在部署數(shù)據(jù)中心解決方案時(shí)，有一個(gè)重要的問題不容忽視——擁塞控制：用戶的隨機(jī)訪問性使得某一條鏈路" title="鏈路">鏈路或某一路服務(wù)產(chǎn)生擁塞,，擁塞的結(jié)果就會(huì)使得業(yè)務(wù)應(yīng)用變慢,，甚至失敗。
　
1 引言

　　互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的高速發(fā)展及人們對信息處理的迅猛需求加速了數(shù)據(jù)中心在各個(gè)行業(yè)的部署與應(yīng)用,，數(shù)據(jù)中心這種集中式的應(yīng)用便利了數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與共享,、增強(qiáng)和整合業(yè)務(wù)系統(tǒng)的應(yīng)用,、網(wǎng)絡(luò)安全管理、數(shù)據(jù)容災(zāi)與備份等,。但在部署數(shù)據(jù)中心解決方案時(shí),，有一個(gè)重要的問題不容忽視——擁塞控制：用戶的隨機(jī)訪問性使得某一條鏈路或某一路服務(wù)產(chǎn)生擁塞，擁塞的結(jié)果就會(huì)使得業(yè)務(wù)應(yīng)用變慢,，甚至失敗,。

　　2 數(shù)據(jù)中心及擁塞機(jī)制分析

　　數(shù)據(jù)中心應(yīng)用的典型特征就是業(yè)務(wù)應(yīng)用的匯聚與集中，利用高性能的交換機(jī)/路由器構(gòu)建數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)與交換核心及接入網(wǎng)絡(luò),，連接起終端用戶和業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng),。數(shù)據(jù)中心部署中，應(yīng)用系統(tǒng)處理能力" title="處理能力">處理能力可以預(yù)計(jì)且加以增強(qiáng),，數(shù)據(jù)通信及交換系統(tǒng)也可以擴(kuò)充以增加更多的帶寬,，但是仍然無法避免多路用戶訪問而造成網(wǎng)絡(luò)擁塞，這種擁塞是隨機(jī)且不可避免的：一些用戶可能通過交換機(jī)下載文件,，另外一些用戶也可能通過同樣的端口進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算,，當(dāng)需求的帶寬超過端口的轉(zhuǎn)發(fā)能力時(shí)，擁塞就會(huì)產(chǎn)生,。
　　當(dāng)擁塞產(chǎn)生時(shí),，用戶的直接感受就是業(yè)務(wù)應(yīng)用或資源訪問變慢，甚至失敗;從傳輸層TCP/UDP來看則是報(bào)文延時(shí),、重傳甚至丟失;而在MAC鏈路層,，數(shù)據(jù)包因?yàn)閾砣蜁?huì)被緩存、排隊(duì),，也可能因?yàn)殛?duì)列滿而被丟棄,。因此，由于擁塞不能避免,，對于交換機(jī)的緩存管理及擁塞處理能力要求相當(dāng)重要,，它能使擁塞發(fā)生時(shí)對業(yè)務(wù)及用戶的影響風(fēng)險(xiǎn)減到最小。

　　3 交換機(jī)/路由器擁塞分析

　　交換機(jī)/路由器端口間的鏈路通常都能達(dá)到線速,，常規(guī)的L2/L3測試已經(jīng)覆蓋了這些項(xiàng)目,，但如果訪問存在多對一的情況，如12個(gè)GE端口的入口流量流向1個(gè)10GE出端口,，出口會(huì)發(fā)生擁塞,，在L2/L3的測試表現(xiàn)上，出口帶寬還是在10G的速率上;但在應(yīng)用層" title="應(yīng)用層">應(yīng)用層的表現(xiàn)上,，應(yīng)用層業(yè)務(wù)的有效帶寬" title="有效帶寬">有效帶寬肯定會(huì)明顯降低,。當(dāng)DUT因?yàn)閾砣l(fā)生丟包時(shí)，應(yīng)用層業(yè)務(wù)如TCP就會(huì)存在等待,、延時(shí)及重傳等相關(guān)的數(shù)據(jù)保護(hù)措施,，這些重傳及等待不僅造成有效帶寬降低,，產(chǎn)生了大量的無效帶寬，而且使得L2/L3的轉(zhuǎn)發(fā)能力降低,，浪費(fèi)了鏈路的帶寬,。而且，擁塞越嚴(yán)重,，有效帶寬降低越明顯,。
　　目前的交換機(jī)/路由器設(shè)備基本上是屬于存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)方式(Store and Forwarding/LIFO)，報(bào)文進(jìn)入設(shè)備后,，從一個(gè)芯片的緩存轉(zhuǎn)發(fā)到其它芯片上的緩存(如果基于NP/CPU轉(zhuǎn)發(fā),，就會(huì)多了一層CPU的隊(duì)列轉(zhuǎn)發(fā))，再從緩存中進(jìn)入轉(zhuǎn)發(fā)隊(duì)列,，并從目的地端口上轉(zhuǎn)發(fā)出去;緩存的分配包括配置到端口的緩存及公共緩存,。設(shè)備緩存的大小及隊(duì)列調(diào)度能力會(huì)體現(xiàn)在對于擁塞的處理能力上。這種能力不僅僅表現(xiàn)在擁塞的處理上,，而且報(bào)文在緩存中的排隊(duì)效率也會(huì)影響應(yīng)用層的性能,。通過增加緩存可以減小擁塞時(shí)處理能力，但這方面會(huì)增加硬件成本,。另外,，過多的緩存會(huì)增加報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)的時(shí)延，從而也會(huì)影響應(yīng)用層的性能,。緩存及漏斗的粒度控制也會(huì)對不同幀長度的報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)存在不同的影響,。緩存的分配與隊(duì)列管理要基于效率與公平的原則，既要保證端口擁塞處理的性能需要,，也要保證嚴(yán)重?fù)砣a(chǎn)生時(shí)不相關(guān)的端口被阻塞甚至得不到調(diào)度而餓死,。

