Überzeichnung im Netzwerk
Im Allgemeinen ist Überzeichnung ein Abonnement für mehr als das, was verfügbar ist. Überzeichnung stellt ein absichtliches Geschäftsmodell dar und ist in allen Lebensbereichen weit verbreitet. Zum Beispiel verlassen sich Fluggesellschaften auf die Tatsache, dass nicht alle Passagiere in der Regel ankommen, um den eigentlichen Flug zu nehmen, und einige stornieren ihre Flüge. Daher verkaufen Unternehmen in der Regel mehr Tickets als die verfügbaren Flugzeugsitze.
Es gibt verschiedene Arten von Überzeichnungen in Netzwerken. Dynamic IP and Port (DIPP) NAT Oversubscription ermöglicht die Wiederverwendbarkeit einer übersetzten IP-Adresse und eines übersetzten Ports. Ein Gerät verwendet dieselbe NAT-IP-Adresse und dasselbe Portpaar mehrmals (8, 4 oder 2 Mal), um eine Verbindung zu verschiedenen Zielen herzustellen, wenn eine Überzeichnung aktiviert ist. Standardmäßig sind 64 kb Sitzungen für eine einzelne öffentliche IP-Adresse zulässig. Wenn die Überzeichnung auf dem Gerät aktiviert ist, wird die maximale Anzahl von Sitzungen mit der Überzeichnungsrate multipliziert. Beispielsweise führt das Standardlimit von 64K gleichzeitig zulässigen Sitzungen, multipliziert mit einer Überzeichnungsrate von 8, zu 512K gleichzeitig zulässigen Sitzungen. Dadurch können Kunden weniger öffentliche IP-Adressen haben.
HINWEIS: Die NAT-Überzeichnung funktioniert nur, wenn das Ziel unterschiedlich ist.
Eine andere Art von Abonnement ist die Portüberzeichnung, wenn die dem Switch-Port zugewiesene Switching-Bandbreite geringer ist als die Verbindungsgeschwindigkeit der an den Port angeschlossenen Geräte. Dies kann passieren, wenn der Switch-Port eine bestimmte Verbindungsgeschwindigkeit hat, aber keine drahtgebundene Leistung erreichen kann.
Überzeichnung in dreistufigen Netzwerken
Rechenzentren und Campus-Netzwerke sind mit Überzeichnung ausgestattet. Beispielsweise beträgt die Überzeichnungsempfehlung für das traditionelle dreistufige Modell (Zugangs-, Verteilungs- und Kernschicht) in einem Campusnetz 20: 1 für Zugangsports auf dem Zugang zur Verteilungs-Uplink (Abbildung 1). Das Überzeichnungsverhältnis für die Verteilung auf Kernlinks beträgt 4: 1. Dieses dreistufige Design ist stark überzeichnet mit Uplink-Engpässen und zusätzlicher Latenz für den Ost-West-Verkehr (Verkehr zwischen Geräten in den Rechenzentren). Daher wird in modernen Rechenzentren häufig ein Spine-Leaf-Modell verwendet, sodass die Latenz auf vorhersagbarem Niveau liegt und die Anzahl der Hops minimiert wird.
Abbildung 1 – Dreistufiges Campusnetzwerk mit Überzeichnung
Überzeichnung in zweistufigen Leaf-Spine-Netzwerken
Das in modernen Rechenzentren gängige zweistufige Leaf-Spine-Modell überwindet die herkömmliche Einschränkung des dreistufigen Netzwerkmodells. Der Großteil des Netzwerkverkehrs in Rechenzentren verläuft von Ost nach West, z. B. vom Computerserver zum Speicher, der sich überall im Rechenzentrum befindet. In einem dreistufigen Modell durchläuft der Datenverkehr zwei Aggregations-Switches und einen Kern, während er in der Leaf-Spine-Topologie nur zu einem Spine-Switch und einem anderen Leaf-Switch springen muss. Daher wird die Latenz verbessert und der Engpass in der zweistufigen Leaf-Spine-Architektur minimiert. Die Spine-Switches befinden sich oben auf der Ebene, und die Leaf-Switches auf der unteren Ebene mit Servern, die an Leaf-Switches oben in jedem Rack angeschlossen sind.
