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Reduza a utilização de banda e ganhe performance na WAN com Steelhead

Reduza a utilização de banda e ganhe performance na WAN com Steelhead

Com a crescente adoção de cloud computing, várias questões surgem junto com o desafio de migrar aplicações locais para a nuvem, entre elas,  como garantir que na WAN,  teremos um dempenho similar ao que temos na LAN?

Steelhead é a solução da Riverbed, número 1 do mercado para aceleração e otimização de dados na WAN. Neste artigo iremos verificar na prática, simular algumas transferências de arquivos e comparar as taxas de velocidades e o tempo que se leva com e sem o uso da aceleração.

O ambiente de teste é 100% virtual e conta com os seguintes softwares:

  • VMware Workstation 12 Pro
  • Dois PCs com Sistema Operacional Windows 7
  • Dois Virtual Steelheads CX 555V
  • WANem v2.3
  • FileZilla Client v3.17.0/Server v0.9.59 Beta
  • Wireshark v1.12.4

Objetivo

Para avaliar a eficiência da otimização do Steelhead, faremos os seguintes testes:

  • Transferir arquivos da máquina server para a máquina cliente sem regra de otimização nos Steelheads
  • Transferir arquivos da máquina server para a máquina cliente com regra de otimização nos Steelheads
  • Comparar o tempo de transferência
  • Analisar a quantidade de dados trafegados na WAN

Topologia

A topologia representada pela Figura 01, mostra um cliente que se comunica com o servidor para copiar alguns arquivos. A sessão vai passar por ambos Steelheads e pelo emulador de WAN (WANem).

RenatoManzoli - Reduza a utilização de banda e ganhe performance na WAN ...Figura 01 - Topologia do LAB
Figura 01 – Topologia do LAB

Preparando a WAN

Para simular uma comunicação WAN, usaremos o software WANem, ilustrado na Figura 02, que nos permite simular qualquer velocidade de link, aplicar latência, perda de pacote, etc. Para este cenário, usaremos 60ms de latência, 10% de perda de pacote e um link de 1,544 Mbps (T1) em cada lado da WAN.

RenatoManzoli - Reduza a utilização de banda e ganhe performance na WAN ...Figura 02 - Configuração do WANem
Figura02 – Configuração do WANem

Ao aplicar estas configurações, deixamos nossa WAN virtual um pouco mais parecida com uma WAN real, inclusive com latência maior e algumas perdas de pacote.

A Figura 03 mostra que durante os testes com o comando Ping, a latência aumentou para uma média de 120ms, além de apresentar perdas de pacotes. Antes da configuração, a latência estava com uma média de 1ms.

RenatoManzoli - Reduza a utilização de banda e ganhe performance na WAN ...Figura 03 – Ping para o servidor com WANem configurado
Figura03 – Ping para o servidor com WANem configurado

Testes de Transferência

Podemos mapear uma pasta do servidor na máquina cliente para transferência com o protocolo SMB2.

RenatoManzoli - Reduza a utilização de banda e ganhe performance na WAN ...Figura 04B- Conexão cliente-servidor passando pelo Steelhead
Figura 04 - Mapeando a pasta do servidor do cliente

Neste momento, já deve haver uma conexão estabelecida entre o cliente (10.10.10.99) e o servidor (10.10.30.99) e esta conexão deve estar passando pelos dois Steelheads. Para validar, podemos acessar o VCX01 (Steelhead cliente) e verificar as conexões atuais, conforme Figura 05:

RenatoManzoli - Reduza a utilização de banda e ganhe performance na WAN ...Figura 04 - Conexão cliente-servidor passando pelo Steelhead
Figura 05 - Conexão cliente-servidor passando pelo Steelhead

Para fazer o primeiro teste, que consiste em uma transferência de arquivo sem otimização do Steelhead, podemos criar uma regra baseada na rede de origem, que irá ignorar (passthrough) a conexão. Vamos usar o mesmo cliente, porém, com um endereço de IP novo: 10.10.10.100.

A regra de passthrough irá ignorar a conexão deste cliente e a transferência ocorrerá sem otimização, conforme mostrado na Figura 06.

RenatoManzoli - Reduza a utilização de banda e ganhe performance na WAN ...Figura 06 - Passthrough rule
Figura 06 - Passthrough rule

Teste 01 Transferência de arquivo de 3,2MB do servidor para o cliente, sem regra de otimização

Primeiramente devemos acessar a pasta do servidor via FTP server. Conforme Figura 07.

RenatoManzoli - Reduza a utilização de banda e ganhe performance na WAN ...Figura 07 - Transferência sem otimização
Figura 07 - Transferência sem otimização

Usamos o Filezilla client para transferir o arquivo do servidor para o cliente. A transferência ocorreu a uma média de 24Kbps.

