10.7. Построение сетей

Исследование различных архитектур и возможностей их применения выявило ряд важных проблем. Дизайнеры сетей, которые используют только интуицию и прошлый опыт, могут оказаться в трудном положении. "Искусство" сетевой разработки должно преобразиться в науку. Если принимать решения без тщательного учета свойств программного обеспечения, которое будет использоваться в сети, то это может привести к плохому исполнению проекта.

Тот факт, что Ethernet с коммутацией кадров 10/100 поддерживает больше пользователей при моделировании окружающей среды, чем магистральная FDDI-сеть, может вызвать удивление у многих разработчиков сетей. При разработке сети для такого программного обеспечения "интуиция" наверняка привела бы к разработке FDDI-сети - то есть к более дорогостоящему решению. При этом сеть могла бы обслуживать меньшее число пользователей. При использовании программ групповой обработки изображений сети с коммутацией кадров или ATM могли бы сэкономить компании 300 тыс. долл. в год, обеспечивая лучшее время реакции и большую продуктивность работы команды инженеров.

В современных условиях для правильной разработки сети и ее обслуживания администраторы должны научиться решать следующие проблемы.

Изменение организационной структуры. При выполнении проекта не следует разделять разработчиков программного обеспечения и сетевой архитектуры. Многие организации, внедряющие информационные технологии, имеют различные группы для выполнения сетевых операций и разработки вычислительных систем. Обычно единственным человеком, входящим в обе группы, является директор по информационным системам. В результате такого разделения связь между этими группами осуществляется плохо, а в итоге принимаются неэффективные решения. При разработке сетей и всей системы в целом нужно создавать единую команду из специалистов разного профиля.

Оценка экономической выгоды. В стоимость сети должны входить стоимости серверов, рабочих станций, конфигурирования сети, обучения обслуживающего персонала и пользователей. При переходе от мэйнфреймов к миникомпьютерам также нужно учитывать стоимость усиления сети, которая должна обеспечить увеличение потока информации и уменьшение времени реакции, необходимого для распределенных вычислений.

Использование новых программ. Необходимо знакомиться с новым программным обеспечением еще на ранней стадии разработки, чтобы можно было своевременно изменить сеть. В одной из компаний, входящих в группу Fortune 100, недавно было обнаружено, что менеджеры этой компании планируют использовать около 60 новых клиент-серверных программ за 18 месяцев, а сетевые администраторы знают только о 12 программах. Правильное планирование избавляет от неприятных сюрпризов.

Исследование различных решений. Необходимо оценивать различные архитектуры программ и их возможное влияние на сеть (а также время реакции), прежде чем начинать программирование. Надо оценивать топологии систем, а также проверять, как влияет на работу этих систем приближение серверов к большим скоплениям пользователей и выполнение фоновых модификаций на главной базе данных.

Проверка сетей. Важно использовать тесты на ранних стадиях разработки. Для этого можно создать прототип сети, который позволит оценить правильность принятых решений. С помощью такого прототипа можно предусмотреть возможные заторы и определить производительность разных архитектур. Пусть пользователи помогут проектировщикам оценить работу системы. Однако не стоит демонстрировать работу программы на линии T-1, если она будет работать в коммутируемой 56 Кбит/с сети.

Выбор протоколов. Чтобы правильно выбрать конфигурацию сети, нужно оценить возможности различных наборов протоколов. Важно определить, как сетевые операции, оптимизирующие работу одной программы или пакета программ, могут повлиять на производительность других.

Выбор физического расположения. Выбирая место установки серверов, надо, прежде всего, определить местоположение пользователей. Возможно ли их перемещение? Будут ли их компьютеры подключены к одной подсети? Будут ли эти пользователи иметь доступ к глобальной сети?

Вычисление критического времени. Необходимо определить время использования каждой программы и периоды максимальной нагрузки. Важно понять, как черезвычайная ситуация может повлияет на сеть, и определить, нужен ли резерв для непрерывной работы предприятия.

Испытание сети. Чтобы понять, какую нагрузку может выдержать сеть, надо ее смоделировать в уже работающей сети, проанализировать причины возникновения замедлений и заторов и определить, как увеличение количества пользователей может повлиять на работу сети.

Анализ вариантов. Важно проанализировать различные варианты использования программного обеспечения в сети. Централизация данных часто означает дополнительную нагрузку в центре сети, а распределенные вычисления могут потребовать усиления ЛВС рабочих групп.

Прежде чем появились технологии коммутации кадров и ячеек, было отмечено несколько этапов увеличения сетевой производительности. Сегменты Ethernet и Token Ring подключались к маршрутизаторам. Сети Token Ring, для которых требовалась большая производительность, имели пропускную способность кольца до 16 Мбит/с. Затем предприятия развернули FDDI-магистрали для передачи информации между рабочими группами.

Сегодня в некоторых вычислительных системах коммутаторы Ethernet с 10 Мбит/с портами дополняют или заменяют маршрутизаторы, а коммутаторы кадров 10/100 конкурируют с FDDI. Как показывают приведенные в статье примеры, коммутация кадров в среднем обеспечивает гораздо лучшее время реакции и поддерживает большее количество пользователей по сравнению с маршрутизируемыми сетями и FDDI-магистралью. Коммутаторы можно установить в кластерной конфигурации, что обеспечивает высокоскоростное взаимодействие с серверами или магистралью на уровне предприятия. С помощью коммутации можно создавать более масштабируемые и управляемые сети.

Архитектура сетей сейчас изменяется, поэтому маршрутизаторы больше не стоят на пути между клиентом и сервером. Большинство из них не было предназначено для поддержки операций клиент-сервер с низким временем задержки и высокой производительностью. Теперь маршрутизаторы возвращаются к своей первоначальной роли - обеспечению связи между разнородными сетями (например, Ethernet и Token Ring) и межсетевой защиты.

Хотя FDDI по-прежнему остается главной составляющей в больших магистральных сетях, коммутация ячеек в ATM начала вытеснять FDDI как более эффективная магистральная технология. Возможно, к концу десятилетия технология АТМ получит широкое распространение.

Наконец, технология коммутации кадров и ячеек позволяет изменить соотношение цены и производительности. Ее использование уменьшает расходы на эксплуатацию сети. Часто затраты на создание сетей оцениваются по стоимости на один порт. Раньше, когда обеспечение связи и взаимодействия было главной целью сети, такой способ оценки затрат был оправдан, но теперь он устарел. Сегодня основная задача разработки сетей заключается не в обеспечении связи, а в перемещении больших объемов данных, необходимом для распределенных вычислений. Поэтому новый принцип определения стоимости сети должен отражать ее способность пересылать данные. Стоимость порта не играет роли, так как не позволяет оценить производительность, которую обеспечивает ЛВС. При использовании более современного способа оценки учитываются затраты на переданный мегабит и скорость передачи данных по сети. В технологии коммутации каждый компьютер получает канал с известной скоростью передачи данных. Если оценивать коммутацию в соответствии с новыми принципами, то она является более экономичной, чем традиционные ЛВС совместного доступа. Коммутация обеспечивает высокую производительность, отличное время реакции и позволяет разработчикам сетей делать их более управляемыми - три качества, которые имеют принципиальное значение для современных и будущих сетей.