Кэш-контроллеры Cisco


Взрывной рост потоков данных, передаваемых по корпоративным сетям и сетям общего пользования, заставил разработчиков сетевого оборудования вплотную заняться созданием новых технологий и устройств, призванных решать сразу несколько задач:

  • Загруженность каналов глобальных сетей и высокий уровень накладных расходов на передачу данных;
  • Увеличение качества услуг, предоставляемых сетью;
  • Увеличение доступности содержимого Интернет-серверов и интрасетей для клиентов;
  • Экономически эффективное масштабирование сетей.

Наиболее эффективное этих задач — использование имеющейся сетевой инфраструктуры для локализации трафика, позволяющей ограничить максимально большое количество запросов к содержимому внешних серверов (контента) в пределах данной сети. Поэтому первым шагом при выработке решения по локализации трафика можно считать обеспечение поддержки этого процесса со стороны уже инсталлированного сетевого оборудования. Такая возможность может быть реализована благодаря технологии, позволяющей маршрутизировать запросы к содержимому внешних (по отношению к данной сети) ресурсов. В качестве примера такой технологии может служить реализованный в сетевой операционной системе Cisco IOS протокол WCCP (Web Cache Communication Protocol). На оборудовании Cisco, как на наиболее популярном для задач кэширования контента, и будет сделан основной упор в данной статье. Она возникла по итогам тестирования в Центре Сетевых Технологий компании Diamond Communications кэш-контроллера Cisco Cache Engine 505 в реальных условиях корпоративной сети (около 70 пользователей). Они показали, что применение данного оборудования приводит к экономии полосы пропускания трафика на 17% (см Рис 1).


рис.1

В рамках уже существующей сетевой инфраструктуры кэширующие устройства устанавливаются в наиболее критичных ее точках, что требуется для завершения решения по локализации большей доли трафика доступа к внешним ресурсам. Такое оборудование обеспечивает локальное хранение (прозрачное для клиентов сети) содержимого внешних серверов, к которому осуществляется наибольшее число запросов внутренних пользователей, что существенно снижает нагрузку на каналы глобальных сетей.

Преимущества технологии кэширования

Технология сетевого кэширования, предлагаемая компанией Cisco Systems для решения вышеуказанных задач, предоставляет следующие основные преимущества:

  • Ускоренная доставка контента. Cisco Network Caching увеличивает производительность сети благодаря тому, что большинство запросов к внешним ресурсам выполняется локально, а не за счет передачи этих запросов к удаленным серверам. Это решение помогает защититься от неконтролируемых узких мест в сети, повышая уровень качества предоставляемых услуг и доступность контента.
  • Оптимизация использования пропускной способности каналов. Технология Cisco Network Caching минимизирует избыточный трафик, передаваемый по каналам глобальных сетей. В результате ее внедрения стоимость использования внешних каналов снижается. При этом появляется возможность подключения новых пользователей и высвобождения емкости каналов для таких новых услуг, как передача голосового трафика.
  • Повышение уровня контроля доступа к контенту. Cisco Network Caching в сочетании с ПО Websense Enterprise позволяет администраторам отслеживать и управлять доступом сотрудников к внешним ресурсам, не имеющим отношение к их производственной деятельности.

Технология Cisco Network Caching

Cisco Network Caching разработано и оптимизировано для работы одной кэширующей платформы, объединяющей в себе поддержку протокола WCCP и использование линии продуктов Cisco Cache Engine 500, управляемой как любое другое сетевое устройство, прозрачно для пользователей интегрируемое в имеющуюся сеть.

Интеграция кэширующих устройств Cisco в уже существующую сетевую инфрастуктуру позволяет снизить общую стоимость эксплуатации. Это означает высокую экономичность его внедрения практически для сетей любых масштабов. Традиционно применяемые кэширующие средства типа прокси или автономных устройств изначально не предназначены для интеграции в сетевую среду, что повышает стоимость владения ими и снижает возможность для их крупномасштабного развертывания.

Устройства данной серии выпускаются в нескольких конфигурациях, рассчитанных на разные условия использования:

  • Cache Engine 505 — модель младшего класса, предназначенная для использования в удаленном офисе, подключенного к корпоративной сети по каналам связи не выше уровня E1.
  • Cache Engine 550 — модель среднего класса, предназначенная для региональных офисов, подключенных по каналам глобальных сетей с пропускной способностью не выше 11 Мбит/с.
  • Cache Engine 570 — модель среднего класса, предназначенная для небольших сервис-провайдеров и организаций среднего масштаба, подключенных по каналам глобальных сетей с пропускной способностью не выше 22 Мбит/с. Допускает расширение емкости устройства хранения данных посредством Cisco Storage Array.
  • Cache Engine 590 — модель высшего класса для сервис-провайдеров и больших организаций, подключенных по линиям DS-3.

