Что такое сетевая пропускная способность?
Сетевая задержка – это задержка сетевого обмена данными. Здесь показывается время, необходимое для передачи данных по сети. Сети с более длительной задержкой имеют высокую пропускную способность, в то время как сети с быстрым временем отклика имеют низкую пропускную способность. Предприятия предпочитают низкую пропускную способность и более быструю сетевую связь для повышения производительности и эффективности бизнес-операций. Некоторые типы приложений, такие как гидродинамика и другие сценарии использования высокопроизводительных вычислений, требуют низкой задержки сети, чтобы соответствовать своим вычислительным требованиям. Высокие сетевые пропускные способности приводят к снижению производительности приложений и к отказу на достаточно высоком уровне.
Почему пропускная способность важна?
По мере того как все больше компаний претерпевают цифровую трансформацию, они используют облачные приложения и сервисы для выполнения основных бизнес-функций. Операции также основаны на данных, собранных с интеллектуальных устройств, подключенных к Интернету, которые в совокупности называются Интернетом вещей. Время задержки может привести к неэффективности, особенно в операциях в реальном времени, которые зависят от данных датчиков. Высокая задержка также снижает выгоду от увеличения затрат на пропускную способность сети, что сказывается как на опыте пользователей, так и на удовлетворенности клиентов, даже если предприятия внедряют дорогостоящие сетевые схемы.
Для каких приложений требуется низкая сетевая пропускная способность?
Хотя все компании предпочитают низкую пропускную способность, она более важна для конкретных отраслей и приложений. Ниже приведены примеры использования.
Приложения для потоковой аналитики
Приложения потоковой аналитики, такие как аукционы в реальном времени, онлайн-ставки и многопользовательские игры, потребляют и анализируют большие объемы потоковых данных в реальном времени из различных источников. Пользователи таких приложений полагаются на точную информацию в реальном времени для принятия решений. Они предпочитают сеть с низкой пропускной способностью, потому что задержка может иметь финансовые последствия.
Управление данными в реальном времени
Корпоративные приложения часто объединяют и оптимизируют данные из разных источников, таких как другое программное обеспечение, транзакционные базы данных, облако и датчики. Они используют технологию сбора данных об изменениях (CDC) для сбора и обработки изменений данных в режиме реального времени. Проблемы с пропускной способностью в сети могут легко повлиять на производительность этих приложений.
Интеграция API
Две разные компьютерные системы взаимодействуют друг с другом с помощью интерфейса прикладного программирования (API). Часто системная обработка останавливается до тех пор, пока API не вернет ответ. Таким образом, пропускная способность сети создает проблемы с производительностью приложений. Например, веб-сайт бронирования авиабилетов будет использовать вызов API для получения информации о количестве доступных мест на конкретном рейсе. Пропускная способность сети может повлиять на производительность веб-сайта, в результате чего он перестанет работать. К тому времени, когда веб-сайт получит ответ API и перезапустится, кто-то другой может уже забронировать билет, и вы его упустите.
Удаленные операции с поддержкой видео
Некоторые рабочие процессы, такие как сверлильные прессы с поддержкой видео, эндоскопические камеры и дроны для поиска и спасения, требуют, чтобы оператор управлял машиной удаленно с помощью видео. В этих случаях сети с высокой задержкой имеют решающее значение для предотвращения опасных для жизни последствий.
Каковы причины задержки сети?
В сетевой терминологии клиентское устройство и сервер взаимодействуют с помощью компьютерной сети. Клиент отправляет запросы данных, а сервер – ответы на данные. Ряд устройств, таких как маршрутизаторы, коммутаторы или брандмауэры и каналы связи, такие как кабели или беспроводная передача, составляют компьютерную сеть. В виде небольших пакетов данных запросы данных и ответы переходят с одного устройства на другое по каналам до тех пор, пока не достигнут места назначения. Сетевые устройства, такие как маршрутизаторы, модемы и коммутаторы, непрерывно обрабатывают и маршрутизируют пакеты данных по различным сетевым путям, состоящим из проводов, оптоволоконных кабелей или средств беспроводной передачи. В результате сетевые операции сложны, и на скорость передачи пакетов данных влияют различные факторы. Ниже перечислены распространенные факторы, вызывающие задержку сети.
Средство передачи
Средство передачи или канал связи оказывают наибольшее влияние на пропускную способность сети при прохождении через нее данных. Например, оптоволоконная сеть имеет меньшую пропускную способность, чем беспроводная сеть. Точно так же каждый раз, когда сеть переключается с одного носителя на другой, общее время передачи увеличивается на несколько миллисекунд.
Расстояние, на которое проходит сетевой трафик
Большие расстояния между конечными точками сети увеличивают пропускную способность сети. Например, если серверы приложений географически удалены от конечных пользователей, они могут испытывать большую пропускную способность.
Количество сетевых прыжков
Несколько промежуточных маршрутизаторов увеличивают количество прыжков, необходимых пакетам данных, что приводит к увеличению пропускной способности сети. Функции сетевых устройств, такие как обработка адресов веб-сайтов и поиск в таблицах маршрутизации, также увеличивают время пропускной способности.
