مقدمة لخدمات تطبيقات Cisco WAAS (خدمات تطبيقات المنطقة الواسعة)

يُعد Cisco WAAS (خدمات تطبيقات المنطقة الواسعة) حلاً مصممًا لسد الفجوة بين أداء التطبيقات وتكامل البنية الأساسية في بيئة الشبكة الواسعة. يمكن أن تستخدم Cisco WAAS تحسينات قوية في طبقات متعددة لضمان الوصول عالي الأداء إلى البنى التحتية للتطبيقات عن بُعد مثل خدمات الملفات والبريد الإلكتروني والشبكات الداخلية وتطبيقات البوابة وحماية البيانات. لا تعمل Cisco WAAS من Cisco على تحسين الأداء من خلال تقليل العوامل التي تحد من أداء شبكة WAN فحسب، بل تتيح أيضًا لمؤسسات تكنولوجيا المعلومات دمج بنيتها التحتية الموزعة بشكل أفضل، وإدارة التكاليف بشكل أفضل، وحماية البيانات والامتثال لها. سنكون قادرين على تأمين موقف أقوى من حيث.
تواجه مؤسسات تكنولوجيا المعلومات تحديين متعارضين: تقديم أداء عالٍ للتطبيقات للموظفين الموزعين بشكل متزايد، ودمج البنية التحتية المكلفة لتبسيط الإدارة وتحسين حماية البيانات والحفاظ على انخفاض التكاليف. إنه يعمل. تعزل شبكات المنطقة الواسعة (WANs) العاملين عن بُعد المتزايدين عن مكان نشر البنية التحتية لتكنولوجيا المعلومات. والنتيجة هي التأخير الكبير وفقدان الحزمة والازدحام وقيود النطاق الترددي. كل هذا يمكن أن يؤثر على قدرتك على التفاعل مع تطبيقك. طريقة الأداء.
الغرض من هذا الكتاب هو توضيح حل Cisco WAAS، بما في ذلك فحص شامل لكيفية تصميم حل Cisco WAAS ونشره. يقدم هذا الفصل نظرة عامة على عوائق الأداء التي تقدمها شبكة WAN ونظرة عامة فنية على Cisco WAAS. يصف هذا الفصل أيضًا بنية برنامج Cisco WAAS ويوضح كيف يتغلب كل مكون من مكونات التحسين الأساسية على عوائق أداء التطبيقات هذه. يوفر هذا الفصل حلاً شاملاً لكيفية ملاءمة Cisco WAAS لبنية تقنيات التحسين المستندة إلى الشبكة ونشر هذه التقنيات مع Cisco WAAS لتحسين أداء التطبيقات عبر شبكة WAN. وينتهي بشرح كيفية توفيرها.
فهم عوائق أداء التطبيقات
قبل التحقيق في كيفية معالجة Cisco WAAS لتحديات الأداء الناجمة عن ظروف شبكة WAN، من المهم فهم كيفية تأثير ظروف شبكة WAN هذه على أداء تطبيقك. إن تطبيقات اليوم أكثر قوة وتعقيدًا من التطبيقات التي كانت موجودة منذ 10 سنوات مضت. ومن المتوقع أن يستمر هذا الاتجاه. فالعديد من تطبيقات المؤسسات متدرجة ولها طبقة عرض تقديمي (تتألف عادةً من خدمات الويب) التي تصل إلى طبقة التطبيق في الخادم الذي يتفاعل مع طبقة قاعدة البيانات (يشار إليها عادةً باسم بنية الطبقة N).
تتفاعل كل طبقة من هذه الطبقات المختلفة عادةً باستخدام البرمجيات الوسيطة، وهي عبارة عن نظام فرعي يربط بين مكونات أو بنى برمجيات مختلفة. في هذه المرحلة، معظم التطبيقات المستخدمة حاليًا هي تطبيقات عميل/خادم، ولا يتم تضمين سوى طبقة واحدة على جانب الخادم (مثل خادم ملفات بسيط). ومع ذلك، أصبحت المستويات الأعلى من البنية التحتية للتطبيقات أكثر شيوعًا.
