可扩展性需求分析

以下内容摘自笔者编著的《网络工程师必读――网络系统设计》一书

         网络系统的可扩展性需求决定了新设计的网络系统适应用户企业未来发展的能力，也决定了网络系统对用户投资的保护能力。试想一个花了几十万构建的网络系统，可就在使用不到一年，因为公司用户量的小幅增加，或者增加、改变了一些应用功能模块就无法适应了，需要重新淘汰一部分原有设备，或者应用系统，甚至需要全面改变原有网络系统的拓扑结构，其损失之大是一般企业都无法承受的，也是不允许的。

网络系统的可扩展性能到底需要多高并不是凭空设想的，而是要根据具体用户网络规模的发展速度（根据最近一年的发展情况和对未来发展的预计估算）、关键应用特点。网络系统的可扩展性需求保证主要是为了适应网络用户的增加，网络性能需求的提高、网络应用功能的增加或改变等方面。
网络系统的可扩展性最终体现在网络拓扑结构、网络设备，特别是硬件服务器的选型，以及网络应用系统的配置等方面。下面分别予以简单分析。

●   网络拓扑结构的扩展性需求分析
在网络拓扑结构方面，所选择的拓扑结构是方便扩展（具体的网络拓扑结构选择方法将在本书第三章介绍），要能满足用户网络规模发展需求。在网络拓扑结构中，网络扩展需求全面体现在网络拓扑结构的三层（通常为三层，那就是核心层（或称“骨干层”）、汇聚层和边缘层）。一般的网络规模扩展主要是关键节点和终端节点的增加，如服务器、各层交换机和终端用户的增加。这就要求在拓扑结构中的核心层（或“骨干层”）交换机上要留有一定量（具体量的确定要根据相应用用户的发展速度而定）的冗余高速端口，以备新增加的服务器、汇聚层交换机等关键节点的连接。通常是少数关键节点的增加可直接在原结构中的核心交换机上冗余的端口上连接，如果需要增加的关键节点比较多，则可以通过增加核心层交换机，或者汇聚层交换机集中连接。而在汇聚层，也应留有一定量的高速端口，以备新增加的边缘层交换机，或终端用户的连接。少数的终端用户增加也应可以直接使用边缘层交换机上冗余端口连接，如果增加的终端用户比较多，则可使用汇聚层的高速冗余端口，新增一个边缘交换机集中连接这些新增的终端用户。

●   交换机的扩展性需求分析
交换机端口的冗余可通过实际冗余和模块化扩展两种方式来实现。实际冗余是对于固定端口配置的交换机而言，而模块化结构交换机的端口可扩展能力要远好于固定端口配置的交换机，当然价格也贵许多。具体原结构中各层所应冗余的端口数是多少，则要视乎具体的网络规模和发展情况而定。
可扩展性需求在网络设备选型方面的要求主要体现在端口类型和速率配置上，特别是核心（或“骨干层”）和汇聚层交换机。如原来网络比较小，但企业网络规模发展比较快，此时在选择核心、汇聚层交换机时就要注意评估一下是否要选择支持光纤的千兆交换机，尽管目前可能用不上，但可能在很短的几年后就要用到高性能的光纤连接，如与服务器、数据存储系统等的连接。当然双绞线千兆的支持是必不可少的，而且还要评估一下需要多少个这样的端口，要冗余多少个双绞线和光纤端口。如果在网络系统设计时没有充分的考虑，则当用户规模，或者应用需求提高，需要使用光纤设备时，则原来所选择的核心和汇聚层交换机都不适用，需要重新购买了，只能作为边缘层交换机使用了，浪费了用户的投资。

