TCP ve IP Tabanlı WAN Tekilleştirme arasındaki Farklar

1

 

   WAN Tekilleştirmedeki (Deduplication) Farkı Katmanlar

 

TCP ve IP TABANLI WAN TEKİLLEŞTİRME ARASINDAKİ FARKLAR

Yüzeysel olarak baktığımızda, çeşitli Geniş Ağ (WAN) tekilleştirme çözümleri birbirine çok benzer. Bir kademe derine indiğimizde temel mimari farklılıklarının olduğu ortaya çıkar ve bu farklı mimariler farklı uygulamaların performansı üzerinde somut bir etkisi olur.

Bir önceki yazımda, Byte-Seviyesinde WAN Tekilleştirme ve Faydaları, Biz sadece büyük bir farkı hedefledik – Ortak bir veri kümesi içinde tekrarlayan kalıplar için referans kullanımı yerine belirteçler kullanımıdır. Bu tekilleştirme algoritmaları sayesinde özellikle özel uygulama ortamlarında, dinamik ve gerçek zamanlı veri akışlarında Byte seviyesinde tekilleştirme yapar ve en iyi performansı daha düşük CPU kullanımı ile sağlar.

Bu yazımda, Byte-Seviyesi tekilleştirme dışında hedeflediğimiz diğer farklılık – Tekilleştirmenin gerçekleştiği katman. Daha çok özel olarak, biz, TCP ve IP katmanı tekilleştirme çözümleri arasındaki farkları inceleyeceğiz ve gerçek dünyamızda bize sağlayacağı avantaj ve dezavantajlarını anlatacağım. Görüldüğü gibi, doğru mimari seçimi desteklenen oturum sayısı açısından ve optimize edilebilir uygulama tiplerini WAN hızlandırıcı çözümünün ölçeklenebilirlik özelliğinde büyük etkisi olabilir.

TCP VS. IP LAYER DEDUPLICATION

Doğaları gereği, WAN tekilleştirme çözümleri iletilen tüm verilerin yolunda doğrudan konumlandırılır. WAN tekilleştirme genellikle network appliances gibi sanal veya fiziksel olarak WAN hattına konumlandırılır. Bu çözümler, veri yolunda konumlandırıldığı için tekrarlanan bilgileri kaldırır ve daha sonra WAN üzerine daha az veri iletimi sağlar. Tekrarlanan veriler eğer öncesinden referans (belirteçler) işlemine uğradıysa silinir ve WAN üzerinden daha az veri iletilir.

Teorik olarak, ağ verilerini her hangi bir protokol yığını (Stack) katmanında yolunu kesmek mümkün. Pratik olarak WAN tekilleştirme işlemini iki sınıfa ayırabiliriz.

1. TCP Katmanı (Layer 4 of the OSI model — also known as “transport layer)
2. IP katmanı (Layer 3, or “network layer”)

TCP katmanı tekilleştirme çözümleri WAN optimizasyon cihazı üzerinden gelen TCP oturumlarını (sessions) sonlandırır ve cihaz LAN tarafında alınan TCP paketlerini cihazın TCP yığını tarafından bölümler halinde yeniden birleştirme için sıralanır, yeniden birleştirme tamamlandıktan sonra, her TCP akışı kesimleri tekilleştirme algoritması tarafından analiz edilir.

Bunun aksine, IP katmanında çalışan tekilleştirme çözümleri IP katmanında çalışır. Cihazın LAN tarafından alınan paketlerin header’ları kaldırılır ve tekilleştirme işlemine gönderir.

TCP ve IP tabanlı tekilleştirme planları arasındaki farklar ince gibi görünse de, diğer karşı bir yaklaşım kullanarak etkisi oldukça önemlidir. Bu, aşağıdaki üç alanda özellikle doğrudur:


Desteklenen uygulamalar: TCP tabanlı işlemler sadece ulaşım için TCP protokolünü kullanan uygulamalar üzerinde çalışır buda UDP kullanan örneğin ses, video ve bazı Replikasyon uygulamaları için sınırlama getirir (Veritas Volume Replicator, Aspera, Isilon, and CLARiiON Disk Library)

TCP ve IP tabanlı tekilleştirme planları arasındaki farklar ince gibi görünse de, diğer karşı bir yaklaşım kullanarak etkisi oldukça önemlidir

Buna ek olarak, TCP tabanlı planlar belirli Fiber Kanal IP (FCIP) üzerinde çalışan uygulamalar ile çalışmaz, buna tüm IP bazlı çalışan uygulamalar dâhildir. (GRE, IP-IP, IPv6 tunneled in IPv4, vb.)