Данные устройства разработаны как устройства расширения к маршрутизаторам и коммутаторам Cisco и рекомендованы к использованию с определенными моделями. Модель 505 оптимально сочетается с Cisco 1600 — 2600; 550/570 — с Cisco 3600 — 4x00, 5300; 590 — c Cisco 7x00, Catalyst 6x00, 5800, uBR72xx. Вместе с тем, нужно заметить, что любая модель серии 500 может сопрягаться с любым маршрутизатором или коммутатором Cisco, поддерживающим WCCP.

Технические характеристики Cache Engine

Параметры\Модели Cache Engine 505 550 570 590
Пропускная способность канала глобальной сети (Мбит/с) 2 11 22 45
Одновременное число подключений 500 3000 >3000 >3000
Объем SDRAM (Мбайт) 128 256 384 1024
Сетевые интерфейсы 10/100BaseTX (количество портов) 2 2 2 2
Объем Flash-памяти (Мбайт) 8 8 8 16
Внутренний накопитель Ultra2 SCSI LVD 9 Гбайт (количество) 1 2 18 18

Основные возможности Cisco Cache Engine 500

Интеграция с существующими сетями

Устройства семейства Cisco Cache Engine 500 представляют собой полностью интегрированные с существующими сетями решения кэширования благодаря тому, что они разработаны на тех же принципах, что и другие сетевые устройства и прозрачны для пользователей. В результате, они имеют низкую эксплуатационную стоимость, позволяя экономически эффективно развертывать их в существующие сети, предоставляя ряд существенных преимуществ:

  • Продукты Cache Engine разработаны как устройства высокой плотности и занимают очень небольшой объем (высота — 1U), что позволяет экономить место в монтажном шкафу или стойке, снижая ее стоимость заполнения.
  • Продукты Cache Engine управляются так же, как и другие сетевые устройства. Они поддерживают тот же набор функций управления и управляющий интерфейс (CLI), что и другие устройства Cisco Systems, а также протокол контроля доступа RADIUS. Этим обусловлена низкая эксплуатационная стоимость серии 500, так как отсутствует необходимость отдельного обучения сетевых администраторов и привлечения к процессу сетевого управления дополнительного инструментария.
  • Беспроблемная адаптация к существующей сети. Продукты Cache Engine разрабатывались как устройства сетевого расширения, благодаря чему они полностью адаптированы к существующему сетевому окружению. Устройства серии 500 оперативно определяют маршрут трафика, превентивно устраняют проблемы перегрузки и идентификации источников IP-адресов.

Прозрачное кэширование

Благодаря использованию протокола WCCP, устройства Cache Engine могут быть инсталлированы в существующую сеть без необходимости внесения каких-либо изменений в сетевую архитектуру, конфигурацию программного обеспечения для клиентов и серверов. Маршрутизаторы, поддерживающие WCCP, будут прозрачно перенаправлять специфический трафик кэш-контроллерам. Последние, в свою очередь, будут в прозрачном режиме получать этот трафик от одного или многих маршрутизаторов, снижая тем самым стоимость развертывания.

Отказоустойчивость и упреждение сбоев

Решение Cisco Network Caching позволяет решить сразу две проблемы: отказоустойчивость кэш-контроллера и предотвращение сетевых сбоев. В случае сбоя одного из устройств весь трафик автоматически перераспределяется между остальными кэширующими устройствами в составе этого кластера. В случае сбоя всех устройств кластера трафик вообще не будет перенаправляться этим устройствам. В этом случае схема распределения трафика будет такой же, как если бы кэширующих устройств вообще не интегрировались в сеть.

Решение Cisco Network Caching позволяет маршрутизаторам, поддерживающим протоколы WCCP и MHSRP (Multigroup Hot-Standby Router Protocol) объединять устройства Cache Engine в составе кластера, создавая таким образом полностью отказоустойчивую кэширующую платформу. Такой метод подключения Cache Engine называется WCCP multihoming. В случае сбоя маршрутизатора начинают работать механизмы восстановления, заложенные в Cisco IOS. Например, маршрутизатор, находящийся в режиме горячего резерва, начинает динамически выполнять функции основного устройства, перенаправляя запросы пользователей Интернет/интрасети в кластер Cache Engine.

