AscenLink带宽管理器视频服务保证

AscenLink带宽管理器视频服务保证

AscenLink™视频应用建议

一内嵌QoS的线路备份与负载均衡解决方案

2003年2月

本方案介绍亚盛公司(Ascenvision)的智能型带宽集成管理产品-AscenLinkT'，，并给

出一些视频应用方面的建议，内容分为下列部分：

目录

一、概述..........................................................................2

二、应用的重要性.................................................................3

三、AscenLinkTM的技术实现.......................................................5

带宽管理......................................................................5

QoS简介.................................................................5

网络拥塞问题的育生.......................................................5

带宽管理的有效手段.......................................................6

分类、过滤及策略.........................................................6

线路负载均衡.................................................................7

多线路备份....................................................................7

自动路由功能介绍.........................................................8

四、视频应用的AscenLinkTM实施..................................................9

一、概述

互联网推动了社会经济快速进展，为世界带宋的巨大变化，我们己经深有感触。对企业

来讲，互联网不仅改变了企业进行业务交易的方式，而且改变着企业基础架构在为业务提供

支持时所扮演的角色。

随着企业网络应用的增加，业务量的逐年增长，保障关键应用的服务品质就成为匣络管

理部门面临的新课题。比如，如何保障网络繁忙时视频会议的流畅，保障ERP系统不受其

它应用的冲击，保障网上交易的永不间断等等。保障关键应用的运行有许多手段，如为某种

应用设置专用线路，增加常用线路，实施QoS（QualityofService服务质量保证）策略等等。

我们这里以视频应用（Video）为例，介绍亚盛公司（AscenvisionTM）的一体化综合解

决方案，包含QoS、线路级备份、负载均衡，来共同提洪高品质的服务。

二、应用的重要性

带宽敏感

VoIP

SAP.Oracle.

PeopleSoft,

etc...

RealJukebox.

Doom,Quake.

etc.X

--------------------------------------------------------------->

时间敏感

在关键应用中往往会提及7*24*256保障，即高可川性。事实上，关于现在越来越注重

投入产出比的企业来说，有效的应用保障手段往往意味着管理效率的提高，与企业整体运营

成本的降低。首先，我们会介绍相应的一些概念：

服务（Service）：服务器为用户提供的一种可使用的资源，如打印服务、文件访问服务、

Web服务、邮件服务等。

服务器是指提供服务的主机，通常，网管关注于服务器，用户关注于服务，用户只关心

服务是否可用，并不关心服务器是否宕机。

可用性（Availability）：服务的正常时间/（正常时间+非正常时间），此结果的百分比。

运行时间（Uptime）,服务正常运行的总时长.

