Oversubscription in Networking
ogólnie rzecz biorąc, oversubscription to subskrypcja na więcej niż to, co jest dostępne. Nadsubskrypcja reprezentuje zamierzony model biznesowy i jest powszechną praktyką we wszystkich dziedzinach życia. Na przykład linie lotnicze polegają na tym, że nie wszyscy pasażerowie zazwyczaj przybywają, aby wziąć rzeczywisty lot, a niektórzy odwołują swoje loty. Stąd firmy sprzedają zazwyczaj więcej biletów niż dostępne miejsca w samolocie.
istnieją różne rodzaje nadsubskrybcji w sieci. Dynamic IP and Port (DIPP) nadsubscription nat pozwala na ponowne użycie przetłumaczonego adresu IP i portu. Urządzenie używa tego samego adresu IP NAT i pary portów wiele razy (8, 4 lub 2 razy) do łączenia się z różnymi miejscami docelowymi, gdy włączony jest nadsubscription. Domyślnie dozwolone są sesje 64K dla pojedynczego publicznego adresu IP. Jeśli na urządzeniu jest włączona opcja oversubscription, Maksymalna liczba sesji jest mnożona przez współczynnik oversubscription. Na przykład domyślny limit 64K dozwolonych jednoczesnych sesji, po pomnożeniu przez współczynnik nadsubskrypcji wynoszący 8, daje 512K dozwolonych jednoczesnych sesji. Pozwala to klientom na posiadanie mniejszej liczby publicznych adresów IP.
Uwaga: Nadsubskrypcja NAT działa tylko wtedy, gdy cel jest inny; w ten sposób sesje są jednoznacznie identyfikowane i nie występują kolizje.
innym rodzajem subskrypcji jest oversubscription portu, gdy przełączanie przepustowości przydzielonej portowi przełącznika jest mniejsze niż prędkość połączenia urządzeń podłączonych do portu. Może się to zdarzyć, jeśli port przełącznika ma określoną prędkość połączenia, ale nie może osiągnąć wydajności szybkości drutu.
Nadsubskrypcja w sieciach trójwarstwowych
centra danych i sieci kampusowe są zaprojektowane z nadsubskrypcją. Na przykład, rekomendacja oversubscription dla tradycyjnego modelu trójwarstwowego (warstwy dostępu, dystrybucji i rdzenia) w sieci kampusowej wynosi 20: 1 dla portów dostępu na łączu dostępu do dystrybucji (Rysunek 1). Współczynnik nadsubskrypcji dla dystrybucji do łączy rdzeniowych wynosi 4:1. Ta trójpoziomowa konstrukcja jest wysoce nadpisana z wąskimi gardłami łącza w górę i dodanym opóźnieniem dla ruchu wschód-zachód (ruch między urządzeniami w centrach danych). Dlatego też model kręgosłupa jest powszechnie stosowany w nowoczesnych centrach danych, więc opóźnienie jest na przewidywalnym poziomie, a liczba skoków jest zminimalizowana.
Rysunek 1 – trzypoziomowa sieć Kampusowa z Nadsubskrypcją
Nadsubskrypcja w dwupoziomowych sieciach Leaf-spine
dwupoziomowy model Leaf-spine, który jest popularny w nowoczesnych centrach danych, pokonuje tradycyjne ograniczenie modelu sieci trójpoziomowej. Większość ruchu sieciowego w centrach danych odbywa się ze wschodu na zachód, np. od serwera obliczeniowego do magazynu znajdującego się w dowolnym miejscu centrum danych. W modelu trójstopniowym ruch przechodzi przez dwa przełączniki agregacyjne i jeden rdzeń, podczas gdy w topologii Liściowo-grzbietowej musi przeskakiwać tylko do przełącznika kręgosłupa i innego przełącznika liściowego. W ten sposób Poprawiono opóźnienia i zminimalizowano wąskie gardło w dwupoziomowej architekturze kręgosłupa liściowego. Przełączniki spine znajdują się na górze warstwy, a przełączniki leaf na dolnej warstwie z serwerami połączonymi z przełącznikami leaf na górze każdej szafy.