Server sind nur mit Leaf Switches verbunden. Es besteht keine Verbindung zwischen Blattschaltern. Die Anzahl der Blattschalter hängt von der Anzahl der erforderlichen Netzwerkschnittstellen für die Verbindung des Servers ab. Ein weiterer Leaf-Switch wird der Fabric mit Uplinks hinzugefügt, die mit allen Spine-Switches verbunden sind, wenn mehr Server benötigt werden. Die Anzahl der Leaf-Switch-Uplinks bestimmt die Anzahl der Spine-Switches, und die Portdichte auf dem Spine-Switch begrenzt die maximale Anzahl von Leaf-Switches. Die Anzahl der Blattschalter kann jedoch nicht zufällig oder unbegrenzt sein. Das akzeptable Überzeichnungsverhältnis sollte 3: 1 oder sogar weniger betragen e,.g., 2,5:1, um sicherzustellen, gibt es keine übermäßige Bandbreite Streit, wenn alle Server gleichzeitig Datenverkehr senden. Das Überzeichnungsverhältnis steigt mit der Anzahl der Server in der Fabric und wird durch Hinzufügen weiterer Spine-Switches zur Fabric reduziert.
HINWEIS: Ein Überzeichnungsverhältnis von 3: 1 bedeutet, dass nur ein Drittel des gesamten Datenverkehrs ins Netzwerk gelangt, wenn jeder Server mit Leitungsrate sendet.
Abbildung 2 zeigt die 100G-Spine-Leaf-Netzwerkarchitektur. Angenommen, wir möchten eine Data Center Fabric mit dem Ziel erstellen, 960 10G-Server in einer Fabric mit einer Überzeichnung von 2.4: 1 zu haben. Wir haben die Leaf-Switches oben im Rack, die 48 x 10 GB-Ports für Server und 8 x 100 G-Uplink-Ports unterstützen. Der Spine Switch unterstützt 64 x 100G Ports. Um alle 960 Server abzudecken, benötigen wir 20 Leaf Switches (960 Server/ 48ports) und zwei Leaf Switches. Jeder Leaf Switch ist mit zwei 100G Uplinks am Spine befestigt. Die maximale Anzahl von Servern beträgt 960 bei 2,4: 1-Überzeichnung (48 x 10-Gbit / s-Downlink zu Servern / 2 x 100-Gbit / s-Uplink zum Spine = 2,4).
Abbildung 2 – Zweistufige Leaf-Spine-Netzwerktopologie mit 960 10G-Servern in Fabric mit 2,4: 1-Überzeichnung
Wenn wir zwei weitere Leaf-Switches hinzufügen, beträgt das Überzeichnungsverhältnis 1,2:1 (480 G / 400 G). Dies ist nahe an 1: 1, so dass es keine Netzwerkengpässe gibt; Somit leitet Leaf den Datenverkehr ohne Paketverlust weiter. Eine 1:1-Überzeichnung kann jedoch zu Überkapazitäten außerhalb der Spitzenzeiten führen. Wir werden wahrscheinlich nie auf eine Situation stoßen, in der alle Ports gleichzeitig Datenverkehr mit ihrer maximalen Leitungsrate empfangen.
Eine 1: 1-Überzeichnung
Das ideale Netzwerkdesign versucht, sich der 1: 1-Überzeichnung zu nähern, hängt jedoch vollständig von den Anwendungen, den Verkehrsmustern und der Kapazität ab, die von den Administratoren benötigt werden. Wenn wir ein Netzwerkverkehr-Überzeichnungsverhältnis für ein neues Netzwerk schätzen, müssen wir den erwarteten Datenverkehr bewerten. Dies beinhaltet das Verständnis der Dienstanwendungen und -funktionen, die im Netzwerk bereitgestellt werden, und das Bestimmen der Netzwerkdienste. Für bestehende Netzwerke ist eine enge Überwachung der Bandbreitennutzung mit einem NetFlow / sFlow Analyzer ein Muss. Noction Flow Analyzer kann hier hilfreich sein. Es ist ein großartiges Tool, das Einblicke in das Volumen und das Verhältnis des Ost-West- und Nord-Süd-Verkehrs und der Anwendungen bietet, die die Bandbreite nutzen. Es ermöglicht Ingenieuren, die Leistung ihrer Netzwerke und Anwendungen zu optimieren, die Bandbreitennutzung zu kontrollieren und eine bessere Netzwerkkapazitätsplanung durchzuführen. NFA unterstützt NetFlow, J-Flow, sFlow, IPFIX und NetStream. Mit einem Preis von 299 USD / Monat pro Lizenz und ohne Begrenzung der Anzahl der Netzwerkgeräte, Schnittstellen oder Standorte stellt NFA eine erschwingliche und kostengünstige Lösung für Ihr Unternehmen dar.