數(shù)據(jù)中心應用的不斷增加和用戶數(shù)量的迅速增長，使得數(shù)據(jù)中心正面臨著一個嚴重的性能問題，而其中尤為嚴重的現(xiàn)象就是網(wǎng)絡擁塞。當網(wǎng)絡中存在過多的數(shù)據(jù)包時，性能就會下降，這種現(xiàn)象稱為擁塞。擁塞是一種持續(xù)過載的網(wǎng)絡狀態(tài)，此時用戶對網(wǎng)絡資源的需求超過了固有的容量。近些年隨著云計算、大數(shù)據(jù)、搜索技術本身要消耗大量的網(wǎng)絡帶寬，所以在數(shù)據(jù)中心里網(wǎng)絡擁塞現(xiàn)象時有發(fā)生。
數(shù)據(jù)中心應用的不斷增加和用戶數(shù)量的迅速增長，使得數(shù)據(jù)中心正面臨著一個嚴重的性能問題，而其中尤為嚴重的現(xiàn)象就是網(wǎng)絡擁塞。當網(wǎng)絡中存在過多的數(shù)據(jù)包時，性能就會下降，這種現(xiàn)象稱為擁塞。擁塞是一種持續(xù)過載的網(wǎng)絡狀態(tài)，此時用戶對網(wǎng)絡資源的需求超過了固有的容量。近些年隨著云計算、大數(shù)據(jù)、搜索技術本身要消耗大量的網(wǎng)絡帶寬，所以在數(shù)據(jù)中心里網(wǎng)絡擁塞現(xiàn)象時有發(fā)生。
網(wǎng)絡擁塞對數(shù)據(jù)中心帶來的危害有幾點：
一是導致包丟包率增加，端到端的延遲增長。如果是交換機設備，由于緩存較小，擁塞出現(xiàn)時將會進行報文丟棄。而很多業(yè)務都是TCP連接，出現(xiàn)丟包后將會引起重傳，反而更加加重了擁塞的狀況。如果是路由器設備，緩沖隊列長度增加，分組等待排隊輸出的時間變長，進而導致延遲的增加。在這種情況下，對業(yè)務的影響是顯而易見的。輕者訪問應用緩慢、掉線，嚴重者則長時間無法訪問，用戶的體驗感大大下降。我們平時上網(wǎng)時，在打開一個網(wǎng)頁頁面時，時有打不開或者鏈接彈出緩慢的情況，多半是網(wǎng)絡擁塞所致。
二是導致資源利用率降低，無效利用率增加。擁塞發(fā)生后，網(wǎng)絡設備通往鏈路的分組報文都被丟棄，造成這些鏈路得不到充分利用，降低了資源的有效利用率。
三是導致?lián)砣罎⒌陌l(fā)生，這是最嚴重的后果，當網(wǎng)絡處于擁塞崩潰狀態(tài)時，微小的負載增量都將使網(wǎng)絡的有效吞吐量急劇下降，此時的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡無任何有效的數(shù)據(jù)傳輸。出現(xiàn)這種情況的可能是維護路由鄰居狀態(tài)、環(huán)網(wǎng)狀態(tài)的報文被丟棄，引發(fā)了路由震蕩長時間無法收斂，環(huán)網(wǎng)阻塞點放開，形成二層環(huán)路，導致整個網(wǎng)絡處于無序狀態(tài)，整個數(shù)據(jù)中心陷入癱瘓之中?？梢娋W(wǎng)絡擁塞的問題應該引起高度重視，當數(shù)據(jù)中心時有發(fā)生擁塞情況時，就應該及時排查，消除隱患，以免造成系統(tǒng)癱瘓。
既然網(wǎng)絡擁塞問題影響如此嚴重，就沒有什么辦法緩解嗎?網(wǎng)絡擁塞控制技術就是為了解決數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡出現(xiàn)擁塞時的問題。擁塞控制技術也有很多，在此僅從實現(xiàn)機理上做以闡述。打個形象的比喻，國家若遇到了洪澇災害，江河漲水，江河附近的城市與村莊就面臨被淹的危險，那么接下來國家會做什么呢?一定是抓緊時間將沿途的堤壩加固、修高，同時在上游關閘，減少洪水向下游沖擊。在下游開渠引流，進行泄洪。其實對于網(wǎng)絡擁塞，也是這樣的一些技術。通過在網(wǎng)絡入口進行限速(LR或CAR)，同時啟動優(yōu)先級調(diào)度，將不重要的業(yè)務進行丟棄，保證在網(wǎng)絡擁塞時高優(yōu)先級的業(yè)務得到傳輸。增加網(wǎng)絡帶寬，將原來的千兆端口換為萬兆，將單端口換為聚合端口，將路由切換為等價路由，這樣就可以大大提升網(wǎng)絡帶寬。
