云計(jì)算環(huán)境下網(wǎng)絡(luò)帶寬模型初探

蘇洪雨

（哈爾濱劍橋?qū)W院，黑龍江 哈爾濱　150069）

云計(jì)算環(huán)境下網(wǎng)絡(luò)帶寬模型初探

蘇洪雨

（哈爾濱劍橋?qū)W院，黑龍江 哈爾濱150069）

文章以辦公型組織為例，從用戶體驗(yàn)的角度探討了云計(jì)算環(huán)境下網(wǎng)絡(luò)帶寬的需求模型，通過比較計(jì)算論證了云計(jì)算環(huán)境下用戶接入帶寬達(dá)到千兆的必要性，并通過并發(fā)系數(shù)估算指出不同規(guī)模的組織中主干網(wǎng)帶寬須達(dá)到萬兆或十萬兆的必要性，從而為云計(jì)算環(huán)境下網(wǎng)絡(luò)帶寬規(guī)劃提供了一個(gè)最基本的模型或依據(jù)。

網(wǎng)絡(luò)帶寬；用戶體驗(yàn)；在線文檔；云計(jì)算

1　概述

“千兆到桌面”是很多網(wǎng)絡(luò)廠商提了多年的口號(hào)。然而，對(duì)于千兆到桌面的必要性，一般廠商和媒體卻鮮有詳述。云計(jì)算對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬提出了全新的要求。由于云計(jì)算強(qiáng)調(diào)電腦的本地處理功能和存儲(chǔ)功能更多的由服務(wù)器端完成，而同時(shí)又強(qiáng)調(diào)用戶的使用體驗(yàn)要跟本地處理一樣，因此必然對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬提出更高的要求。

在雨后春筍般出現(xiàn)的云應(yīng)用中，在線文檔編輯（即在線Office）顯然是最為典型的，微軟、谷歌、ZOHO等公司都推出了相應(yīng)的應(yīng)用，即可以通過Web瀏覽器，在線編輯Word，PPT，Excel等常用的辦公文檔。因此研究這些應(yīng)用對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬的需求具有一定的代表意義。

2　在線文檔編輯的用戶體驗(yàn)比較

一個(gè)簡單的估算方式是設(shè)想云計(jì)算環(huán)境下，遠(yuǎn)程應(yīng)用相當(dāng)于用戶電腦的硬盤位于數(shù)據(jù)中心，如果是這樣的話，用戶體驗(yàn)可以直接比較硬盤速度和網(wǎng)絡(luò)速度。一般個(gè)人電腦的硬盤讀取速度為30Mbps左右，換算成網(wǎng)絡(luò)速度為240Mbps，而固態(tài)硬盤可達(dá)200～500Mbps，由此可見簡單估算的結(jié)果，千兆到桌面顯然是必要的。為了研究在線文檔編輯這樣的應(yīng)用在不同網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下會(huì)帶來怎樣的用戶體驗(yàn)，如表1所示，選取服務(wù)器位于中國的ZOHO代理商百會(huì)作為測試目標(biāo)。

表1　測試環(huán)境

在所有測試之前，首先觀察流量監(jiān)控軟件確保并無其他流量傳輸。注冊(cè)并登錄百會(huì)網(wǎng)后，首先用百會(huì)的在線Word應(yīng)用打開一個(gè)空白的文件，這是為了之后打開測試文件時(shí)，傳輸?shù)牧髁慷紴閷?shí)際的文件數(shù)據(jù)，如表2所示。之后，打開事先已經(jīng)準(zhǔn)備好并已上傳的測試文件。大小為9.81Mb，選取這樣大小的文件是因?yàn)槟壳皫渍椎绞畮渍椎腛ffice文件已很常見。

表2　Word文件測試結(jié)果

測試中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)出現(xiàn)文字后，流量監(jiān)控軟件顯示在很長一段時(shí)間里，依然有大量流量在傳輸。這說明，百會(huì)的在線Word應(yīng)用軟件為了改善用戶體驗(yàn)，首先傳輸較小的文字?jǐn)?shù)據(jù)，傳輸完之后再傳輸數(shù)據(jù)量交大的圖片信息。因此，我們?cè)跍y試時(shí)把測試時(shí)間分為兩項(xiàng)，一項(xiàng)為文字傳輸時(shí)間，另一項(xiàng)為所有數(shù)據(jù)傳輸完畢所花時(shí)間。觀察后可以看到，傳輸所需的時(shí)間和隨著帶寬速度指數(shù)下降。采用指數(shù)曲線模擬的結(jié)果表明，為了達(dá)到本地硬盤的完全相同的速度即2秒鐘顯示全文，則需要的帶寬為160Mbps。這個(gè)實(shí)驗(yàn)清楚地說明了，為了達(dá)到與本地處理同樣的用戶體驗(yàn)，雖然不需要與硬盤同樣的帶寬，但千兆到桌面是完全必要的。

