本文讲的是广域网成为“云计算”发展的瓶颈所在，【IT168 资讯】如今，各种新技术、新趋势不断涌现，影响着IT行业的未来发展，云计算便是其中名头最响的一个。理论上，有了云计算，人们可以随时随地使用具有高度可扩展性和可服务性的计算资源及软件应用程序。用户无需具备云计算技术、基础设施（其作用是提供支持）方面的专业知识或对这些基础设施进行控制。“云计算”的未来可以好比当今的公用设施服务，比如供电和供气。
事实上，“云计算”模型并不是一个崭新概念。早在上世纪90年代中期，Sun Microsystems便提出了“网络就是计算机”这一理念。随着时间的迈进，互联网及其大众化的应用程序不断发展，为数亿网民提供了“公用事业”功能。人们习惯通过Hotmail之类和社交网络门户进行通信交流，进行网上信息和位置搜索，以及通过WebEx组织会议。这些“服务”与我们的生活越来越密切相关，它们是“SaaS”的不同表现形式，都是通过“云计算”提供的。因此，“云计算”已经成为现实，而且与我们现今的生活息息相关，其作用将随着时间的推移而越发重要。
广域网成为云计算发展的瓶颈
但是，将越来越多的虚拟式计算资源和软件服务放在“云”中所带来的负面影响是，对网络带宽的需求明显增加，而且要求所有站点的中心基础设施必须提供可预测的响应快速。网络基础设施，尤其是广域网（WAN），是“云计算”发展和实现过程中的关键之一，因此，如何满足这方面的要求成为企业IT要解决的首要难题。
基于英特尔公司和摩尔定律，在过去的20年里，计算机芯片的处理能力平均每隔18个月便提高一倍。如今，云计算服务提供商只需在“云”中增加服务器，便可以轻松地实现计算能力倍增。同时，局域网（LAN）以及LAN交换技术也因处理器速度的提升而受益。现在，千兆位LAN交换机十分普及，而且价钱非常便宜。有目共睹LAN性能在过去十年里提高了100倍之多，但WAN的普遍有效吞吐量依旧在兆位或低于兆位的范围。这里存在其特殊的性能障碍因素——WAN带宽昂贵、带宽不足、和传输延迟（延迟是WAN性能的隐形杀手）。云计算服务提供商发现，单靠增加计算机服务器并不能保证服务质量。要实现云计算的普及发展化必须依赖WAN优化与应用加速技术。
与局域网链路相比，广域网链路通常带宽更狭窄而延迟更长。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。
引起延迟瓶颈的因素主要有3个。
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，从一端到另一端(比如在服务器和客户机之间)所正在传输的数据量受数据包窗口大小的限制。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。如果数据包窗口太小的话，势必会限制数据从一方传送到另一方并进行应答的速率，从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包窗口，而且现在流行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TCP 协议缺省设置通常更适用于局域网而不是广域网，服务器和客户机上的TCP协议栈通常不能解决广域网的数据延迟问题。
第2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。
第3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作用，类似的，如果一个应用在应用层受到应用数据回应及确认需要的限制时，不管带宽有多充裕，也不管是否已经避免了第一、第二号延迟瓶颈，这些都起不到什么有效的帮助作用。如果应用协议最初即被设计用于广域环境，例如HTTP 和FTP ，那么一般不会碰到第三号延迟瓶颈，但是如果应用协议最初是被设计用于局域网的，比如微软的Windows 上通过CIFS 协议进行文件共享 常就会受到第三号延迟瓶颈非常严重的影响。
以往的广域网性能改善方案都只能对付有限的一部分瓶颈，或改进一小部分协议的应用性能。而且，一般的解决方案无法同时处理所有的瓶颈问题并做到对众多的应用协议具有广泛的适用性。