　　4 擁塞處理能力評估

　　如何評估測試設(shè)備" title="測試設(shè)備">測試設(shè)備的擁塞處理能力及隊(duì)列調(diào)度能力？傳統(tǒng)的測試方法" title="測試方法">測試方法包括RFC2544的Back-to-Back,，RFC2889的 Congestion Control Test,，但這些傳統(tǒng)的L2/L3測試手段首先只能是局部地測試設(shè)備的幾個(gè)端口，另外測試結(jié)果也只是一個(gè)量值,，無法將其跟真實(shí)的業(yè)務(wù)表現(xiàn)關(guān)聯(lián)起來,，而且難以與同類產(chǎn)品進(jìn)行比較。
　　在數(shù)據(jù)中心的實(shí)際應(yīng)用中,，最重要的是用戶體驗(yàn),，也就是用戶的真實(shí)感受。傳統(tǒng)的測試情況下,，設(shè)備測試的結(jié)果是一個(gè)測試很好的指標(biāo)，而到用戶真實(shí)應(yīng)用時(shí),，可能會(huì)是一個(gè)糟糕的情景,。因此,，改正測試方法，直接采用真實(shí)的業(yè)務(wù)進(jìn)行測試,，盡量接近用戶行為和體驗(yàn),，讓測試變得更加真實(shí)，是一個(gè)發(fā)展方向,。通過真實(shí)的FTP/Http L4~L7層業(yè)務(wù),，根據(jù)測試的最終有效帶寬就可以得出設(shè)備在真實(shí)應(yīng)用中的轉(zhuǎn)發(fā)性能情況，所見即所得,。事實(shí)上,，目前在數(shù)據(jù)中心的驗(yàn)收或選型測試中，對于擁塞性能或緩存性能的測試比較流行的方法是：通過部署大量的服務(wù)器連接交換機(jī)/路由器設(shè)備,，并在服務(wù)間運(yùn)行真實(shí)的業(yè)務(wù),，如FTP或Iperf軟件，來測量最終的有效帶寬,。

　　5 TestCenter HyperMetrics CM板卡的真實(shí)性測試

　　通過構(gòu)建大量的服務(wù)器連接DUT(交換機(jī)/路由器),，并在拓?fù)湓斐蒁UT發(fā)生擁塞，這是一種真實(shí)的L4~L7應(yīng)用測試模型,，也是一個(gè)很好的測試方法,。但對于設(shè)備廠商來說，在實(shí)驗(yàn)室中擺開幾十臺(tái)服務(wù)器來測試這項(xiàng)功能,，不僅管理起來費(fèi)事,，而且沒法移動(dòng)和復(fù)制，從成本上來說也是一項(xiàng)不小的投資,。
　　Hypermetrics-CM板卡則能提供一個(gè)很好的測試方案：首先CM卡能夠產(chǎn)生真實(shí)的應(yīng)用層業(yè)務(wù),，CM卡上的端口既可以模擬成大量的服務(wù)器以供真實(shí)的PC客戶端訪問，也可以模擬大量的客戶端去訪問真實(shí)的服務(wù)器,，且應(yīng)用層協(xié)議棧的實(shí)現(xiàn)與真實(shí)的業(yè)務(wù)一致;其次,，CM卡能產(chǎn)生GE線速的應(yīng)用層流量，滿足了測試中的高帶寬要求;再者,，多達(dá)12個(gè)端口的高密度CM卡則能夠同時(shí)模擬12臺(tái)Client/Server,，解決了測試中的大規(guī)模部署問題。