serwery są podłączone tylko do przełączników leaf. Nie ma połączenia między przełącznikami liścia. Liczba przełączników leaf zależy od liczby wymaganych interfejsów sieciowych do połączenia serwera. Dodatkowy przełącznik liścia jest dodawany do tkaniny z łączami w górę podłączonymi do wszystkich przełączników kręgosłupa, jeśli potrzeba więcej serwerów. Liczba przełączników liściowych w górę określa liczbę przełączników kręgosłupa, a gęstość portów na przełączniku kręgosłupa ogranicza maksymalną liczbę przełączników liściowych. Jednak liczba przełączników liściowych nie może być losowa lub nieograniczona. Dopuszczalny współczynnik nadsubskrypcji powinien wynosić 3:1 lub nawet mniej e,.g., 2,5:1, aby upewnić się, że nie występuje nadmierna niezgodność przepustowości, gdy wszystkie serwery wysyłają ruch jednocześnie. Współczynnik nadsubskrypcji wzrasta wraz z liczbą serwerów w tkaninie i jest zmniejszany przez dodanie większej liczby przełączników kręgosłupa do tkaniny.
Uwaga: współczynnik nadsubskrypcji 3:1 oznacza, że tylko jedna trzecia całego ruchu trafi do sieci, jeśli każdy serwer wysyła z szybkością linii.
Rysunek 2 przedstawia architekturę sieci 100g. Powiedzmy, że chcemy zbudować tkaninę centrum danych w celu posiadania 960 serwerów 10G w jednej tkaninie z nadsubskrypcją 2.4: 1. Mamy przełączniki leaf w górnej części szafy obsługujące porty 48 x 10GB dla serwerów i porty uplink 8 x 100g. Przełącznik kręgosłupa obsługuje porty 64 x 100g. Aby pokryć wszystkie 960 serwerów, potrzebujemy 20 przełączników leaf (960 servers/ 48ports) i dwóch przełączników leaf. Każdy przełącznik liściowy jest przymocowany do kręgosłupa dwoma 100g uplinkami. Maksymalna liczba serwerów to 960 przy 2.4: 1 oversubscription (48 x 10Gbps downlink to servers / 2 x 100gbps uplink to the spine = 2.4).
Rysunek 2 – dwuwarstwowa Topologia sieci Leaf-spine z 960 serwerami 10g w tkaninie z Nadsubskrypcją 2,4:1
jeśli dodamy kolejne dwa przełączniki leaf, współczynnik nadsubskrypcji wyniesie 1,2:1 (480G / 400G). Jest to zbliżone do 1: 1, więc nie ma wąskich gardeł w sieci; w ten sposób leaf przełącza ruch do przodu bez utraty pakietów. Jednak nadmierna Subskrypcja 1: 1 może skutkować nadmierną wydajnością w okresach innych niż szczytowe. Prawdopodobnie nigdy nie napotkamy sytuacji, w której wszystkie porty będą otrzymywać ruch z maksymalną szybkością linii w tym samym czasie.
nadsubskrypcja 1:1
idealny projekt sieci próbuje zbliżyć się do nadsubskrypcji 1:1, ale całkowicie zależy od aplikacji, wzorców ruchu i pojemności potrzebnych administratorom. Kiedy szacujemy współczynnik nadpisania ruchu sieciowego dla nowej sieci, musimy ocenić oczekiwany ruch. Obejmuje to zrozumienie aplikacji usługowych i funkcji wdrożonych w sieci oraz określenie usług sieciowych. W przypadku istniejących sieci konieczne jest monitorowanie wykorzystania przepustowości za pomocą analizatora NetFlow / sFlow. Analizator przepływu Noction może być tutaj pomocny. Jest to świetne narzędzie, które zapewnia wgląd w wolumen i stosunek ruchu wschód-zachód i północ-południe oraz aplikacje wykorzystujące przepustowość. Umożliwia inżynierom optymalizację wydajności sieci i aplikacji, kontrolę wykorzystania przepustowości i lepsze planowanie przepustowości sieci. NFA obsługuje NetFlow, J-Flow, sFlow, IPFIX i NetStream. W cenie 299 USD / miesiąc za licencję bez limitu liczby urządzeń sieciowych, interfejsów lub witryn, NFA stanowi niedrogie i opłacalne rozwiązanie dla Twojej firmy.