Buna karşılık, IP tabanlı planlar taşıma protokolü ne olursa olsun tüm IP trafiği üzerinde çalışacak.


Flow kapasitesi: TCP veri akışı için iki uç nokta arasında bağlantı kurar (FLOW). Genel bir kurumsal firmada kullanıcı başına ortalama 10 ile 50 flow oluşur, toplamda kurumsal bir firmada veya Bulut Servis sağlayıcı gibi ortamlarda flow sayısı yüz binlere ulaşır.

Yüksek hacimli ve flow sayısı yüksek olan TCP Katmanlı uygulamaların işleme alınması bazen zor olabilir çünkü TCP yeniden birleştirme ve resegmentation işlemleri gerçekleştirmek için genellikle temel işletim sistemi kullanılır. Bu tip bir uygulamada her TCP PROXY FLOW, 2 işletim sistemi bağlantı/soketi gerektirir. Biri LAN tarafı ve bir adet de WAN tarafı için gerekir. Hâlbuki Linux gibi işletim sistemleri yüzlerce bağlantı/soket için tasarlanmıştır ve on binler ve yüz binlerce bağlantı/soket için optimize edilmemiştir.

Hatta bu sınırları ile soket tabanlı sistemlerin her TCP FLOW’su için adil bir servis sağlaması zordur.

Bunun aksine, IP tabanlı çözümler temel işletim sisteminin altında yatan Proxy fonksyonlarını ayırır ve bir appliance üzerindeki anlık FLOW sayısının yüz binlercesine kadar yükselmesine olanak sağlar. Bu durum WAN Optimizasyon cihazlarında görünen darboğazları ortadan kaldırır.


Gecikme: TCP tabanlı çözümler tekilleştirme sırasında bazen önemli derecede gecikmeler ekler. Bunun iki temel nedeni vardır. İlk etken cihaz üzerindeki binlerce aktif bağlantının cihaz üzerindeki işletim sistemin zamanlanmış servislerin tarafından işleme alınmasıdır. Daha özel olarak, işletim sistemi soket öncesi servisler için genellikle öncelik yöntemi sağlamaz, bu durum hassas ve zamana duyarlı trafikler için tekilleştirme sırasında öncelik tanımaz ve yavaşlıklara hatta paketlerin bozulmasına neden olabilir.

İkinci, birçok TCP katmanlı cihazlar tekilleştirme için Token yöntemi (Belirteçler) kullanır ki tekilleştirme öncesi verileri büyük tampon kümeleri (Buffer) olarak tutulur. Bu toplu veri aktarımında büyük veri azalmasını sağlar ancak işlemler sırasında (Socket tabanlı) önemli gecikmeler hatta gecikmeye hassas olan verilerin bozulmasına neden olabilir, örneğin Citrix veya RDP benzeri uygulamalar. Multimedya çoğalması (VoIP, video ve gerçek zamanlı veriler) ve masaüstü sanallaştırma uygulamaları arttıkça bu sorun işletmelerin arasında artan bir endişe haline geliyor.

 

citrix-ip

 

IP tabanlı tekilleştirme çözümlerinin önceliklendirme kabiliyetleri daha üstündür nedeni ise TCP servisleri işletim sisteminden ayrılmıştır. Ek olarak, tekilleştirme de Token yerine birçoğu instruction-based kullanır ki gerçek zamanlı olarak byte seviyesinde veri tekilleştirmesi sağlar, ayrıca tampon veri olmadığı için gecikme olmaz ve IP tabanlı tekilleştirme çözümleri gecikmelere hassas olan uygulamalar için idealdir.