Дополнительное преимущество устройств серии 500 — их адаптация к реальным сетевым условиям, превентивно предотвращающая проблемы сетевого уровня или уровня приложений, связанные с использованием традиционных платформ кэширования. Устройства оперативно определяют маршрут трафика, устраняют проблемы перегрузки и идентификации источников IP-адресов.

Создание масштабируемых кластеров

Сетевые администраторы могут легко масштабировать кэширующие платформы при необходимости поддержки больших объемов трафика благодаря возможностям протокола WCCP по созданию кластеров (вплоть до 32 устройств). Технология создания кластеров Cisco Systems позволяет каждому члену кластера работать параллельно, обеспечивая таким образом линейное масштабирование. Благодаря тому, что устройства Cache Engine 500 Series имеют небольшие внешние габариты, создание кластера не вызовет дополнительных расходов, связанных с организацией свободного места в монтажном шкафу или стойке. При этом возможность WCCP slow start позволяет без проблем добавить новое устройство в полностью нагруженный кэш-кластер без его дестабилизации. Функция TCP tuning knobs дает возможность тонкой настройки различных параметров TCP с целью достижения максимальной производительности кэширования, особенно в случае использования каналов глобальных сетей с большим значением задержки

Примеры внедрений Cisco Network Caching

На Pис 2 приведен вариант конфигурации внедрения технологии Cisco Network Caching для крупной корпоративной сети. В этом случае модель 590 или 570 инсталлирована в центральном узле доступа к Интернет, 550 в каждом крупном и 505 — в небольшом офисе. При этом доступ пользователей к информации, полученной в ходе повторяющихся запросов (внутренние объявления, заголовки страниц интрасети, корпоративные новости) значительно ускоряется, так как данные передаются со скоростью, близкой к максимальной для локальной сети, которая обычно значительно выше, чем канальная для глобальных коммуникаций.


рис. 2

На Рис 3 приведен вариант конфигурации для ускоренной доставки контента от сервис-провайдера. Здесь модель 590 или 570 устанавливается в узлах доступа, а 590 — в точке агрегации, которые локализируют трафик.


рис. 3

 




Дополнительно

Кэш-контроллеры Cisco

Кэш-контроллеры Cisco

Взрывной рост потоков данных, передаваемых по корпоративным сетям и сетям общего пользования, заставил разработчиков сетевого оборудования вплотную заняться созданием новых технологий и устройств, призванных решать сразу несколько задач:

  • Загруженность каналов глобальных сетей и высокий уровень накладных расходов на передачу данных;
  • Увеличение качества услуг, предоставляемых сетью;
  • Увеличение доступности содержимого Интернет-серверов и интрасетей для клиентов;
  • Экономически эффективное масштабирование сетей.

Наиболее эффективное этих задач — использование имеющейся сетевой инфраструктуры для локализации трафика, позволяющей ограничить максимально большое количество запросов к содержимому внешних серверов (контента) в пределах данной сети. Поэтому первым шагом при выработке решения по локализации трафика можно считать обеспечение поддержки этого процесса со стороны уже инсталлированного сетевого оборудования. Такая возможность может быть реализована благодаря технологии, позволяющей маршрутизировать запросы к содержимому внешних (по отношению к данной сети) ресурсов. В качестве примера такой технологии может служить реализованный в сетевой операционной системе Cisco IOS протокол WCCP (Web Cache Communication Protocol). На оборудовании Cisco, как на наиболее популярном для задач кэширования контента, и будет сделан основной упор в данной статье. Она возникла по итогам тестирования в Центре Сетевых Технологий компании Diamond Communications кэш-контроллера Cisco Cache Engine 505 в реальных условиях корпоративной сети (около 70 пользователей). Они показали, что применение данного оборудования приводит к экономии полосы пропускания трафика на 17% (см Рис 1).


рис.1

В рамках уже существующей сетевой инфраструктуры кэширующие устройства устанавливаются в наиболее критичных ее точках, что требуется для завершения решения по локализации большей доли трафика доступа к внешним ресурсам. Такое оборудование обеспечивает локальное хранение (прозрачное для клиентов сети) содержимого внешних серверов, к которому осуществляется наибольшее число запросов внутренних пользователей, что существенно снижает нагрузку на каналы глобальных сетей.