الطبقة 4 حتى الطبقة 7
تتفاعل مثيلات تطبيقات الخادم، سواء كانت أحادية الطبقة أو الطبقة n، مع مثيلات تطبيقات المستخدم بشكل أساسي في طبقة التطبيق في نموذج الربط البيني للنظام المفتوح (OSI). حيث تقوم هذه الطبقة بتبادل رسائل التحكم والبيانات في طبقة التطبيق وتؤدي وظائف تستند إلى عملية العمل أو المعاملة التي يتم تشغيلها. على سبيل المثال، يمكن للمستخدم استخدام HTTP “GET” للحصول على كائن مخزن على خادم ويب.
تعتبر التفاعلات في هذا المستوى معقدة لأن عدد العمليات التي يمكن تنفيذها بواسطة البروتوكولات الخاصة أو حتى المستندة إلى المعايير يمكن أن يصل حرفياً إلى المئات أو الآلاف. بين طبقات التطبيق لزوج عقدة معين، هناك بنية هرمية بين مثيل تطبيق الخادم ومثيل تطبيق المستخدم. وهذا يضيف أيضاً تعقيداً وقيوداً على الأداء.
على سبيل المثال، يمكن أن تمر البيانات المنقولة بين مثيلات التطبيقات من خلال طبقة عرض مشتركة (ومفاوضة مسبقاً). تحتوي العديد من التطبيقات على دلالات تمثيل بيانات مضمنة، لذلك قد تكون هذه الطبقة موجودة أو غير موجودة، اعتماداً على التطبيق. تعمل هذه الطبقة على ضمان توافق البيانات مع بنيات معينة مثل ASCII ولغة الترميز القابلة للتوسيع (XML).
يمكن تسليم البيانات من طبقة العرض التقديمي إلى طبقة جلسة العمل. تكون طبقة جلسة العمل مسؤولة عن إنشاء جلسة عمل متراكبة بين نقطتي النهاية. ويوفر بروتوكول طبقة جلسة العمل للتطبيقات القدرة على إدارة نقاط التحقق والاسترداد لتبادلات بروتوكول الطبقة العليا الذرية (ULP). يحدث هذا على مستوى المعاملات أو المستوى الإجرائي مقارنةً بنقل المقاطع الأولية (التي يوفرها بروتوكول التحكم في الإرسال، والذي سيتم مناقشته لاحقاً).
مثل طبقة العرض التقديمي، قد تحتوي العديد من التطبيقات على دلالات إدارة جلسة عمل مضمنة وقد لا تستخدم طبقة جلسة عمل منفصلة. ومع ذلك، فإن بعض التطبيقات، عادةً تلك التي تستخدم استدعاءات الإجراءات عن بعد (RPC)، تتطلب طبقة جلسة عمل منفصلة.
تتم معالجة البيانات المرسلة عبر الشبكة بواسطة بروتوكول النقل، بغض النظر عما إذا كانت البيانات المتبادلة بين مثيل تطبيق المستخدم ومثيل تطبيق الخادم يجب أن تستخدم طبقة العرض التقديمي أو طبقة جلسة العمل. بروتوكول النقل مسؤول بشكل أساسي عن تعدد إرسال البيانات. أي أنه يمكن معالجة البيانات المرسلة من قبل العقدة بواسطة عملية التطبيق المناسبة على العقدة المستقبلة.
وتتضمن بروتوكولات طبقة النقل الشائعة الاستخدام بروتوكول التحكم في الإرسال (TCP) وبروتوكول مخطط بيانات المستخدم (UDP) وبروتوكول نقل التحكم في الدفق (SCTP). توفر بروتوكولات النقل بشكل عام تسليمًا مضمونًا وهي مسؤولة عن التكيف مع ظروف الشبكة المتغيرة مثل تغيير عرض النطاق الترددي أو الازدحام.
لا توفر بعض بروتوكولات النقل، مثل UDP، مثل هذه الوظيفة. تقوم التطبيقات التي تستخدم UDP إما بتنفيذ وسائلها الخاصة لضمان التسليم أو التحكم في الازدحام، أو لا تتطلب هذه الميزات في تطبيقاتها.
تمثل المكونات المذكورة أعلاه، بما في ذلك طبقات النقل وجلسة العمل والعرض التقديمي والتطبيق، مجموعة من الخدمات التي تحدد كيفية تبادل بيانات التطبيق بين العقد المختلفة. ويشار إلى هذه المكونات عادةً باسم خدمات الطبقة 4 إلى الطبقة 7 أو خدمات L4-7 أو خدمات شبكة التطبيقات (ANS).
