數(shù)據(jù)中心應(yīng)用的不斷增加和用戶數(shù)量的迅速增長(zhǎng)，使得數(shù)據(jù)中心正面臨著一個(gè)嚴(yán)重的性能問題，而其中尤為嚴(yán)重的現(xiàn)象就是網(wǎng)絡(luò)擁塞。近些年隨著云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、搜索技術(shù)本身要消耗大量的網(wǎng)絡(luò)帶寬，所以在數(shù)據(jù)中心里網(wǎng)絡(luò)擁塞現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中存在過多的數(shù)據(jù)包時(shí)，性能就會(huì)下降，這種現(xiàn)象稱為擁塞。擁塞是一種持續(xù)過載的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，此時(shí)用戶對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源的需求超過了固有的容量。

網(wǎng)絡(luò)擁塞對(duì)數(shù)據(jù)中心帶來的危害有幾點(diǎn)：

一是導(dǎo)致包丟包率增加，端到端的延遲增長(zhǎng)。如果是交換機(jī)設(shè)備，由于緩存較小，擁塞出現(xiàn)時(shí)將會(huì)進(jìn)行報(bào)文丟棄。而很多業(yè)務(wù)都是TCP連接，出現(xiàn)丟包后將會(huì)引起重傳，反而更加加重了擁塞的狀況。如果是路由器設(shè)備，緩沖隊(duì)列長(zhǎng)度增加，分組等待排隊(duì)輸出的時(shí)間變長(zhǎng)，進(jìn)而導(dǎo)致延遲的增加。在這種情況下，對(duì)業(yè)務(wù)的影響是顯而易見的。輕者訪問應(yīng)用緩慢、掉線，嚴(yán)重者則長(zhǎng)時(shí)間無法訪問，用戶的體驗(yàn)感大大下降。我們平時(shí)上網(wǎng)時(shí)，在打開一個(gè)網(wǎng)頁頁面時(shí)，時(shí)有打不開或者鏈接彈出緩慢的情況，多半是網(wǎng)絡(luò)擁塞所致。

二是導(dǎo)致資源利用率降低，無效利用率增加。擁塞發(fā)生后，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備通往鏈路的分組報(bào)文都被丟棄，造成這些鏈路得不到充分利用，降低了資源的有效利用率。

三是導(dǎo)致?lián)砣罎⒌陌l(fā)生，這是最嚴(yán)重的后果，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)處于擁塞崩潰狀態(tài)時(shí)，微小的負(fù)載增量都將使網(wǎng)絡(luò)的有效吞吐量急劇下降，此時(shí)的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)無任何有效的數(shù)據(jù)傳輸。出現(xiàn)這種情況的可能是維護(hù)路由鄰居狀態(tài)、環(huán)網(wǎng)狀態(tài)的報(bào)文被丟棄，引發(fā)了路由震蕩長(zhǎng)時(shí)間無法收斂，環(huán)網(wǎng)阻塞點(diǎn)放開，形成二層環(huán)路，導(dǎo)致整個(gè)網(wǎng)絡(luò)處于無序狀態(tài)，整個(gè)數(shù)據(jù)中心陷入癱瘓之中。

可見網(wǎng)絡(luò)擁塞的問題應(yīng)該引起高度重視，當(dāng)數(shù)據(jù)中心時(shí)有發(fā)生擁塞情況時(shí)，就應(yīng)該及時(shí)排查，消除隱患，以免造成系統(tǒng)癱瘓。

如何解決網(wǎng)絡(luò)擁塞問題？

既然網(wǎng)絡(luò)擁塞問題影響如此嚴(yán)重，就沒有什么辦法緩解嗎?網(wǎng)絡(luò)擁塞控制技術(shù)就是為了解決數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)擁塞時(shí)的問題。擁塞控制技術(shù)也有很多，在此僅從實(shí)現(xiàn)機(jī)理上做以闡述。

打個(gè)形象的比喻，國(guó)家若遇到了洪澇災(zāi)害，江河漲水，江河附近的城市與村莊就面臨被淹的危險(xiǎn)，那么接下來國(guó)家會(huì)做什么呢?一定是抓緊時(shí)間將沿途的堤壩加固、修高，同時(shí)在上游關(guān)閘，減少洪水向下游沖擊。在下游開渠引流，進(jìn)行泄洪。其實(shí)對(duì)于網(wǎng)絡(luò)擁塞，也是這樣的一些技術(shù)。通過在網(wǎng)絡(luò)入口進(jìn)行限速(LR或CAR)，同時(shí)啟動(dòng)優(yōu)先級(jí)調(diào)度，將不重要的業(yè)務(wù)進(jìn)行丟棄，保證在網(wǎng)絡(luò)擁塞時(shí)高優(yōu)先級(jí)的業(yè)務(wù)得到傳輸。增加網(wǎng)絡(luò)帶寬，將原來的千兆端口換為萬兆，將單端口換為聚合端口，將路由切換為等價(jià)路由，這樣就可以大大提升網(wǎng)絡(luò)帶寬。在端口上開啟流控功能，當(dāng)端口發(fā)生擁塞時(shí)，可以進(jìn)行反壓，通知流量的入端口，這樣入端口將報(bào)文進(jìn)行緩存，當(dāng)流量實(shí)在太大，緩存不了時(shí)，再進(jìn)行丟棄。這樣可以提升網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的緩存能力，就可以增加對(duì)網(wǎng)絡(luò)擁塞的防御。這樣看這些網(wǎng)絡(luò)擁塞機(jī)制和生活中處理洪澇災(zāi)害、交通擁塞都是一樣的。

