存儲空間：
 

急速增長的數(shù)據(jù)量給災(zāi)備系統(tǒng)帶來的最直觀的問題是不足，需要購買更多的存儲介質(zhì)（磁帶或磁盤）。
 

配套設(shè)施：
 

除了購買介質(zhì)本身的支出外，設(shè)備部署空間、降溫、電能消耗等等附帶需求也隨之迅速增長。
 

處理性能：
 

與存儲介質(zhì)不同，系統(tǒng)的處理能力（如CPU、I/O總線等）一般較難擴(kuò)展，通常只能通過硬件整體升級完成，如果不能通過技術(shù)手段有效平抑?jǐn)?shù)據(jù)量增長對系統(tǒng)處理能力的壓力，系統(tǒng)可靠性將面臨頻繁硬件升級的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。
 

網(wǎng)絡(luò)傳輸：
 

災(zāi)備系統(tǒng)通常都需要異地部署。數(shù)據(jù)量的增加要求遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸具有更高的帶寬；由于傳輸帶寬的限制，傳輸時間的延長可能會降低系統(tǒng)運(yùn)行效率，甚至無法及時完成異地數(shù)據(jù)傳輸，造成災(zāi)備系統(tǒng)不能發(fā)揮功效。

災(zāi)備系統(tǒng)木桶模型

實際的容災(zāi)系統(tǒng)設(shè)計過程中，我們重點關(guān)注的是RTO和RPO兩個指標(biāo)。
 

RTO全稱為：Recovery Time Objective，即：恢復(fù)時間目標(biāo)。RTO表示了從災(zāi)難發(fā)生直到業(yè)務(wù)流程再次運(yùn)行（即被恢復(fù)）的時間。RTO有兩個組成部分，明確災(zāi)難發(fā)生后指示恢復(fù)流程開始的決策時間（Decision Time）和進(jìn)行災(zāi)難恢復(fù)流程的實施時間（Deployment Time）。一般來說，恢復(fù)時間（RTO）越短，那么災(zāi)難恢復(fù)方案的成本就越高，但是由于災(zāi)難造成的業(yè)務(wù)損失就越??；反之，恢復(fù)時間（RTO）越長，災(zāi)難恢復(fù)方案的成本較低，但是由于災(zāi)難造成的業(yè)務(wù)損失就較大；
 

RPO全稱為：Recovery Point Objective，即：恢復(fù)點目標(biāo)。 RPO是災(zāi)難發(fā)生后業(yè)務(wù)能夠容忍的數(shù)據(jù)丟失量，或者說災(zāi)難發(fā)生造成的數(shù)據(jù)丟失量。一般來說， RPO越高（即，丟失的數(shù)據(jù)越少），容災(zāi)的成本越高，但是由于災(zāi)難造成的業(yè)務(wù)損失就越小；反之，RPO越低（即，丟失的數(shù)據(jù)較多），容災(zāi)的成本越低，但災(zāi)難造成的業(yè)務(wù)損失也越大.
 

災(zāi)備系統(tǒng)的各種因素都會影響到RTO和RPO指標(biāo)的實現(xiàn)，但是，最終制約RTO和RPO目標(biāo)實現(xiàn)的將會是各種因素中最弱的因素，即：災(zāi)備系統(tǒng)的性能可以用木桶模型來解釋。
 

從存儲空間、配套設(shè)施、處理性能、網(wǎng)絡(luò)傳輸四個方面來分析，可以得到如下結(jié)果：
 

雖然企業(yè)對存儲空間的需求越來越大，但是隨著IOBS、RAIDS技術(shù)的發(fā)展，磁盤陣列的存儲容量和數(shù)據(jù)安全性都得到了很明顯的提高，基本可以滿足大多數(shù)企業(yè)的需求；
 

配套設(shè)置會影響災(zāi)備系統(tǒng)的運(yùn)營成本，但是并不直接影響RTO和RPO指標(biāo)的實現(xiàn)；
目前，高性能的CPU，處理能力很強(qiáng)，處理性能也比較容易滿足。
 

但是網(wǎng)絡(luò)傳輸由于帶寬、價格、丟包、時延等問題，往往成為災(zāi)備系統(tǒng)中的短板，并直接對RTO和RPO目標(biāo)的實現(xiàn)產(chǎn)生重要影響。接下來我們著重分析網(wǎng)絡(luò)傳輸這個災(zāi)備系統(tǒng)存在的瓶頸問題。

廣域網(wǎng)傳輸問題淺析

由于災(zāi)備系統(tǒng)通常需要異地部署，在不同的數(shù)據(jù)中心，需要采用廣域網(wǎng)進(jìn)行連接。通常廣域網(wǎng)的連接，主要有專線接入和VPN兩種方式，但是兩種方式，在傳輸過程中，都存在一些需要優(yōu)化的問題：
 