تعتمد خدمة L4-7 على خدمات توجيه الحزمة وإعادة التوجيه التي توفرها الطبقات الأدنى مثل الشبكات وروابط البيانات والطبقات المادية لنقل أجزاء من بيانات التطبيق ضمن حزم الشبكة بين عقد الاتصال. وباستثناء التأخيرات في الشبكة الناجمة عن المسافة وسرعة الضوء، تضيف خدمات L4-7 عادةً أقصى قدر من التأخير التشغيلي إلى أداء التطبيق.
وذلك لتخزين البيانات الواردة والصادرة (طبقة النقل)، والحفاظ على جلسات طويلة الأجل بين العقد (طبقة الجلسة)، وضمان تلبية البيانات لمتطلبات العرض التقديمي (طبقة العرض التقديمي). ويرجع ذلك إلى الكم الهائل من المعالجة التي يجب القيام بها. تبادل رسائل بيانات التحكم والتطبيق المتبادلة بناءً على المهام الجارية (طبقة التطبيق).
يوضح الشكل 11 مثالاً على كيفية تقديم L4-7 لتحديات أداء التطبيق.
الشكل 1-1
تحديات أداء L4-7
يمكن تصنيف تحديات الأداء الناجمة عن L4-7 بشكل عام إلى فئات التأخير وعدم كفاءة عرض النطاق الترددي والإنتاجية. تتم مناقشة هذه الفئات في الأقسام الثلاثة التالية.
الكمون
الكمون في L4-7 هو ذروة مكونات الكمون التي تضيفها كل طبقة من الطبقات الأربع للتطبيق والعرض التقديمي وجلسة العمل والنقل. عادةً ما تكون تأخيرات طبقة العرض التقديمي وجلسة العمل والنقل منخفضة ولها تأثير ضئيل على الأداء الكلي، لذلك يركز هذا القسم على التأخيرات التي تحدث في طبقة التطبيق. إن التأخير الذي تضيفه المعالجة L4-7 للعقدة نفسها مهم، ولكنه عادةً ما يكون ضئيلاً مقارنةً بتأخير الشبكة نفسها، وهو أقل بكثير من تأثير الأداء لتأخير طبقة التطبيق الذي يقدمه البروتوكول. يرجى ملاحظة على وجه الخصوص. تحدث الثرثرة على الشبكات ذات الكمون العالي.
يتم تعريف تأخيرات طبقة التطبيق على أنها تأخيرات تشغيلية لبروتوكول التطبيق وتحدث عادةً عندما يُظهر التطبيق أو البروتوكول سلوك الإرسال والانتظار. يمكنك أن ترى مثالاً على التأخير على مستوى التطبيق عند الوصول إلى الملفات على خادم ملفات باستخدام نظام ملفات الإنترنت المشترك &# 40; CIFS &# 41;. لاحظ ذلك. وهو بروتوكول شائع في البيئات التي تحتوي على عملاء Windows وخوادم Windows أو أجهزة NAS (التخزين المتصل بالشبكة) التي يتم الوصول إليها بواسطة عملاء Windows. في مثل هذه الحالات، يجب على العميل والخادم تبادل سلسلة من الرسائل “الإدارية” قبل إرسال البيانات إلى المستخدم.
على سبيل المثال، يحتاج العميل أولاً إلى إنشاء جلسة عمل مع الخادم، ولإنشاء جلسة العمل هذه، يحتاج العميل إلى التحقق من صحة المستخدم مقابل وكالة مثل وحدة تحكم المجال. بعد ذلك، يحتاج العميل إلى الاتصال بمشاركة محددة (أو أنبوب مسمى). وهذا يتطلب التحقق من مصادقة العميل. بمجرد أن تتم مصادقة المستخدم وتخويله، يتم تبادل سلسلة من الرسائل، حيث يتم اجتياز بنية الدليل وجمع بيانات التعريف.
بعد تحديد الملف، يجب إرسال سلسلة من طلبات التأمين بالتسلسل (بناءً على نوع الملف). يمكنك بعد ذلك تبادل طلبات إدخال/إخراج الملف (قراءة، كتابة، بحث، بحث، إلخ) مع المستخدم الخادم. تتطلب كل رسالة من هذه الرسائل كمية صغيرة من البيانات ليتم تبادلها عبر الشبكة وغالباً ما يتم التغاضي عنها في بيئة شبكة محلية (LAN)، ولكنها تقدم تأخيرات كبيرة عند التشغيل عبر شبكة واسعة.
