Tuning für das WAN

WAN-Optimierung – Durch die Konsolidierung der Server-, Anwendungs- und Storage-Bereiche versprechen sich die Unternehmen eine signifikante Betriebskostensenkung.

Konsolidierungsprojekte dienen in den meisten Fällen der Verbesserung der IT-Infrastruktur. Die Reduzierung der Kosten für Hardware und die Softwarelizenzierung gehen in der Regel mit einer Vereinfachung der Systemarchitektur einher. Diese verbessert die Verwaltbarkeit, verringert die Sicherheitsrisiken und vereinfacht das Backup-Konzept. Die Geschäftslogik für Server-, Anwendungs- und Storage-Konsolidierungen ist stets die gleiche: Das IT-Budget wird deutlich entlastet.

Die Realität vieler Konsolidierungsprojekte führt zu der beabsichtigten Kostensenkung. In vielen Fällen geht jedoch dieser Gewinn mit einer Beeinträchtigung der Leistung einher. Anstatt mit lokalen Servern zu kommunizieren, erhalten die Benutzer ihre Dienste über das WAN. Die Leistungsmerkmale der WANs unterscheiden sich jedoch erheblich von denen der LANs. Durch die reduzierte Übertragungsgeschwindigkeit – in der Regel nur wenige MBit/s – ergeben sich beim Transport über das WAN Latenzprobleme. Gekoppelt mit ressourcenintensiven Anwendungen, die sämtliche verfügbare Bandbreite an sich reißen, führt dies häufig zu Leistungseinbußen bei verzögerungsempfindlichen Anwendungen. Auf Grund der geringeren verfügbaren Bandbreite hat das WAN außerdem mit Überlastung zu kämpfen. Die Kombination aus Latenz und Überlastung senkt die Gesamtleistung des Systems, erhöht die Unzufriedenheit der Benutzer mit der neuen Lösung und führt unter Umständen zum Misserfolg des Projekts.

Moderne Applikationen aus der Telefon-, Video- und Datenwelt sind auf Basis der TCP/IP-Protokolle miteinander verknüpft. Da die Applikationen klar definierte Anforderungen an die Übermittlungsnetze in Sachen Echtzeitcharakteristik voraussetzen, müssen die Übertragungsstrecken und -komponenten sie erfüllen. Experten schätzen jedoch, dass etwa 80 Prozent der derzeit existierenden WAN-Ressourcen nicht für diese Anforderungen gerüstet sind. Die begrenzte Echtzeitfähigkeit ist der zusätzlichen Belastung nicht gewachsen.

Voice- und Videoanwendungen
Die heutigen WANs sind in der Regel so ausgelegt, dass die Verbindungen eine Übertragung von enormen Transaktions-Volumina bei reinen Daten zulassen. Um sicherzustellen, dass die Systeme ordnungsgemäß funktionieren, überwachen Netzadministratoren die Leistungsfähigkeit, indem sie den Durchsatz und die Antwortzeiten kontrollieren. Diese Messungen sagen jedoch nichts über die VoIP- oder Videofähigkeit eines Netzwerks aus.

Die Übertragung von Voice- und Video-over-IP erfordert die Unterstützung aller Leistungsparameter, darunter Verzögerung, Paketverluste und Jitter. Im Bereich von Video und Sprache müssen diese Performance-Parameter über das gesamte Netzwerk hinweg von Ende zu Ende garantiert werden. Die Qualität und die Performance von Netzen und Applikationen werden durch viele Faktoren bestimmt:

• Die Leistungsmerkmale sowie -grenzen einzelner Komponenten,
• die optimale Konfiguration von Netzkomponenten und
• die standardkonforme Protokoll-Implementierung von Diensten und Applikationen.

Das Netzwerk von heute muss daher als Gesamtsystem betrachtet werden. Nur so wird verhindert, dass zum Beispiel die gerade neu angeschaffte WAN-Lösung nicht innerhalb kürzester Zeit zum Engpass wird.