在端口上開啟流控功能，當端口發(fā)生擁塞時，可以進行反壓，通知流量的入端口，這樣入端口將報文進行緩存，當流量實在太大，緩存不了時，再進行丟棄。這樣可以提升網(wǎng)絡設備的緩存能力，就可以增加對網(wǎng)絡擁塞的防御。這樣看這些網(wǎng)絡擁塞機制和生活中處理洪澇災害、交通擁塞都是一樣的。不管擁塞控制技術如何發(fā)展，根本點都是如上描述的幾條，再好的控制技術也只不過是將上面的方法做精做細而已。當我們看到一些晦澀難懂的擁塞控制技術概念時，令牌桶是做什么用的，F(xiàn)LOW-CONTROL 會什么特征，GTS只能基于隊列限速嗎?要把這些概念都當成是解決擁塞的工具而已，然后遵循著上面的說明機理就不難理解了，令牌桶就像我們車輛限行時的交警，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)絡設備知道哪里有了擁塞，怎么處理。GTS是基于某一特征流量進行限速的技術，我們對車輛進行分類，救護車，救火車可以優(yōu)先過，對別的車輛限行，在網(wǎng)絡世界里GTS就可以做到。
顯然以上提到的這些技術都是在擁塞發(fā)生后起作用的，俗話說 一份預防抵得上十分治療 ，在數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡中應該努力通過各種方法來避免或減少網(wǎng)絡擁塞情況的發(fā)生。首先合理設計網(wǎng)絡拓撲結構，對于某些重要節(jié)點，設計成網(wǎng)狀拓撲，增加冗余度。數(shù)據(jù)中心承載的應用業(yè)務要做精細劃分，避免過于集中于某些局部網(wǎng)絡環(huán)境中，均勻分布。其次合理設計網(wǎng)絡設備緩沖區(qū)大小，網(wǎng)絡擁塞并不是一個長時間持續(xù)的，是階段性的，具有突發(fā)性的特點，適當?shù)靥嵘W(wǎng)絡設備的緩存就可以減少擁塞。對于長時間的擁塞，比如淘寶網(wǎng)，在每年的雙11都會迎來流量的噴井，而平時流量是比較均勻平穩(wěn)的，這就需要在雙11期間增加網(wǎng)絡帶寬，啟用備份設備，單純靠增加網(wǎng)絡設備緩存是無濟于事的。再次增加負載均衡設備，將突發(fā)流量引到負載均衡設備上進行整形，減少突發(fā)流量對網(wǎng)絡設備的沖擊，讓網(wǎng)絡設備接收到的流量都是平穩(wěn)、均勻的。
網(wǎng)絡擁塞問題的產(chǎn)生主要原因是網(wǎng)絡帶寬不足，網(wǎng)絡處理能力不夠造成的。還有存儲空間、服務器性能限制也會造成網(wǎng)絡的擁塞，這些都是現(xiàn)實情況，無法改變，網(wǎng)絡的帶寬和處理能力并不能無限制地增加，所以網(wǎng)絡擁塞是不可避免的，我們通過各種各樣的技術手段無非是希望將擁塞發(fā)生的概率最小化，未來的網(wǎng)絡擁塞控制技術會越來越多，更加精細和多樣，什么RED算法、PI算法、AVQ算法、AQM-REM算法等等，在網(wǎng)絡擁塞時，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，但這些算法歸根結底都肯定會遵循一條：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改變，就和我們生活中解決交通擁塞、洪澇災害是一樣的。