失效（Outage）：服务不能正常使用。

失效时间（Downtime）：服务不能正常使用的总时长（包含计划内的服务暂停与意外服务中

断）。

可靠性（Reliability）:估计系统不间断运行的总时间。

无故障时间（MeanTimeBetweenFailures-MTBF）：系统不间断运行的平均时间，通常以

小时计算。

MTBF可通过系统运行总时间与系统失效次数相除来计算。

系统恢复时间（MeanTimeToRecovery-MTTR）：系统恢复所花费的平均时间。

MTTR通常作为服分合同的•个构成部分，由于MTTR=24小时的服务•费用与MTTR-7

天的服务费用明显不一致。服务商也通常也有保证系统不间断运行24小时(或者7天)的

承诺。

假如有些服务的MTTR值为零，则表示该系统具备实时切换的冗余措施。

高可用性(HighAvailability)分类：

>24*7*365o表示在一年的365天内、一周7天内、一天的24小时内，能够访问服务与

资源的能力。

>100%24*7*365o代表全部时间内，100%服务与资源可用。这就是大多数组织与用户

所定义的高可用性(HA)。

尽管24*7*365的服务能够趋近于100%可用，但事实上，这种水平的服务是不可能实

现的。即使MTTR为零，不可预见的自然因素与人为因素也会影响到100%可用性的实

现。

>6・6或者6-11(am-pm)10()%。表示一天中的一段时间内服务与资源的100%可用性。

>5个9服务承诺。5个9表示使用服务与资源时，能够实现24*7*365的99.999%服务保

证，即一年内只有5.2分钟的失效时间(Downtime)。

>用户或者网管都希望实现24*7*365的100%可用性，但设备与保护的水平都会影响到

可用性。我们能够根据实际应用的关键程度来规划可用性策略。

下列是失效时间的百分比对应表：

高可用访问百分比年失效时间

5个999.999%5.2分钟

4个999.99%52.5分钟

3个999.9%8.7小时

2个999.0%87.6小时

1个998.0%175.2小时

1个996.0%350.4小时

下列是一些关键应用失效造成的缺失参照表:

服务每小时失效缺失(¥)99.999%每年缺失(¥)

Brokerage5.6-73(*10(X)0(X))458-633(*1000)

CreditCard2.2-3.1(*1000000)192-269(*1000)

Pay-per-view67-223(*1000)6-20(*1000)

HomeTVshopping87-140(*1000)8-12(*1000)

CatalogSales60-120(*1000)5-10(*1000)

Airlinereservations67-117(*1000)6-10(*1000)

Telelicketsales56-82(*1000)5-7(*1000)

ATMfees12-17(*1000)1-2(*1000)

通过以上对比，我们能够大致估算出使用应用保障方案的投入与产出比。当然，我们也

应该充分考虑到其他影响应用保障的因素：

>物理：硬件失效

>设计：设计失误

>操作：由于个别管理失误所造成的影响

>环境：空调、电源、外部网络中断、自然灾害等

>系统重置：系统保护、升级、配置的影响

三、AscenLink™的技术实现

AscenLink™集带宽管理、负载均衡、多线路备份为一身，能够使企业真正降低总拥有

成本，AsccnLink^M定位于互联网应用基础设备，完成甯要负载均衡产品与QoS产品共同

完成的工作。下列部分会全面介绍带宽管理、负载均衡、多线路备份三个部分。

先轩AIM仙中健无线面］|一，如噬||直带|［翌

(AscenLink™将线路备份、负载均衡与QoS的功能完美结合起来)

带宽管理

由于网络应用与使用率的急剧增加，网络管理员面临着如何有效利用有限网络资源这一

严峻的问题，经常发生由于相对不太重要的通讯量占用天量带宽导致网络瘫痪等等问题。为

熟悉决此类问题，单一的漕加带宽是无法从根本上解决问题，同时费用昂贵，引入QcS解

决方案是非常行之有效的方法。

QoS简介

“服务质量保证“(QualityofService)是随着企业信息化程度的提高而提出的，由于各

类应用在网上涌现，网络拥塞的问题就突出起来，因此保障关键业务服务质最，解决网络拥

塞已成为基础网管外的首要任务。

QoS的目的，就是在有限的广域网资源的前提下，为应用提供优质服务质量。让关键

应用以最低的响应延时通过网络而不受时间、用户数变化与网络突发事件因素的影响。

QoS的实现要紧依靠于有效的带宽管理。管理好有限的广域网出口资源，就能够确保

关健业务的正常运行。

网络拥塞问题的产生

A、局域网与广域网接合部吞吐容量的巨大落差

今天局域网所普遍使用的局域以太网技术能够轻易达到10兆、100兆、千兆的速度，

而广域网使用DDN、帧中继、ISDN、或者卫星等传输技术，带宽通常在2兆下列。正由于

局域网与广域网接合部吞吐量的巨大差异，使得传输瓶颈自然形成，还可能因丢包而重新送

输增加网络负载，造成网络性能低下。

B、TCP争夺带宽的突发机制

为了使每一项传输任务能尽早完成，TCP协议具有一种与生俱来的控流特性叫“慢起”

(SlowStart)o"慢起”要求每对TCP会话中接收方在确认包(AcknowledgementPacket)