Преимущества технологии кэширования

Технология сетевого кэширования, предлагаемая компанией Cisco Systems для решения вышеуказанных задач, предоставляет следующие основные преимущества:

  • Ускоренная доставка контента. Cisco Network Caching увеличивает производительность сети благодаря тому, что большинство запросов к внешним ресурсам выполняется локально, а не за счет передачи этих запросов к удаленным серверам. Это решение помогает защититься от неконтролируемых узких мест в сети, повышая уровень качества предоставляемых услуг и доступность контента.
  • Оптимизация использования пропускной способности каналов. Технология Cisco Network Caching минимизирует избыточный трафик, передаваемый по каналам глобальных сетей. В результате ее внедрения стоимость использования внешних каналов снижается. При этом появляется возможность подключения новых пользователей и высвобождения емкости каналов для таких новых услуг, как передача голосового трафика.
  • Повышение уровня контроля доступа к контенту. Cisco Network Caching в сочетании с ПО Websense Enterprise позволяет администраторам отслеживать и управлять доступом сотрудников к внешним ресурсам, не имеющим отношение к их производственной деятельности.

Технология Cisco Network Caching

Cisco Network Caching разработано и оптимизировано для работы одной кэширующей платформы, объединяющей в себе поддержку протокола WCCP и использование линии продуктов Cisco Cache Engine 500, управляемой как любое другое сетевое устройство, прозрачно для пользователей интегрируемое в имеющуюся сеть.

Интеграция кэширующих устройств Cisco в уже существующую сетевую инфрастуктуру позволяет снизить общую стоимость эксплуатации. Это означает высокую экономичность его внедрения практически для сетей любых масштабов. Традиционно применяемые кэширующие средства типа прокси или автономных устройств изначально не предназначены для интеграции в сетевую среду, что повышает стоимость владения ими и снижает возможность для их крупномасштабного развертывания.

Устройства данной серии выпускаются в нескольких конфигурациях, рассчитанных на разные условия использования:

  • Cache Engine 505 — модель младшего класса, предназначенная для использования в удаленном офисе, подключенного к корпоративной сети по каналам связи не выше уровня E1.
  • Cache Engine 550 — модель среднего класса, предназначенная для региональных офисов, подключенных по каналам глобальных сетей с пропускной способностью не выше 11 Мбит/с.
  • Cache Engine 570 — модель среднего класса, предназначенная для небольших сервис-провайдеров и организаций среднего масштаба, подключенных по каналам глобальных сетей с пропускной способностью не выше 22 Мбит/с. Допускает расширение емкости устройства хранения данных посредством Cisco Storage Array.
  • Cache Engine 590 — модель высшего класса для сервис-провайдеров и больших организаций, подключенных по линиям DS-3.

Данные устройства разработаны как устройства расширения к маршрутизаторам и коммутаторам Cisco и рекомендованы к использованию с определенными моделями. Модель 505 оптимально сочетается с Cisco 1600 — 2600; 550/570 — с Cisco 3600 — 4x00, 5300; 590 — c Cisco 7x00, Catalyst 6x00, 5800, uBR72xx. Вместе с тем, нужно заметить, что любая модель серии 500 может сопрягаться с любым маршрутизатором или коммутатором Cisco, поддерживающим WCCP.

Технические характеристики Cache Engine

Параметры\Модели Cache Engine 505 550 570 590
Пропускная способность канала глобальной сети (Мбит/с) 2 11 22 45
Одновременное число подключений 500 3000 >3000 >3000
Объем SDRAM (Мбайт) 128 256 384 1024
Сетевые интерфейсы 10/100BaseTX (количество портов) 2 2 2 2
Объем Flash-памяти (Мбайт) 8 8 8 16
Внутренний накопитель Ultra2 SCSI LVD 9 Гбайт (количество) 1 2 18 18

Основные возможности Cisco Cache Engine 500

Интеграция с существующими сетями

Устройства семейства Cisco Cache Engine 500 представляют собой полностью интегрированные с существующими сетями решения кэширования благодаря тому, что они разработаны на тех же принципах, что и другие сетевые устройства и прозрачны для пользователей. В результате, они имеют низкую эксплуатационную стоимость, позволяя экономически эффективно развертывать их в существующие сети, предоставляя ряд существенных преимуществ:

  • Продукты Cache Engine разработаны как устройства высокой плотности и занимают очень небольшой объем (высота — 1U), что позволяет экономить место в монтажном шкафу или стойке, снижая ее стоимость заполнения.
  • Продукты Cache Engine управляются так же, как и другие сетевые устройства. Они поддерживают тот же набор функций управления и управляющий интерфейс (CLI), что и другие устройства Cisco Systems, а также протокол контроля доступа RADIUS. Этим обусловлена низкая эксплуатационная стоимость серии 500, так как отсутствует необходимость отдельного обучения сетевых администраторов и привлечения к процессу сетевого управления дополнительного инструментария.
  • Беспроблемная адаптация к существующей сети. Продукты Cache Engine разрабатывались как устройства сетевого расширения, благодаря чему они полностью адаптированы к существующему сетевому окружению. Устройства серии 500 оперативно определяют маршрут трафика, превентивно устраняют проблемы перегрузки и идентификации источников IP-адресов.