O primeiro arquivo de 3,2MB levou cerca de 2 minutos para ser transferido do servidor para o cliente.

RenatoManzoli - Reduza a utilização de banda e ganhe performance na WAN ...Figura 08 - Transferência sem otimização em 128 segundos
Figura 08 - Transferência sem otimização em 120 segundos

Teste 02 Transferência de arquivo de 6MB do servidor para o cliente, sem  regra de otimização

RenatoManzoli - Reduza a utilização de banda e ganhe performance na WAN ...Figura 09 - Transferência sem otimização em 234 segundos
Figura 09 - Transferência sem otimização em 234 segundos

O segundo arquivo de 6MB levou quase 4 minutos e também ocorreu a uma média de 24KB/s.

O Wireshark ficou aberto durante a transferência do segundo arquivo e foi possível verificar a quantidade de pacotes capturados, conforme Figura 10.

RenatoManzoli - Reduza a utilização de banda e ganhe performance na WAN ...Figura 10 - Captura de pacote
Figura 10 - Captura de pacotes

Foram capturados cerca de 7770 pacotes durante a transferência do arquivo de 6MB. Depois iremos comparar, quando a otimização estiver configurada.

A partir deste momento, a regra de passthrough foi removida e o IP do cliente voltou a ser 10.10.10.99.

Não é necessário nenhuma configuração especifica de otimização para que o Steelhead passe a otimizar SMB2 ou FTP, já é habilitado por padrão.

Obs.: a primeira transferência com a regra de otimização é conhecida como “cold transfer”, quando os Steelheads não conhecem o arquivo. A partir da segunda transferência do mesmo arquivo, acontece a “warm transfer”, que é quando os Steelheads já conhecem os arquivos e enviam apenas as referências para o Steelhead remoto. Por questão de brevidade, o tempo de transferência durante a “cold transfer” será incluído apenas no final dos testes, numa tabela comparativa.

Teste 03 Transferência de arquivo de 3,2MB do servidor para o cliente com regra de otimização

Podemos ver que após a configurar a otimização, levou apenas 6 segundos. Se houver várias transferências do mesmo arquivo, o tempo pode diminuir ainda mais, conforme a Figura 11.

RenatoManzoli - Reduza a utilização de banda e ganhe performance na WAN ...Figura 11 - Transferência com otimização em 2 segundos
Figura 11 - Transferência com otimização em 2 segundos

Teste 04 Transferência de arquivo de 6MB do servidor para o cliente com regra de otimização

RenatoManzoli - Reduza a utilização de banda e ganhe performance na WAN ...Figura 12 - Transferência com otimização em 4 segundos
Figura 12 - Transferência com otimização em 2 segundos

Assim como no Teste 03, a Figura 12 mostra que a transferência foi muito mais rápida, passando de 234 segundos para 4 segundos!

Também podemos ver que a taxa de transferência passou de 24Kbps para 2.3Mbps como mostra a Figura 13.

RenatoManzoli - Reduza a utilização de banda e ganhe performance na WAN ...Figura 13 - Taxa de tranferência com otimização
Figura 13 - Taxa de transferência com regra de otimização

Assim como feito no Teste 02, o Wireshark também ficou aberto durante o Teste 04 e podemos ver que houve uma grande diminuição de dados trafegados na WAN, ou seja, de 7770 para 274 pacotes!

RenatoManzoli - Reduza a utilização de banda e ganhe performance na WAN ...Figura 14 - Captura de pacotes com otimização
Figura 14 - Captura de pacotes com regra otimização

Abaixo uma tabela que compara os tipos de testes e os resultados obtidos.

RenatoManzoli - Reduza a utilização de banda e ganhe performance na WAN ...Figura 15 - Tabela Comparativa
Figura 15 – Tabela comparativa de testes

Na Figura 16, podemos ver que a quantidade de dados trafegados na WAN é muito menor do que na LAN. Isso acontece porque o Steelhead, durante a Warm Transfer, não envia o arquivo inteiro, apenas as referências do arquivo, que foi adicionado durante a Cold Transfer.

RenatoManzoli - Reduza a utilização de banda e ganhe performance na WAN ...Figura 16 - Redução de dados na WAN
Figura 16- Redução de dados na WAN

Mesmo em um ambiente 100% virtual, é possível comprovar que a utilização do Steelhead melhora muito a performance quando precisamos transferir arquivos entre duas localidades diferentes, além de acelerar, o Steelhead garante que menos dados sejam trafegados na WAN, evitando despesas com links de grande capacidade.

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