Объем данных
Большой объем параллельных данных может увеличить проблемы с пропускной способностью сети, поскольку сетевые устройства могут иметь ограниченную вычислительную мощность. Вот почему общая сетевая инфраструктура, такая как Интернет, может увеличить пропускную способность приложений.
Производительность сервера
Производительность сервера приложений может привести к воспринимаемой задержке сети. В этом случае передача данных задерживается не из-за проблем с сетью, а потому, что серверы реагируют медленно.
Как измерить задержку сети?
Задержку сети можно измерить с помощью таких показателей, как время до первого байта и время отправки в оба конца. Любую из этих метрик можно использовать для мониторинга и тестирования сетей.
Время до первого байта
Время до первого байта (TTFB) обозначает время, необходимое для того, чтобы первый байт данных дошел до клиента с сервера после установления соединения. TTFB зависит от двух факторов:
- Время, затрачиваемое веб-сервером на обработку запроса и создание ответа
- Время, необходимое для возврата ответа клиенту
Таким образом, TTFB измеряет как время обработки сервера, так и задержку сети.
Вы также можете измерить пропускную способность как воспринимаемый TTFB, который больше фактического TTFB из-за того, сколько времени требуется клиентской машине для дальнейшей обработки ответа.
Время отправки в оба конца
Время отправки в оба конца (RTT) – это время, которое требуется клиенту для отправки запроса и получения ответа от сервера. Задержка сети вызывает задержку в оба конца и увеличивает RTT. Однако все измерения RTT инструментами сетевого мониторинга являются частичными показателями, поскольку данные могут перемещаться по разным сетевым путям при переходе от клиента к серверу и обратно.
Команда пинг
Сетевые администраторы используют команду ping, чтобы определить время, необходимое для того, чтобы 32 байта данных достигли места назначения и получили ответ return. Это способ определить, насколько надежно соединение. Однако вы не можете использовать ping для проверки нескольких путей с одной консоли или уменьшения проблем с пропускной способностью.
Какие существуют другие типы задержек?
Компьютерная система может испытывать множество различных пропускных способностей, таких как пропускная способность диска, пропускная способность оптоволокна и операционная пропускная способность. Ниже перечислены важные типы задержек.
Пропускная способность диска
Пропускная способность диска измеряет время, затрачиваемое вычислительным устройством на чтение и хранение данных. По этой причине могут возникать задержки в хранении при записи большого количества файлов вместо одного большого файла. Например, жесткие диски имеют большую пропускную способность, чем твердотельные накопители.
Пропускная способность оптоволокна
Задержка оптоволокна – это время, необходимое свету для прохождения определенного расстояния через оптоволоконный кабель. При скорости света пропускная способность составляет 3,33 микросекунды на каждый километр прохождения света в пространстве. Однако в оптоволоконном кабеле каждый километр вызывает задержку 4,9 микросекунды. Скорость сети может уменьшаться с каждым изгибом или дефектом кабеля.
Операционная пропускная способность
Операционная задержка – это временная задержка, вызванная вычислительными операциями. Это один из факторов, вызывающих задержку сервера. Когда операции выполняются последовательно друг за другом, можно рассчитать операционную пропускную способность как сумму времени, которое занимает каждая отдельная операция. В параллельных рабочих процессах самая медленная операция определяет время задержки работы.
Какие факторы, помимо пропускной способности, влияют на производительность сети?
Помимо задержки, вы можете измерять производительность сети с точки зрения пропускной способности, джиттера и потери пакетов.
Bandwidth
Пропускная способность измеряет объем данных, которые могут проходить через сеть в данный момент времени. Измеряется в единицах данных в секунду. Например, сеть с пропускной способностью 1 гигабит в секунду (Гбит/с) часто работает лучше, чем сеть с пропускной способностью 10 мегабит в секунду (Мбит/с).
Сравнение задержки и пропускной способности
Если представить сеть в виде водопровода, то полоса пропускания указывает ширину трубы, а задержка – скорость, с которой вода проходит по трубе. Хотя меньшая пропускная способность увеличивает задержку во время пикового использования, большая пропускная способность не обязательно означает больше данных. Фактически пропускная способность может снизить окупаемость инвестиций в дорогую инфраструктуру с высокой пропускной способностью.
пропускной способностью
Пропускная способность – это средний объем данных, который фактически может пройти через сеть в течение определенного времени. Он показывает количество пакетов данных, которые успешно прибывают в место назначения, и потерю пакетов данных.
Сравнение задержки и пропускной способности
Пропускная способность измеряет влияние задержки на пропускную способность сети. Таким образом показывается доступная пропускная способность после задержки. Например, пропускная способность сети может составлять 100 Мбит/с, но из-за задержки ее пропускная способность составляет всего 50 Мбит/с днем, а ночью увеличивается до 80 Мбит/с.
Джиттер
Джиттер – это изменение временной задержки между передачей данных и их получением по сетевому соединению. Согласованная задержка предпочтительнее вариаций задержки для лучшего взаимодействия с пользователем.