Riverbed 的解决之道
Riverbed公司从2002开始针对WAN带宽不足 、时延过长 、TCP传输及应用层协议效率低 等问题研究开发出顶尖的RiOS软件及Steelhead Appliance设备。至今在数千大型企业用户网络运营中，将广域网应用性能提高达100倍之多，同时让广域网数据流量减少60%到95%。Riverbed有3大优化核心专利技术来实现数据、传输和应用的优化。
数据优化——消除重复数据的传输、进行跨应用的数据优化、提升有效带宽，平均可达5－10倍。
RiOS 对传输中的TCP流和数据进行分段并为其建立索引。建立索引的数据将与磁盘上的数据进行比较。以前发送过的数据段不会通过 WAN 再次发送，而只发送与其对应的引用来代替它。这种过程将使得先前通过 WAN 发送过的重复数据被极小的引用代替。通过使用其获得专利的多层次引用结构 （SDR），一个引用可表示多个字段至数兆字节的数据。如果 RiOS 从未见过该数据，则会使用基于 Lempel-Ziv (LZ) 的算法压缩这些数据段，并发送给 WAN 远端上对等的 RiOS 支持设备。对等设备或端点上也存储有这些数据段。最后，使用新的数据和对现有数据的引用重新构造原流量，然后传送给客户机。RiOS 数据优化具有高可扩展性，峰值扩展率可达到 100:1。这样扩展率远比普通 TCP 压缩设备所能提供的压缩率高，是消除冗余数据传输的结果。
传输优化——根据网络状况自动调整TCP传输参数；传输协议往返确认时延减少 65%～98%；在高带宽、高延迟网络连接的情况下实现高达 95% 的使用率；通过支持 SSL 优化提供透明加速保密的应用程序 。
RiOS 通过传输层优化克服了传输协议的确认延时瓶颈。传输优化是一组功能，它通过动态适应网络状况，组合窗口扩展、有效载荷的智能化重新打包、连接管理和其他技术手段来实现TCP优化。从而降低 WAN 传输信息所导致的往返时延，同时维持了传输的可靠性和弹性。
增强后TCP的性能，RiOS 可以有效地将混合有数据和数据引用的 TCP 有效载荷重新打包。如数据优化中所述，被识别为已经传输过的数据会被引用取代，而这些引用可代表大量数据。采用这种方法，RiOS 实质性地扩展了 TCP 帧，通常使容量比基本的 TCP 有效载荷大数百倍。
此外，在 Steelhead 设备中，RiOS 提供了加速 SSL 加密的流量并保持企业首选信任模式的方法，使用 RiOS 实现 SSL 加密时，所有密钥仍存放在数据中心，分支机构无需假证书。Steelhead 设备可自动发现其 SSL 对等设备并开始优化 SSL 流量。通过这种方式，RiOS 可将其世界领先的数据优化、传输优化和应用程序优化机制用于 SSL 加密流量，而不会影响企业首选的安全模式。
应用程序优化——应用响应速度提升高达 100 倍；同时支持多应用协议：CIFS、NFS、MAPI (2000 - 2007)、HTTP(S)、MS-SQL、Oracle。
RiOS应用程序优化功能对性能欠佳的协议提供额外的第 7 层加速。应用程序优化模块可消除特定应用程序建立时所需的往返流量，大幅改善吞吐量，提供额外的性能改善。Riverbed 是第一个提供第 7 层应用程序协议优化的供应商，支持企业常用的应用程序，如Microsoft Windows 文件系统（CIFS 协议）、Microsoft Exchange 邮件（MAPI 协议）、Microsoft SQL Server 数据库（TDS 协议）、HTTP 和 HTTPS、NFS 或 Oracle 11i等。
总之，Riverbed屡获大奖的广域网优化、应用加速解决方案，可以从战略意义上让企业实现IT架构集中化和迈向云计算部署的未来，从而减少了运营管理开销和费用。没有广域网优化配套基础，不断扩展的数据中心、SaaS和大规模的“云”推进将无法得到有效的进展。
原文发布时间为：2009-09-04
本文作者： IT168.com
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原文标题：广域网成为“云计算”发展的瓶颈所在