1.數(shù)據(jù)帶寬有限，但是傳輸數(shù)據(jù)量較大
 

由于專線的租賃價格比較貴，往往從主數(shù)據(jù)中心的到災(zāi)備中心的專線只有僅僅10Mbps，但是每日需傳輸?shù)臑?zāi)備數(shù)據(jù)量大，經(jīng)常以百G來計，數(shù)據(jù)無法在指定時間內(nèi)完成傳輸。并且，隨著業(yè)務(wù)的不斷增多，數(shù)據(jù)滯后也越來越多，數(shù)據(jù)的丟失風(fēng)險也不斷攀升，RPO難保證……
 

在大多數(shù)情況，有限的帶寬和較大的傳輸數(shù)據(jù)量的矛盾在災(zāi)備系統(tǒng)建設(shè)中，經(jīng)常容易出現(xiàn)。
 

2.公網(wǎng)環(huán)境復(fù)雜，丟包延時嚴(yán)重
 

公網(wǎng)環(huán)境比較復(fù)雜，不可控因素更多，尤其是異地部署的災(zāi)備系統(tǒng)，廣域網(wǎng)傳輸，中間節(jié)點較多，丟包和延時情況難免，同時由于我國過存在多個運(yùn)營商，在跨運(yùn)營商傳輸?shù)那闆r下，丟包和延時情況更為嚴(yán)重。
 

網(wǎng)絡(luò)環(huán)境對傳輸影響是非常巨大的，一條2Mb/s帶寬的ADSL線路，在不同延時情況下的數(shù)據(jù)吞吐情況如下圖所示：

可見，當(dāng)延時達(dá)到200ms左右，實際的吞吐量只能達(dá)到帶寬所允許的最高數(shù)據(jù)吞吐量的10%左右。另外的100Mb/s帶寬的線路上面進(jìn)行相同的測試，得到的結(jié)果顯示在網(wǎng)絡(luò)延時大于200ms以后，100Mb/s帶寬線路的數(shù)據(jù)吞吐量和2Mb/s的線路幾乎下降到同樣的水平，所以說在網(wǎng)絡(luò)延時較大的時候，網(wǎng)絡(luò)帶寬不論大小，傳輸能力都會大大降低。
 

3.傳輸機(jī)制需要優(yōu)化：
 

廣域網(wǎng)中使用最廣泛的傳輸協(xié)議就是TCP（Transfer Control Protocol）協(xié)議，TCP協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)的時候，一端到另一端所正在傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量受數(shù)據(jù)報窗口的大小限制，當(dāng)該窗口滿了以后，發(fā)送方就無法發(fā)送更多的數(shù)據(jù)，直到接受方確認(rèn)已經(jīng)接收了窗口中的部分?jǐn)?shù)據(jù)。在部分對數(shù)據(jù)傳輸要求非常高的企業(yè)，主數(shù)據(jù)中心和災(zāi)備中心之間通過1Gbps的專線互聯(lián)，延時只有25ms，網(wǎng)絡(luò)帶寬足質(zhì)量好，但是災(zāi)備系統(tǒng)在運(yùn)作時，速度極限只能跑到尷尬的180Mbps，徒有大帶寬卻白白浪費(fèi)，RTO不達(dá)標(biāo)……

所以，廣域網(wǎng)中最廣泛使用的TCP協(xié)議也需要優(yōu)化。

深信服災(zāi)備優(yōu)化方案

作為國內(nèi)規(guī)模最大、創(chuàng)新能力最強(qiáng)的應(yīng)用層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備供應(yīng)商，深信服經(jīng)過十幾年的技術(shù)積累和對先進(jìn)網(wǎng)絡(luò)的深刻研究和認(rèn)知之后，并結(jié)合客戶災(zāi)備系統(tǒng)遇到的主要問題，率先在國內(nèi)提出了災(zāi)備優(yōu)化方案，針對廣域網(wǎng)傳輸存在的問題，深信服提出了相對應(yīng)的解決方案。

高效的流緩存壓縮和數(shù)據(jù)消減技術(shù)解決數(shù)據(jù)量大與窄帶寬之間的矛盾。
 

深信服WOC容災(zāi)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方案采高細(xì)粒度冗余數(shù)據(jù)消除技術(shù)解決，無損數(shù)據(jù)削減的方式，減少網(wǎng)絡(luò)中需要傳輸容災(zāi)數(shù)據(jù)總量，在有限的帶寬內(nèi)實現(xiàn)高效的傳輸，從而提升災(zāi)備速率。數(shù)據(jù)削減采用的技術(shù)為基于碼流特征的數(shù)據(jù)優(yōu)化技術(shù)，以及無損數(shù)據(jù)流壓縮技術(shù)，實現(xiàn)bit級重復(fù)數(shù)據(jù)刪除，災(zāi)備需傳輸流量可達(dá)到60%-90%的削減。
 