Сравнение задержки и джиттера
Джиттер – это изменение задержки сети с течением времени. Пропускная способность вызывает задержку пакетов данных, передаваемых по сети, а джиттер возникает, когда эти сетевые пакеты приходят не в том порядке, в котором ожидает пользователь.
Потеря пакетов
Потеря пакетов определяет количество пакетов данных, которые так и не достигли пункта назначения. Такие факторы, как программные ошибки, аппаратные проблемы и перегрузка сети, приводят к потере пакетов во время передачи данных.
Сравнение задержки и потери пакетов
Задержка измеряет пропускную способность прибытия пакета в пункт назначения. Оно измеряется в единицах времени, например в миллисекундах. Потеря пакетов – это процентное значение, измеряющее количество пакетов, которые так и не поступили. Таким образом, если поступил 91 из 100 пакетов, потеря пакетов составит 9 %.
Как устранить проблемы с пропускной способностью сети?
Вы можете уменьшить пропускную способность сети, оптимизировав сеть и код приложения. Ниже приведены несколько предложений.
Модернизация сетевой инфраструктуры
Вы можете модернизировать сетевые устройства, используя новейшее оборудование, программное обеспечение и варианты конфигурации сети, представленные на рынке. Регулярное обслуживание сети сокращает время обработки пакетов и помогает снизить пропускную способность сети.
Мониторинг производительности сети
Инструменты мониторинга и управления сетью могут выполнять такие функции, как пробное тестирование API и анализ взаимодействия с конечными пользователями. Их можно использовать для проверки сетевой пропускной способности в режиме реального времени и устранения проблем с задержкой сети.
Конечные точки групповой сети
Подсети – это метод группировки конечных точек сети, которые часто взаимодействуют друг с другом. Подсеть действует как сеть внутри сети, сводя к минимуму ненужные переходы маршрутизатора и уменьшая пропускную способность сети.
Использование методов формирования трафика
Можно уменьшить пропускную способность сети, установив приоритеты пакетов данных в зависимости от типа. Например, вы можете сначала настроить сетевую маршрутизацию высокоприоритетных приложений, таких как вызовы VoIP и трафик центра обработки данных, задерживая другие типы трафика. Это улучшает приемлемую пропускную способность для критически важных бизнес-процессов в сети с высокой задержкой.
Уменьшение сетевого расстояния
Вы можете улучшить взаимодействие с пользователями, разместив свои серверы и базы данных географически ближе к конечным пользователям. Например, если ваш целевой рынок – Италия, вы получите лучшую производительность, разместив свои серверы в Италии или Европе, а не в Северной Америке.
Сокращение сетевых прыжков
Каждый прыжок пакета данных при перемещении от маршрутизатора к маршрутизатору увеличивает сетевую пропускную способность. Как правило, трафик должен проходить несколько прыжков через общедоступный Интернет по потенциально перегруженным и неизбыточным сетевым путям, чтобы добраться до места назначения. Однако вы можете использовать облачные решения для запуска приложений ближе к конечным пользователям в качестве одного из способов сокращения расстояния прохождения сетевых коммуникаций и количества прыжков сетевого трафика. Например, вы можете использовать Международный ускоритель AWS для привлечения трафика в глобальную сеть AWS как можно ближе к ней, используя глобальную избыточную сеть AWS для повышения доступности и производительности приложений.
Как AWS может помочь снизить пропускную способность?
AWS предлагает ряд решений для снижения сетевой пропускной способности и повышения производительности для улучшения взаимодействия с конечными пользователями. В зависимости от ваших требований вы можете реализовать любой из указанных ниже сервисов.
- AWS Direct Connect – это облачный сервис, который связывает вашу сеть непосредственно с AWS, чтобы обеспечить стабильную работу с низкой задержкой сети. При создании нового подключения вы можете выбрать размещенное подключение, которое предоставляет партнер по доставке сервиса AWS Direct Connect, или выделенное от AWS, – и развернуть его в более чем 100 локациях AWS Direct Connect по всему миру.
- Amazon CloudFront – это сервис сети доставки контента, созданный для высокой производительности, безопасности и удобства разработчиков. Вы можете использовать его для безопасной доставки контента с низкой задержкой и высокой скоростью передачи.
- Международный ускоритель AWS – это сетевой сервис, повышающий производительность трафика ваших пользователей на 60 % благодаря глобальной сетевой инфраструктуре AWS. Когда Интернет перегружен, AWS Global Accelerator оптимизирует путь к вашему приложению, чтобы свести к минимуму потери пакетов, джиттер и задержки.
- Локальные зоны AWS – это тип развертывания инфраструктуры, позволяющий размещать вычислительные ресурсы, хранилища, базы данных и отдельные сервисы AWS в местах с большой численностью населения и рядом с крупными промышленными центрами. Вы можете поставлять инновационные приложения, требующие низкой задержки, ближе к конечным пользователям и локальным установкам.
Начните работу с AWS Direct Connect, создав аккаунт AWS уже сегодня.
Задержка на AWS: дальнейшие шаги
Получите мгновенный доступ к уровню бесплатного пользования AWS.