Прозрачное кэширование

Благодаря использованию протокола WCCP, устройства Cache Engine могут быть инсталлированы в существующую сеть без необходимости внесения каких-либо изменений в сетевую архитектуру, конфигурацию программного обеспечения для клиентов и серверов. Маршрутизаторы, поддерживающие WCCP, будут прозрачно перенаправлять специфический трафик кэш-контроллерам. Последние, в свою очередь, будут в прозрачном режиме получать этот трафик от одного или многих маршрутизаторов, снижая тем самым стоимость развертывания.

Отказоустойчивость и упреждение сбоев

Решение Cisco Network Caching позволяет решить сразу две проблемы: отказоустойчивость кэш-контроллера и предотвращение сетевых сбоев. В случае сбоя одного из устройств весь трафик автоматически перераспределяется между остальными кэширующими устройствами в составе этого кластера. В случае сбоя всех устройств кластера трафик вообще не будет перенаправляться этим устройствам. В этом случае схема распределения трафика будет такой же, как если бы кэширующих устройств вообще не интегрировались в сеть.

Решение Cisco Network Caching позволяет маршрутизаторам, поддерживающим протоколы WCCP и MHSRP (Multigroup Hot-Standby Router Protocol) объединять устройства Cache Engine в составе кластера, создавая таким образом полностью отказоустойчивую кэширующую платформу. Такой метод подключения Cache Engine называется WCCP multihoming. В случае сбоя маршрутизатора начинают работать механизмы восстановления, заложенные в Cisco IOS. Например, маршрутизатор, находящийся в режиме горячего резерва, начинает динамически выполнять функции основного устройства, перенаправляя запросы пользователей Интернет/интрасети в кластер Cache Engine.

Дополнительное преимущество устройств серии 500 — их адаптация к реальным сетевым условиям, превентивно предотвращающая проблемы сетевого уровня или уровня приложений, связанные с использованием традиционных платформ кэширования. Устройства оперативно определяют маршрут трафика, устраняют проблемы перегрузки и идентификации источников IP-адресов.

Создание масштабируемых кластеров

Сетевые администраторы могут легко масштабировать кэширующие платформы при необходимости поддержки больших объемов трафика благодаря возможностям протокола WCCP по созданию кластеров (вплоть до 32 устройств). Технология создания кластеров Cisco Systems позволяет каждому члену кластера работать параллельно, обеспечивая таким образом линейное масштабирование. Благодаря тому, что устройства Cache Engine 500 Series имеют небольшие внешние габариты, создание кластера не вызовет дополнительных расходов, связанных с организацией свободного места в монтажном шкафу или стойке. При этом возможность WCCP slow start позволяет без проблем добавить новое устройство в полностью нагруженный кэш-кластер без его дестабилизации. Функция TCP tuning knobs дает возможность тонкой настройки различных параметров TCP с целью достижения максимальной производительности кэширования, особенно в случае использования каналов глобальных сетей с большим значением задержки

Примеры внедрений Cisco Network Caching

На Pис 2 приведен вариант конфигурации внедрения технологии Cisco Network Caching для крупной корпоративной сети. В этом случае модель 590 или 570 инсталлирована в центральном узле доступа к Интернет, 550 в каждом крупном и 505 — в небольшом офисе. При этом доступ пользователей к информации, полученной в ходе повторяющихся запросов (внутренние объявления, заголовки страниц интрасети, корпоративные новости) значительно ускоряется, так как данные передаются со скоростью, близкой к максимальной для локальной сети, которая обычно значительно выше, чем канальная для глобальных коммуникаций.


рис. 2

На Рис 3 приведен вариант конфигурации для ускоренной доставки контента от сервис-провайдера. Здесь модель 590 или 570 устанавливается в узлах доступа, а 590 — в точке агрегации, которые локализируют трафик.


рис. 3

 


iXBT Brand 2024

"iXBT Brand 2024 - Выбор читателей" в номинации "x86, ARM, MIPS -совместимые процессоры (CPU) для настольных ПК"
Подробнее с условиями участия в розыгрыше можно ознакомиться здесь. Текущие результаты опроса доступны тут.
Мои закладки