不管擁塞控制技術(shù)如何發(fā)展，根本點(diǎn)都是如上描述的幾條，再好的控制技術(shù)也只不過是將上面的方法做精做細(xì)而已。當(dāng)我們看到一些晦澀難懂的擁塞控制技術(shù)概念時(shí)，令牌桶是做什么用的，F(xiàn)LOW-CONTROL會(huì)什么特征，GTS只能基于隊(duì)列限速嗎?要把這些概念都當(dāng)成是解決擁塞的工具而已，然后遵循著上面的說明機(jī)理就不難理解了，令牌桶就像我們車輛限行時(shí)的交警，滯留車輛多了就讓后面的車輛多等等，少了就讓更多的車輛行駛通過。FLOW-CONTROL就通告擁塞的消息，以便網(wǎng)絡(luò)設(shè)備知道哪里有了擁塞，怎么處理。GTS是基于某一特征流量進(jìn)行限速的技術(shù)，我們對(duì)車輛進(jìn)行分類，救護(hù)車，救火車可以優(yōu)先過，對(duì)別的車輛限行，在網(wǎng)絡(luò)世界里GTS就可以做到。

如何避免或減少網(wǎng)絡(luò)擁塞情況？

顯然以上提到的這些技術(shù)都是在擁塞發(fā)生后起作用的，俗話說“一份預(yù)防抵得上十分治療”，在數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)該努力通過各種方法來避免或減少網(wǎng)絡(luò)擁塞情況的發(fā)生。

首先合理設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，對(duì)于某些重要節(jié)點(diǎn)，設(shè)計(jì)成網(wǎng)狀拓?fù)?，增加冗余度。?shù)據(jù)中心承載的應(yīng)用業(yè)務(wù)要做精細(xì)劃分，避免過于集中于某些局部網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，均勻分布。

其次合理設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備緩沖區(qū)大小，網(wǎng)絡(luò)擁塞并不是一個(gè)長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)的，是階段性的，具有突發(fā)性的特點(diǎn)，適當(dāng)?shù)靥嵘W(wǎng)絡(luò)設(shè)備的緩存就可以減少擁塞。對(duì)于長(zhǎng)時(shí)間的擁塞，比如淘寶網(wǎng)，在每年的雙11都會(huì)迎來流量的噴井，而平時(shí)流量是比較均勻平穩(wěn)的，這就需要在雙11期間增加網(wǎng)絡(luò)帶寬，啟用備份設(shè)備，單純靠增加網(wǎng)絡(luò)設(shè)備緩存是無濟(jì)于事的。

再次增加負(fù)載均衡設(shè)備，將突發(fā)流量引到負(fù)載均衡設(shè)備上進(jìn)行整形，減少突發(fā)流量對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的沖擊，讓網(wǎng)絡(luò)設(shè)備接收到的流量都是平穩(wěn)、均勻的。

網(wǎng)絡(luò)擁塞問題的產(chǎn)生主要原因是網(wǎng)絡(luò)帶寬不足，網(wǎng)絡(luò)處理能力不夠造成的。還有存儲(chǔ)空間、服務(wù)器性能限制也會(huì)造成網(wǎng)絡(luò)的擁塞，這些都是現(xiàn)實(shí)情況，無法改變，網(wǎng)絡(luò)的帶寬和處理能力并不能無限制地增加，所以網(wǎng)絡(luò)擁塞是不可避免的，我們通過各種各樣的技術(shù)手段無非是希望將擁塞發(fā)生的概率最小化，未來的網(wǎng)絡(luò)擁塞控制技術(shù)會(huì)越來越多，更加精細(xì)和多樣，什么RED算法、PI算法、AVQ算法、AQM-REM算法等等，在網(wǎng)絡(luò)擁塞時(shí)，通過這些算法來決策丟包的選擇，諸多的算法讓人看得眼花繚亂，但這些算法歸根結(jié)底都肯定會(huì)遵循一條：就是想辦法按照數(shù)據(jù)中心的意圖去丟包，其遵循的基本原理不會(huì)改變，就和我們生活中解決交通擁塞、洪澇災(zāi)害是一樣的。

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