Server-basiertes Computing
Lösungen im Bereich des Server-basierten Computings vereinfachen die Anwendungsstrukturen und tragen entscheidend zur Reduzierung der Anschaffungs- und Unterhaltskosten von geschäftskritischen Applikationen bei. Server-basiertes Computing bedeutet, dass die Daten und Anwendungen auf dem zentralen Server liegen und alle Zugriffe von den Nutzern über das LAN beziehungsweise WAN erfolgen. Daraus resultieren folgende Probleme:

• Performanceverluste durch überlastete IT-Systeme sorgen für ein nervöses Verhalten der Server-basierten Anwendungen. Citrix reagiert darauf dann mit langsamen Antwortzeiten bis hin zum Abbruch der Session.
• Bei Citrix-Applikationen wird jede Curser- und Mausbewegung sowie jede Eingabe vom Citrix-Server geechot. In der Regel bemerkt der Citrix-Benutzer kaum die netzbedingten Verzögerungen und Überlastungen. Große Printjobs und andere Geschäftsanwendungen wie E-Mail oder Web-Zugriffe können im Netz dafür sorgen, dass die gesamte verfügbare Bandbreite für einen bestimmten Zeitraum belegt ist und führen zu einem Timeout bei anderen Citrix-Verbindungen.
• Während textbasierte Anwendungen wie Word relativ geringe Anforderungen an die Bandbreite stellen, verhalten sich Graphik-Anwendungen wie Powerpoint, gerade umgekehrt. Ein Powerpoint-Nutzer ist beispielsweise in der Lage, eine Bandbreite von 2 MBit/s oder mehr zu belegen und trägt dazu bei, dass die verfügbare Bandbreite für alle anderen Citrix-Nutzer auf dem System dramatisch einbricht und somit die Reaktionszeiten der Anwendungen reduziert.

Zentrale Speicherlösungen
Die Zentralisierung des gesamten Storage-Bereichs steht bei vielen Unternehmen auf der IT-Prioritätenliste ganz oben. Oft werden redundante Datenzentren aufgebaut, um die Kontinuität und Verfügbarkeit ihrer geschäftlichen Aktivitäten auch im Falle eines kritischen IT-Fehlers zu garantieren. Es ist mittlerweile üblich, Terabytes von Daten an entfernte Backup/Speichersyteme zu übertragen – und das kann Stunden dauern. Für ein Disaster-Recovery, bei dem jede Sekunde zählt, ist dies eine unhaltbare Situation. Die Gründe hierfür sind:

• Verzögerungen und Unzulänglichkeiten des TCP-Protokolls, die den Datendurchsatz und Leitungsgeschwindigkeiten beschränken.
• Ein Großteil der Bandbreite wird verschwendet, weil die »Geschwätzigkeit« von TCP-Anwendungen dazu zwingt, auf Quittierungen zu warten, die das Versenden von Daten über verzögerungsempfindliche WAN-Verbindungen bestätigen.

Zwei Probleme gilt es zu beseitigen, wenn es darum geht, das WAN zu optimieren. Zunächst muss die begrenzte Bandbreite des WANs besser genutzt werden. Dabei ist das fragile Gleichgewicht zwischen den Warteschlangen und Verzögerungen besonders zu beachten. Beispielsweise unterstützt Expand in ihren Produkten zwei Beschleunigungsarten, die die Auswirkungen der Verzögerungen des WANs auf den Datenverkehr reduzieren. Dabei handelt es sich um Plug-Ins, die sich zum einen auf bestimmte Anwendungen und zum anderen auf die Infrastruktur auswirken. Gemeinsam reduzieren die Mechanismen die negativen Auswirkungen auf die Leistung, was sich in einer wahrnehmbaren Leistungssteigerung widerspiegelt. In der Praxis sind diese Mechanismen so effektiv, dass die Benutzer nicht merken, dass sie nicht mehr auf den lokalen Servern, sondern auf über das WAN konsolidierte Server zugreifen. Die Beschleunigungsmechanismen beruhen auf den Techniken Wide-Area-File-Services (WAFS), WAN-Priorisierung und WAN-Optimierung.