يوضح الشكل 12 مثالاً حيث يمكن أن يكون لوقت استجابة طبقة التطبيق في بيئة الشبكة الواسعة وحدها تأثير كبير على وقت الاستجابة والأداء الكلي الذي يدركه المستخدم. في هذا المثال، يبلغ التأخير أحادي الاتجاه 100 مللي ثانية، وبالتالي فإن البيانات التي يتم تبادلها في 600 مللي ثانية هي 3 كيلوبايت فقط.
لاحظ أن طبقات العرض التقديمي وطبقة الجلسة وطبقة النقل تضيف تأخيراً ولكن عادةً ما يكون التأخير ضئيلاً عند مقارنته بتأخير طبقة التطبيق. لاحظ أيضًا أن أداء طبقة النقل نفسها يتأثر بالتأخيرات التي عادةً ما تتصورها الشبكة بسبب التباطؤ المرتبط بإلغاء تحميل النوافذ الصادرة وعوامل أخرى. يتم وصف تأثير تأخيرات الشبكة على أداء التطبيق في القسم التالي، البنية التحتية للشبكة.
مثال على تطبيق حساس للكمون
عدم كفاءة عرض النطاق الترددي
يؤدي نقص عرض النطاق الترددي المتوفر للشبكة (الذي تمت مناقشته في قسم البنية التحتية للشبكة) وعدم كفاءة طبقة التطبيق في مجال نقل البيانات إلى خلق عوائق أمام أداء التطبيق. يظهر عائق الأداء هذا عندما تكون طريقة تبادل المعلومات بين عقدتين متصلتين غير فعالة في التطبيق.
لنفترض أن لديك 10 مستخدمين في مكتب بعيد متصل بشبكة الحرم الجامعي لشركتك عبر T1 (1.544 ميغابت في الثانية). إذا كان هؤلاء المستخدمون يستخدمون خادم بريد إلكتروني (مثل Microsoft Exchange) على شبكة الحرم الجامعي للشركة وتم إرسال رسالة بريد إلكتروني مع مرفق بحجم 1 ميغابايت لكل مستخدم من هؤلاء المستخدمين. يجب تشفيرها ليتم إرسالها مرة واحدة أو 10 مرات. يمكن أن تؤدي مثل هذه السيناريوهات إلى زيادة التحميل بشكل كبير على شبكة WAN الخاصة بالمؤسسة، ويمكن العثور على أوجه التشابه في العديد من التطبيقات المختلفة.
يتم تنزيل مرفقات البريد الإلكتروني المتكرر عدة مرات من قبل عدة مستخدمين عبر شبكة WAN
يتم تخزين نسخ متعددة من نفس الملف على خادم ملفات بعيد ويتم الوصول إليها من قبل عدة مستخدمين عبر شبكة WAN
يتم تخزين نسخ متعددة من نفس كائن الويب على بوابة إنترانت بعيدة أو خادم تطبيق ويتم الوصول إليها من قبل عدة مستخدمين عبر الشبكة الواسعة.
في كثير من الحالات، يمكن أن تحتوي البيانات الموجودة في الكائنات التي يتم الوصول إليها بواسطة التطبيقات المختلفة التي يستخدمها مستخدمو المكاتب البعيدة على قدر كبير من التكرار. على سبيل المثال، عندما يقوم مستخدم آخر بالوصول إلى “أو إصدار مختلف من هذا الملف”، يمكن للمستخدم إرسال مرفق بريد إلكتروني إلى مستخدم آخر عبر شبكة WAN الخاصة بالشركة. استخدام بروتوكول خادم الملفات عبر شبكة WAN. كانت شبكة الحزمة نفسها تاريخياً مستقلة عن شبكة التطبيقات. أي أن خصائص البيانات بشكل عام لم يتم النظر فيها أو التحقيق فيها أو إساءة استخدامها أثناء انتقال المعلومات عبر شبكة المؤسسة.
قراءة ذات صلة: إعادة اعتماد AWS، CISCO: لماذا تحتاجها للتدريب على الامتثال