几种优化网络性能的方案

寒飞雪

  e4 _# A* ?! }     几种优化网络性能的方案  
      
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6 i& g1 b4 l, g+ l7 }9 G) w  A     客户机/服务器模式的出现使应用系统的网络和软件结构发生了革命性的变化。许多系统开发商从传统的开发模式转向采用客户机/服务器模式。在客户机/服务器应用中，TCP/IP需要处理相当繁重的网络传输，为了有效地解决这方面的问题，往往需要给服务器配置更多的CPU、内存和更有效的I/O子系统。其实，可以有效地扩展带宽的方案很多，其中效果比较好的有千兆以太网、聚集和中继技术、交换LAN和ATM。鉴于ATM在企业级的应用中尚不多见，因此，下面主要介绍前三种方案。  
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' X/ u6 Q7 t# _6 I; [- ~     千兆以太网  
     千兆以太网需要特殊的线缆和硬件设备，所以一般只用在主干网上，包括交换机到交换机间和交换机到服务器间。千兆以太网主要包括两种工作方式——单模光纤（1000Base?LX）和多模光纤（1000Base?SX）。单模光纤的最大工作距离为5000米，多模光纤的最大工作距离为500米。  
     显然，对大多数建筑来说，铺设光纤目前还是一种开销较大的选择。在许多国家（如美国和以色列），即使是一些新建的办公场所，也只使用5类UTP。在1999年6月，IEEE建议的1000Base?T的规范IEEE802.3ab获得通过，这种规范正是针对标准的5类UTP。而新的规范将使用4条线（其中两条分别用于100Base?T和10Base?T），能够提供100米1000Mbps的可靠链路。100米看上去虽然有些短，但实际上这正是原来100Base?T所能达到的距离。所以,使用这种新规范就可以在不改变线路的情况下获得近乎原来10倍的网络带宽。  
. l( l( g3 k9 R7 A     目前，已有多家厂商能够提供千兆以太网设备,如Cisco、3Com、Altea、Sun Microsystems和Foundry Networks。如果在100Base?T和1000Base?T的网络环境中采用高品质电缆,则效果会很好。因此，电缆对网络性能的影响不可小视。  
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1 [* X7 a; B- q, ~( Q) a5 J     聚集和中继  
      
     如果在服务器上安装多块网卡，就可以把这些网卡及其网络链路聚集起来，使它成为一条快速的虚拟链路。IEEE有一个专门的工作小组从事这方面的研究，并且提出了IEEE 802.3ad规范。尽管IEEE 802.3ad尚未被认可，但已有不少厂家在它的基础上提出了具体的解决方案。按照他们的说法，这样一组聚集在一起的多链路叫做一个中继端口。在TCP/IP协议中，将这样的中继端口看成一个逻辑端口，每一块网卡是一个物理端口。由于每一个物理端口的IP地址不同，而它们对外又是一个逻辑端口，所以，为了便于区分，每一个物理端口都有自己的MAC地址。为了使路由器和交换机能够确定具体的物理端口，存放在这些设备上的ARP表要给一个逻辑端口映射多个ARP。如何正确地选择数据包的目标地址并将数据包传送到目标地址，以及如何同步不同物理端口收到的数据包，都是IEEE规范中要考虑的问题。  
     除了可以增加带宽外，聚集和中继还具有内在的冗余，即如果某一个链路出现故障，IEEE规范知道如何动态地进行调整。此外，该技术不用变更网络线路，就可以提高网络的性能。目前，包括Sun、HP和IBM在内的许多厂商已经提出了中继解决方案，且能够达到2Gbps的聚集带宽，性能价格比也较为合理。  
      
     　
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5 M* X+ @3 a! P" W     交换LAN  
      
0 K+ n3 e) j; ?0 y6 K9 |& r     在网络中，解决带宽问题的最廉价的办法是将网络分割成许多半自治的区域——网段，并用交换机连接这些网段。交换机包括两个组成部分：I/O接口和转发逻辑。转发逻辑能够对诸如TCP/IP包的数据单元进行中继转发。这样，同一网段内计算机之间的数据传输只在这一个网段内进行，不会通过交换机转发到其他网段。只有不同网段计算机之间的数据传输才会通过交换机进行转发。由此可见，只要对实际应用中的网络进行有效的划分，将相互之间通信频率最高的计算机划分到一个网段内，再用交换机把划分后的各个网段连接起来，就可以有效地减轻网络的拥塞。交换机的转发逻辑部件使它能够决定收到的数据包的去向。  
2 g# \3 ~, ]+ X( a3 l     尽管路由器也能够提供网络分段的功能，但它却需要网络管理员对每一台与路由器连接的计算机进行重新配置，以便反映协议和路由器的网络层次。  
# r  v5 Y, J0 r7 W9 H3 w" n, b7 r3 I     交换机则不同，它在启动之后分析收到的每一个数据包，确定这些数据包的源地址和MAC地址，然后建立一个内部的、动态的ARP表。因此，交换机知道怎样对数据包进行转发。  
7 I4 q/ ?' T/ {+ a; i  `, v7 i     例如，如果有一台服务器，而且只有一些特定的用户经常访问这台服务器，那么就可以把这台服务器和经常访问这台服务器的设备划分到一个网段中。然后在这一网段中加入一台交换机，并使这台交换机连接在LAN上。这样一来，在这一网段中的数据传输就不会影响到网段外的其他部分了。因为交换机对局域网上的其他主机是透明的，所以不需要任何驱动程序，也不需要做任何复杂的操作，就能够把交换机引入局域网中，同时主机还像以前一样工作。现在有许多交换机生产厂家的产品都符合IEEE技术规范。  
     以上提到的几种解决方案可以在一个LAN中混合使用，以最大限度地优化网络性能。