某檢驗檢疫局，主數(shù)據(jù)中心在省會城市A，并在地市局B建立災(zāi)備中心，A到B之間只有4Mbps的專線互聯(lián)，每日災(zāi)備數(shù)據(jù)需要從晚上完成到A到B的傳輸。但由于數(shù)據(jù)量大，往往在規(guī)定的備份時間窗口之內(nèi)無法完成傳輸，需要到第二天中午才把災(zāi)備數(shù)據(jù)傳輸完。而災(zāi)備數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)鏈路為共用專線，導(dǎo)致第二天上網(wǎng)B局人員訪問業(yè)務(wù)系統(tǒng)速度非常慢。通過深信服WOC容災(zāi)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方案對災(zāi)備傳輸進(jìn)行優(yōu)化，原有需要傳輸整晚甚至到第二天中午才傳完的數(shù)據(jù)，部署后兩三個小時既已完成災(zāi)備數(shù)據(jù)的傳輸，加快了災(zāi)備效率，降低數(shù)據(jù)災(zāi)難風(fēng)險。
 

優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)量，解決丟包延時等問題對網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)挠绊憽?/span>
 

在丟包存在、延時較高的情況下，網(wǎng)絡(luò)實際吞吐性能將大打折扣；同時，災(zāi)備需傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量大，也是耗時長、RTO不達(dá)標(biāo)的一個原因。針對這個問題，深信服WOC容災(zāi)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化提出鏈路質(zhì)量優(yōu)化+無損數(shù)據(jù)削減的方案解決。針對公網(wǎng)線路，尤其跨運(yùn)營商線路中的丟包延時問題，通過鏈路質(zhì)量優(yōu)化功能，采用改進(jìn)性的HTP算法優(yōu)化TCP協(xié)議，在丟包延時環(huán)境下大大提升網(wǎng)絡(luò)的吞吐性能；并通過基于碼流特征的數(shù)據(jù)優(yōu)化技術(shù)，以及無損數(shù)據(jù)流壓縮技術(shù)，大大消除災(zāi)備需傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量，提升帶寬吞吐、削減傳輸數(shù)據(jù)量，從而實現(xiàn)災(zāi)備網(wǎng)絡(luò)的加速。
 

某媒體集團(tuán)，主數(shù)據(jù)中心在北京，災(zāi)備中心在廣州，出口分別電信和聯(lián)通的公網(wǎng)線路，主要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)類型為音視頻數(shù)據(jù)。由于受到跨運(yùn)營商的影響，原有NetApp災(zāi)備系統(tǒng)受到網(wǎng)絡(luò)影響比較嚴(yán)重，傳輸速度平均為6Mbps，峰值只有10Mbps。通過深信服WOC容災(zāi)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方案的部署，解決網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量問題，傳輸速度從6Mbps一下提高到了50Mbps，網(wǎng)絡(luò)性能得到顯著的提高。
 

優(yōu)化TCP傳輸機(jī)制，提高TCP連接的吞吐量，有效利用帶寬。
 

在一對災(zāi)備系統(tǒng)之間，往往是通過單TCP連接或是僅幾條TCP連接相連，而TCP本身因為受到傳輸窗口等協(xié)議本身的限制，速度存在上限值。傳統(tǒng)的TCP協(xié)議傳輸窗口為64KB，在網(wǎng)絡(luò)延時為20ms時，單條TCP連接吞吐僅為25Mbps。雖然許多災(zāi)備系統(tǒng)基于Unix開發(fā)，對TCP協(xié)議進(jìn)行了一部分優(yōu)化，但相對于1Gbps這樣的大帶寬，吞吐還是出于160Mbps-200Mbps這樣的低位，無法完全利用帶寬保障RTO。
 

針對TCP本身的低效性，深信服WOC災(zāi)備優(yōu)化方案通過TCP協(xié)議優(yōu)化+無損冗余數(shù)據(jù)削減功能，可大大提升整個網(wǎng)絡(luò)的吞吐。在某金融機(jī)構(gòu)實際測試中，對于一對災(zāi)備設(shè)備之間的廣域網(wǎng)傳輸，性能從160Mbps大幅提升至600Mbps，并可擴(kuò)展提升至2.5Gbps，滿足大帶寬災(zāi)備需求。

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