Wide-Area-File-Services
Die Wide-Area-File-Services unterstützen eine spezielle Form der Server-Konsolidierung. Hierfür wird das ineffiziente CIFS-Protokoll über das WAN hinweg optimiert. Dies sorgt für eine erhebliche Leistungssteigerung, wahrt aber gleichzeitig sämtliche Benutzer- und Sicherheitskontrollen wie SMB-Signaturen. Sollten die zentralen Dateiserver ausfallen, wird darüber hinaus automatisch ein sogenannter »WAN-Out-Modus« gestartet, der lokalen Benutzern entsprechend ihrer Systemberechtigung Zugriff auf Dateien gewährt, so dass sie auch während der Problemsituation weiter arbeiten können.

WAN-Priorisierung
Eine weitere Hürde bei der WAN-Optimierung besteht darin, das Netzwerk zwischen dem LAN und dem WAN anzupassen. Die QoS-Mechanismen von Expand stellen sicher, dass unternehmenskritische Applikationen ungehindert im WAN laufen. Das ist nicht nur eine Frage der Priorisierung, sondern schließt noch weitere Aspekte ein.

• Staubekämpfung: Die eingehenden Pakete werden für die nachgeschaltete Behandlung im QoS entsprechend markiert.
• Bildung von Mengenregelungen: Damit wird sichergestellt, dass die Datenströme die Bandbreite bekommen, die sie benötigen.

Mit den beiden Lösungsansätzen verwandelt sich ein durchsatzschwaches WAN in ein System, das eine bessere Performance aufweist und sicherstellt, dass die innerbetrieblichen Prioritäten auch beachtet werden. Die Überlastung durch miteinander konkurrierenden Anwendungen nimmt keine unnötige Bandbreite in Beschlag und verbessert die Gesamtleistung.

WAN-Optimierung
Die Komprimierungstechnologie von Expand konzentriert sich darauf, die Leistung des WAN zu verbessern, indem verzögerungsarme, verlustfreie Techniken eingesetzt werden, die auf allen Anwendungen funktionieren und dauerhaft eine durchschnittliche Bandbreitenerweiterung zwischen 100 und 400 Prozent liefern.

Auch in MPLS-Netzen bleiben Engpässe nicht aus. Dem LAN-Datenverkehr steht eine große Bandbreite zur Verfügung, die dann allerdings in ein WAN mit beschränkter Bandbreite gepresst werden muss. MPLS löst dieses Problem nicht, so dass eine zusätzliche WAN-Optimierung erforderlich ist. Mit der Implementierung einer reinen WAN-Optimierung schafft man sich unter Umständen mehr Probleme, als man löst.

Herkömmliche WAN-Komprimierungstechniken bauen Tunnel zwischen den MPLS-Zugangskomponenten für den Datentransport und zur Gerätesynchronisierung auf. Durch die Tunneltechniken werden die ursprünglichen IP-Header-Informationen im jeweiligen Paket verborgen. Folglich ist das MPLS-Netzwerk nicht mehr in der Lage, die Datenpakete entsprechend zu priorisieren. Zur Lösung dieses Problems hat Expand einen Transparenzmodus entwickelt, der den Datenverkehr optimiert, aber gleichzeitig die Original-IP-Header beibehält. Die Quell- und Zieladressen der Datenpakete werden also nicht berührt und die differenzierten MPLS-Dienste können so in vollem Umfang genutzt werden.

Fazit
Die Datenvolumen werden auch in der Zukunft ansteigen. Aus diesem Grund ist ein Verkehrsmanagementsystem eine wesentliche Komponente zur Verbesserung der Performance der IT- und Kommunikationsinfrastruktur. Moderne Systeme tragen dazu bei, dass die IT-Autobahnen die ihnen zugedachte Funktion sicherer und zeitgerecht ausführen können.

Thomas Hruby,
Geschäftsführer sysob IT-Distribution