3　云辦公環(huán)境的帶寬模型

上述實(shí)驗(yàn)是基于公網(wǎng)或公有云做的。在一個(gè)私有云中，也將逐步出現(xiàn)類似的應(yīng)用，因此企業(yè)或其他組織的內(nèi)部網(wǎng)設(shè)計(jì)，這些研究結(jié)果可以作為網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)帶寬模型的參考依據(jù)之一。

當(dāng)然，千兆到桌面的必要性并不意味著這樣的用戶需要永遠(yuǎn)保持千兆的流量。上述測試同時(shí)也表明，高速度流量的維持時(shí)間其實(shí)是短暫的。在網(wǎng)速確實(shí)達(dá)到1 000Mbps的情況下，一個(gè)10Mb的文件理論上只需要不到0.1秒的時(shí)間。而上述測試表明，如果實(shí)際端到端帶寬為160Mbps，2s就可以處理完10Mb的文件，當(dāng)然這里面包括了一些開銷。如果以這個(gè)實(shí)際測試數(shù)據(jù)作為參考，假定在峰值時(shí)間，一個(gè)用戶在兩個(gè)小時(shí)里需要處理10次這樣的文檔，那么他需要的平均帶寬也僅僅是0.5Mbps。可見，只要并發(fā)比不高，“千兆到桌面”也并不意味著主干網(wǎng)一定需要極高的帶寬，可以這樣理解：極端情況下，假如完全不存在并發(fā)，也就是所有用戶有序使用網(wǎng)絡(luò)，正好避開別人使用的時(shí)間段，則只需要端到端的千兆網(wǎng)就可以了。

當(dāng)然，實(shí)際網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃時(shí)一定要考慮并發(fā)比。假定一個(gè)有1000人的以在線文檔處理為主的企業(yè)，假定其并發(fā)比例是5%，即有50個(gè)人同時(shí)需要存取文檔，則需要的并發(fā)帶寬是8 000Mbps，顯然需要萬兆主干；而如果超過這個(gè)并發(fā)比例，十萬兆的主干就是必須的了。

因此，視組織規(guī)模的不同和并發(fā)比例的不同，可以說在云計(jì)算環(huán)境下，1萬到10萬M的主干網(wǎng)是必要的。

4　結(jié)語

根據(jù)我們針對(duì)云計(jì)算環(huán)境下辦公類應(yīng)用的實(shí)際測試和推算，得出了用戶需要100～200Mbps的網(wǎng)絡(luò)帶寬才能達(dá)到與本地處理一樣的用戶體驗(yàn)的結(jié)論。云計(jì)算的應(yīng)用多種多樣，有的不需要這么高的帶寬，但有的應(yīng)用，如在線圖片編輯、在線視頻編輯等，也許需要更多的帶寬。雖然即使是高帶寬需求的應(yīng)用在較低速度的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下也能使用，但綜合來看，達(dá)到與本地處理一樣的用戶體驗(yàn)才能有助于業(yè)務(wù)的真正廣泛應(yīng)用，因此，我們對(duì)在線編輯這類應(yīng)用的研究具有典型性，而結(jié)果表明，千兆到桌面是必要的。有前瞻性的網(wǎng)絡(luò)工程師在設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)時(shí)，要充分考慮到日漸豐富的云計(jì)算業(yè)務(wù)對(duì)帶寬的需求。

同時(shí)，在考慮到一定并發(fā)用戶的情況下，不同規(guī)模的組織需要搭建1萬到10萬M不等的主干網(wǎng)來支撐這樣的應(yīng)用；而數(shù)據(jù)中心的此類服務(wù)器，也必須考慮萬兆甚至更高速度的連接。

［1］王孝明.高帶寬業(yè)務(wù)需求與寬帶網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)［J］.中興通訊技術(shù)，2010（3）：20-22.

Exploration of bandwidth model in Cloud computing environment

Su Hongyu
（Harbin Cambridge University， Harbin 150069， China）

As an example of offce type organization， this article discussed requirement model of network bandwidth based on the Cloud computing environment from the view of user experience， and demonstrated the necessity of user accessing to gigabit bandwidth by comparing calculation in the cloud computing environment， and indicated the necessity of backbone bandwidth in different scale that must achieves ten billion or one hundred billion network bandwidth by concurrent coeffcient estimation， then provided a basic model or basis of network bandwidth planning in the Cloud computing environment.

network bandwidth； user experience； online documentation； Cloud computing

蘇洪雨（1984— ），女，黑龍江哈爾濱，碩士，講師；研究方向：電氣，通信控制。