●    WLAN网络的扩展性需求分析
与交换机类似的设备就是WLAN网络中的无线接入点（AP），它同样有了连接性能问题。因为目前来说WLAN设备的连接性能还较低，所以通常来说，设备所支持的WLAN标准决定了设备的用户支持数。如IEEE 802.11g接入点设备通常只支持20个用户同时连接，即使可以连接再多的用户也没有多大意义，因为这样用户分得的带宽就会大大下降，不能满足用户的应用。在WLAN网络的可扩展性方面，要注意的是频道的分配了，因为总的可用频道有限（15个），而在同一覆盖范围中可用的上涨幅度道就更少了（只是3个），所以在网络系统设计之初应尽可能预留一些频道给将来扩展，不要全部占用。

●    服务器系统的扩展性需求分析
网络设备的可扩展性需求的另一个重要方面就是硬件服务器的组件配置了，非常重要。现在国内、外几大主要服务器厂商，如IBM、HP、SUN、联想、浪潮、曙光等都有类似的“按需扩展”理念，为客户提供灵活的扩展方案。因为一般的服务器价格非常贵（入门级的价格通常在2万以内，工作组的价格通常在5万以内，部门级的价格通常在8万元以内，企业级的价格通常在12万元以上），如果因为扩展性不好，在短时间内遭到淘汰的话，则是一种极大的投资浪费。服务器的可扩展性主要体现在支持的CPU数、内存容量、磁盘架数、I/O接口数和服务器有群集能力等几个方面。部门级以下的服务器通常都是采用SMP（Symmetrical Multi-Processing，对称多处理器）来支持处理器扩展的，目前最高的SMP处理器数为8个，超过8个的通常是采取MMP（Massively Parallel Processor，大规模并行处理器）和NUMA（Non-Uniform Memory Access，路，或者以上的SMP路，或以上的对称系统，而大型企业应选择8系统。所配置的内存插槽数一般最少为4条，或以上，以备扩展。所支持撮大内存容量也要视不同的网络规模和应用而定，小型普通企业服务器系统应支持至少4GB内存，而大型普通企业服务器系统应至少支持12GB在磁盘扩展性方面，通常是取决于所提供的磁盘架（其实也就是磁盘接口数），当然在一定程度也决定了相应服务器系统所能提供的最大磁盘容量。通常小型企业应选择至少能支持5个以的磁盘架服务器系统，而大型企业则需要选择具有12接口的扩展性是指PCI、PCI-E（也可能是IDE）控制卡、内置Modem插槽，扩展插槽类型要视服务器系统所采用的I/O以上服务器组件的扩展，在需求较低的情况下可以完全通过在原系统中冗余来保证，但是如果扩展性需求较高的情况下，原有系统就很难保证了，毕竟服务器的机箱空间有限，再加上外接太多扩展设备在机箱后，机箱的温度会有显著上升，给服务器系统带来不稳定性。于是，像IBM连接的方案，把需要扩展的I/O），通过一条电缆与服务器主板连接即可。这样一方面扩展性大大增强，另一方面也不会因增加I/O         
    

以上是针对局域网系统进行介绍的，在广域网中同样存在可扩展性方面的需求，如WAN连接线路、WAN连接方式，以及支持的用户数和业务类型等方面。一方面体现在像路由器之类的网络边界设备的WAN端口数和所支持的WAN网络接口类型上，另一方面体现在所选择的广域网连接方式所能提供的网络带宽是否可以满足用户数的不断增加，是否支持当前和未来可能需要的业务类型。如分组交换网、帧中继、DDN专线的速率通常是在2Mbps以内，通常只适用于小型用户的普通电话类业务，不适用于大中型企业用户和像实时的多媒体业务和大容量的数据传输。而ATM的传输速率可达622Mbps，全面支持几乎所有接入网类型和业务，但实现成本较贵，并且对以太网业务的支持不是很好。具体各种广域网中的接入网和交换网技术的优缺点请参见本系列丛书《网络工程师必读――接入网与交换网》一书。

●     应用系统的可扩展性需求分析
在网络应用系统功能配置上一方面要全面满足当前及可预见的未来一段时间内的应用需求，另一方面要能方便地进行功能扩展，可灵活地增、减功能模块。