中向发送方广播一个比上次交易(Transaction)更大尺寸的窗I」(Window),使发送方在下

一轮的发送中不需等待确认便发送更大量的信息。这种突发机制的原意是要提高传输效率好

让任务尽早完成，但是，当网络上所有传输都以这种方式进行时，就面临着争夺带宽的问题。

这样，所有服务全部混杂在网络上同时进行，必定会造成：

>流量过大的情况下，重要业务与其他信息共同抢占带宽的使用权。

>不能根据IP、端口、服务类别设置优先顺序。

>网络服务质量无法得到保障，导致重要业务的速度延迟。

带宽管理的有效手段

目前有效管理网络带宽的技术手段分为两种，协调Window大小与方法与建立队列

(Queue)的方法。通常协调Window大小的方法会增加大展的TCP数据包，占用部分的

网络带宽。而通常的QoS设备中所使用的队列，尽管对带宽的限制很精确，但最数据量分

配的校正功能非常微弱，对剩余的带宽很难进行再分配。

AscenLin0使用特殊的方法来实现排序，同时具有瞬间校正功能，不仅能够更加精确

地操纵固定带宽，同时具有弹性操纵机制，不可能浪费剩余的带宽，提高带宽的整体利用率。

AscenLink™能够实现智能化流量及带宽管理，可根据业务的重要程度公平的分配相应

带宽，不必增加带宽投入，就可迅速正确地解决客户端的需求。AscenLink™不仅能够根据

用户(IP)或者应用类别分配带宽，有效管理网络资源。此外还可操纵相对不重要的用户带

宽，使其无法独占有限的网络资源，达到节约网络费用的目的。

关健业务的运行受到冲击关犍业务受到保障

(带宽策略实施前后比较)

上图中所示，在普通网络没有实施带宽管理时，关键应用与非关键应用混杂在一起，关

键应用受到挤压的情形。而在实施带宽管理的网络中，关键应用首先受到保护，不可能受到

其它应用的影响。

分类、过漉及策略

策略(Policy),就是带宽操纵的条件，在AscenLink™的策略中能够定义网络繁忙时(Busy)