Geniş Ağlar üzerinden gecikmelere hassas uygulamaların desteği:

Thin Client çözümleri (Citrix, Microsoft’s RDP and VNC vb.) düşük sermaye ve işletme giderleri ile tüm kurumsal uygulamaların tek bir merkez üzerinden çalışmasını sağlar. Ne yazık ki bu tip cihazlar ağ hattında oluşabilecek gecikmelere (Latency) çok hassastır, gecikme arttıkça ekranın yenileme süresi düşer ve Keystroke (tuş takılma) tepkisi oluşur. Gecikmelerden dolayı Thin Client’ler de oluşacak yavaşlamalar kullanıcılarda sinirlenmeye yol açar ve uygulamalar istenilen verim ile kullanılamaz.

Buna benzer zorluklar WAN üzerinden multimedya desteğidir, örneğin video streaming yaparken gecikmelerden dolayı ekran da karıncalanma ve görüntü yenileme sürelerin yavaşlamasıdır. Sonuç “SALAK” performas.

Thin Client uygulamaları, multimedya çözümleri ve gecikmelere hassas uygulamaların hepsini gerçek zamanlı sınıflandırılabilir. Oluşacak gecikmeler önemli derecede olumsuz sonuçlara neden olur hatta çalışmaz duruma gelebilir.

TCP Buffer teknikleri önemli derecede gerçek zamanlı çalışan uygulamaların yavaşlığına neden olur. Hatta WAN Optimizasyon olmadan performansı normal den daha kötü etkiler. Sonuç olarak TCP Katmanlı hızlandırıcı çözümlerinde genellikle gecikmelere hassas uygulamalar “bypass” (Optimize etmeden) yapılır. (Genel bir kural olarak, varsayılan bypass yapılan uygulamaların ne olduğunu görmek için üreticilerin kullanım kılavuzları kontrol ediniz)

IP katmanlı tekilleştirme ile gerçek zamanlı uygulamaların optimizasyonu,

Bu soru sık sık ortaya çıkar – aslında gerçek zamanlı trafik deduplicate olabilir mi?  Bazı uygulamalar, VoIP gibi, sesli mesaj ya da kaydedilmiş bir mesaj olmadığı sürece doğası gereği benzersiz birçok paketleri içerir ve tekilleştirmesi zordur. Bu durumda, kayıp paket engelleme, hizmet kalitesi (Qos) ve header compression gibi teknikler ile en iyi şekilde optimizasyon sağlanır. Diğer uygulamalar (Citrix ve Video Streaming) doğru kuşullar altında tekilleştirme yapılabilir. Şekil 1 Citrix ICA sunum sunucusu kullanarak küresel bir hukuk firmasında % 56 veri azaltma gösteren bir ekran görüntüsünü inceleyebilirsiniz.

Çünkü Silver Peak hiçbir trafiği bypass etmez ve tüm WAN Optimizasyon yetenekleri gerçek zamanlı uygulamalar için uygulanabilir. Bazı durumlarda tekilleştirme büyük oyuncu. Ancak bazı durumlarda Forward Error Correction (FEC), Packet Order Correction (POC), Quality Of Services (QoS) ve diğer teknikler ile uygulamaların performansını artırır.
Kurumsal da gönderilen trafiklerin türüne bağlı olarak tüm işletmeler IP tabanlı bir çözüm ile farklı uygulama şartlarına uyum için gereken esnekliği elde ederler.

Sonuç:

Silver Peak Ağ Hafızası (Network Memory) OSI modelinin 3.katmanında çalışır. TCP tabanlı tekilleştirme cihazları ile ilgili ölçeklenebilirlik ve performans sorunlarını ortadan kaldırır, yukarıda tarif edildiği gibi. Sonuç, Citrix, video akışı, veri kopyalama ve diğer gecikme duyarlı uygulamaları dahil olmak üzere tüm IP trafiği için gerçek zamanlı optimizasyonu sağlar. Silver Peak ayrıca 3. Katmanda (Ağ katmanı) çalıştığı için FLOW sayısındaki limitleri ortadan kaldırır buda büyük kurumlarda ve günümüzdeki bulut (Cloud) Servis sağlayıcılarında ki oluşan yüz binlerce FLOW sayısını bypass etmeden destekler ve en iyi optimizasyonu tüm IP trafiği için sağlar (ALL IP)

WAN optimizasyonu için IP tabanlı bir çözüm sunarak, Silver Peak uygulamalar arasında, en iyi performansı sunar. Sonuç olarak, işletmeler WAN Optimizasyon için EN İYİ yatırım getirisini elde ederler.

Türkçe Silver Peak Tanıtım Videosu: