希望对各种用例的性能有更显着改进的网络组织,应该仔细分析潜在的解决方案。他们应该关注支持FEC和POC等高级功能的SD-WAN解决方案,并且还可以根据需要提供集成的WAN优化功能,例如支持重复数据删除或缩短整体事务的时间。

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