与空闲(Idle)时为不一致应用的带宽分配。为不一致的源地址与目的地址分配策略，就能

够实现个性化的用户带宽使用策略。

AscenLink™考虑到复杂的互联网环境，把互联网服务、用户、时间规定为互联网的构

成要素丁这3个构成要素在带宽管理分析及设定过程中，成为支撑QoS的要紧手段。

线路负载均衡

在实际应用中，我们也许不想只把客户端的服务请求平均地分配给内部服务器，而是想

使WEB服务器比MAIL服务器能同意更多的服务请求，一条带宽较大的线路能分配到更

多的服务请求，出现故障的服务器将不再同意服务请求直至故障恢复等等。

通过选择合适的负载均衡策略，就能够使多个设备能很好的共同完成任务，消除或者避

免现有网络负载分布不均、数据流量拥挤反应时间长的瓶颈。

线路负载均衡(LoadBalance)建立在现有网络结构之上，它提供了一种廉价透明的方

案扩展网络设备与服务器的带宽、增加吞吐量、加强网络数据处理能力、提高网络的灵活性

与可用性。AscenLink™在负载均衡策略充分考虑到决定负载均衡性能的两个关键因素：

>负载均衡算法。

>网络系统状况的检测方式与能力。

考虑到服务请求的不一致类型、服务器的不一致处理能力与随机选择造成的负载分配不

均匀等问题，为了更加合理地把负载分配给不一致的线路，AsccnLinH”使用如下负载均衡

算法与网络状态检测方法：

>固定指派(Fixed)：选择固定的广域网连接，即选择当前连接失效时固定指派承担负载

的线路。

>根据IP地址(ByIPAddresses)：与固定指派类似，同样的〈来源IP,目的地IP>组

合会使用相同的广域网连接，参数是分配到各广域网连接的比重。

>轮循均衡(RoundRobin)：每一次来自网络的请求轮番分配给内部中的服务器，从1至

N然后重新开始。此种均衡算法适合于服务器组中的所有服务器都有相同的软硬件配置

同时平均服务请求相对均衡的情况。

>权重轮循均衡(RoundRobinbyWeight)：根据服务器的不一致处理能力，给每个服务

器分配不一致的权值，使其能够同意相应权值数的服务请求。比如：服务器A的权值

被设计成1,B的权值是3,C的权值是6,则服务器A、B、C将分别同意到10%、30%、

60%的服务请求。此种均衡算法能确保高性能的服务器得到更多的使用率，避免低性能

的服务器负载过重。

>根据下载流量(ByDownstreamTraffic)：选择下载负载最轻的广域网连接，参数是需要

参考的广域网连接。

>根据上传流量(ByUpstreamTraffic)：选择上传负载最轻的广域网连接，参数是需要参

考的广域网连接。

>根据全部流量(ByTotalTraffic)：选择总负载最轻的广域网连接，参数是需要参考的广

域网连接。

AscenLink™通过多种手段对网络状态进行检测，以保证负载均衡策略的实施，达到不

间断可用性的要求：

>Ping侦测：通过ping的方式检测服务器及网络系统状况，此种方式简单快速，能大

致检测出网络及服务器上的操作系统是否正常。

>流量侦测：AscenLink也会将线路上是否有数据通过作为连接状态是否正常的参考条

件。

多线路备份

随着网络应用的增加与线踣费用的降低，越来越多的企业选择使用多线路接入，特别是

同时使用不一致ISP提供多条线路，这往往是出于如下的考虑：

1、当线路出现故障时能够切换至另外的线路，增加线路的可靠性。

2、避免由唯一ISP提供多条线路，造成服务中断的风险。

3、通过多条线路增加带宽，均衡负载，合理利用带宽资源。

4、降低线路费用总成本。

AscenLinHM使用多种技术手段来解决传统线路备份中存在的技术问题，这里要紧介绍

自动路由功能。

自动路由功能介绍

自动路由是指能够同时使用多条ISP线路，并能够将数据负载自动分配在不•致线路

上的技术手段，同时也指当线路中断时,不用手动修改设置就能够使用其他线路的工作方式。

传统的线路备份都是采取备而不用的方式，通常会有两条线路，即在路由器上设置线路备份

策略：当一条线路故障时，自动连接另外一条线路，这时，始终会有一条线路处于空闲状态,

造成资源浪费，而且通过一台路由器实现多条线路备份的手段也过于繁琐。

对带宽要求较高的企业通常会采取两台路由器同时工作的手段，实际上就是在一个企业

内部使用两条相互独立的Intemel接入，形成两个独立的网络结构。

在正常情况下两台路由器分别使用个自的带宽资源，当一条线路出现故障时，管理员通

过修改设置，仍可保证关键业务的运转。当然，这种方法的缺点也十分明显，增加了管理上

的难度，平常需要保护两个不一致的网络，而且两台路由器会为内部设备提供两个网关（缺

省路由），内部网络的用户会分成两个部分，线路故障时务必手修改另一部分设备的网关地

址，包含服务器与工作站，

ISP-1ISP-2

（线路中断时需要修改缺省网关）

上图所示使用传统备份手段接入Internet的情况，不管哪条线路发生故障，都会明显影

响到内部网络应用，管理员务必进行干预。

AscenLink™在内部保护一条虚拟主干（VirtualTrunk）线路，实际上是由多条真实的广

域网线路构成，自动路由的作用是当其中的线路故障时，不需人工干预即可自动将流量切换

到正常的线路上，用户不可能觉察到线路的中断情况。

ISP

（线路中断时的自动路日）

上图所示使用AscenLink^自动路由功能后，用户将面对一个不间断的网络，任何一条

线路发生故障，用户都不可能感受到明显的变化。更为关键的是，在传统的路由器备份策略

中，根本无法实现线路负载均衡，无法充分有效地利用带宽。

四、视频应用的AscenLinkTM实施

能够通过使用多线路备份，并在AscenLinHM中配置带宽分配及负载均衡策略的方式,

来实现视频应用的品质保证。