Сетевая система современных зданий подобна кровообращению человеческого тела. Его эффективная работа основана на научной балансировке нагрузки. Количество интеллектуальных устройств и IoT-терминалов в зданиях продолжает расти, а спрос на передачу данных резко возрастает. Трафик в сети больше не является однородным, и возникают локальные перегрузки, что напрямую снижает эффективность работы офиса, задерживает реакцию системы безопасности и даже вызывает паралич системы. Поэтому глубокое понимание и эффективное внедрение балансировки сетевой нагрузки является ключом к фундаментальному обеспечению стабильности, надежности и эффективности построения интеллектуальных систем. Это включает в себя весь процесс: от планирования до выбора оборудования, его непрерывной эксплуатации и технического обслуживания.
Каковы конкретные проявления дисбаланса сетевой нагрузки здания?
Самая интуитивная ситуация заключается в том, что скорость доступа к сети иногда будет высокой, а иногда медленной, особенно в периоды пиковой нагрузки. Например, когда сотрудники сосредотачиваются на доступе к видео или загрузке больших файлов во время обеденных перерывов, это, скорее всего, приведет к тому, что другие коллеги на том же этаже войдут в OA. Система начинает работать медленно или видеоконференция зависает. Другим проявлением является то, что определенные службы приложений прерываются, например, данные считывания карт системы контроля доступа не могут быть загружены на сервер в режиме реального времени или обновление статуса парковочного места системы парковки задерживается.
Глубокие проявления существуют на уровне устройства. Некоторые порты основного коммутатора или коммутатора агрегации постоянно находятся под высокой нагрузкой, а индикаторы либо постоянно горят, либо бешено мигают, тогда как другие порты относительно простаивают. Это приведет к тому, что загрузка процессора высоконагруженного оборудования будет оставаться высокой в течение длительного времени. Это не только повлияет на его собственную производительность, но и станет единой точкой риска сбоя для всей сети из-за ее перегрева или перегрузки. Если произойдет простой, масштабы последствий будут огромными.
Почему сети умных зданий нуждаются в большей балансировке нагрузки
Сетевой трафик в традиционных офисных зданиях относительно одинок и в основном отвечает за компьютерный доступ в Интернет и внутренний обмен данными. Умные здания бывают разными. Они объединяют множество интеллектуальных подсистем, таких как системы мониторинга безопасности, системы автоматизации зданий, системы управления энергопотреблением, конференц-системы и т. д. Эти системы генерируют потоки данных 24 часа в сутки, 7 дней в неделю. Возьмем, к примеру, HD-камеры, которые непрерывно транслируют видео и потребляют большую часть полосы пропускания. Если все данные передаются по одному пути, очень легко привести к потере критически важных данных безопасности.
Благодаря популяризации технологии Интернета вещей было подключено большое количество маломощных сенсорных устройств, таких как датчики температуры и влажности и терминалы интеллектуального освещения. Их единый объем данных невелик, но их количество огромно, а запросы доступа являются пакетными и параллельными. Без балансировки нагрузки большое количество одновременных запросов может мгновенно «затопить» центральный сервер или шлюз, препятствуя выдаче управляющих инструкций, что приводит к «медленному отклику» в «умных» зданиях.
Как спроектировать сетевую архитектуру для достижения распределения нагрузки
Уровни и разделение сетевой архитектуры необходимо учитывать на этапе проектирования. В основе лежит принятие стандартной трехуровневой модели доступа к агрегации ядра. Ключевым моментом является развертывание двух компьютеров или составных кластеров на уровне агрегации и базовом уровне, а также активация технологии агрегации каналов. Например, виртуализация двух основных коммутаторов в одно логическое устройство не только повышает надежность, но и естественным образом формирует распределение нагрузки по трафику. Весь восходящий и нисходящий трафик будет автоматически распределяться между двумя физическими устройствами.
При планировании физической прокладки кабелей не допускайте концентрации всех ключевых звеньев в одном помещении со слабым током или в одном вертикальном мосту. Для достижения «разгрузки данных» необходимо планировать относительно независимые физические каналы связи для разных систем и разных функциональных областей. Например, частная сеть безопасности, сеть управления оборудованием и офисная сеть должны быть в определенной степени изолированы с точки зрения физических ресурсов оптического волокна, чтобы уменьшить взаимные помехи на физическом уровне и заложить прочную основу для стратегии балансировки нагрузки на логическом уровне.
Какие технические средства можно использовать для динамической балансировки нагрузки?
Включение протоколов динамической маршрутизации на сетевых устройствах, таких как OSPF, является одним из наиболее распространенных методов. Это позволяет сети выбирать путь с наименьшей нагрузкой среди множества альтернативных путей передачи данных. Если канал перегружен или прерван, трафик будет автоматически и быстро переключен на другие доступные пути, чтобы гарантировать, что бизнес не будет прерван. Эта балансировка выполняется в реальном времени и автоматически, без необходимости ручного вмешательства.
На уровне приложений более сложным решением является развертывание выделенного балансировщика нагрузки или контроллера доставки приложений. Он подходит для сценариев кластера серверов, как платформа управления зданием с несколькими серверами приложений. ADC может основываться на текущей загрузке ЦП и памяти сервера. А время отклика и другое состояние работоспособности позволяют разумно отправлять и распределять запросы доступа пользователей на самый простой сервер, тем самым максимизируя использование и максимальное использование вычислительных ресурсов. В то же время он также может избежать перегрузки одного сервера и предоставлять глобальные услуги по закупкам слабых текущих интеллектуальных продуктов?
Как выбрать и настроить оборудование балансировки нагрузки
При выборе в первую очередь необходимо учитывать размер сети и пропускную способность данных. Для зданий малого и среднего размера может быть достаточно коммутаторов уровня 3 среднего и высокого класса с базовой агрегацией каналов и функциями многопутевой маршрутизации с одинаковой стоимостью. Если вы находитесь в крупной сети здания на уровне кампуса или центра обработки данных, вам необходимо рассмотреть возможность использования независимых аппаратных устройств балансировки нагрузки. Эти устройства имеют более высокую производительность обработки и более богатые алгоритмы, такие как опрос, взвешенное наименьшее соединение, хеширование исходного IP-адреса и т. д.
Конфигурация – это не просто включение функции, она должна быть оптимизирована с учетом реального бизнес-трафика. Например, непрерывный сеанс с большим трафиком, такой как поток видеонаблюдения, должен использовать алгоритм сохранения IP или сеанса, чтобы гарантировать, что путь потока данных одной и той же камеры одинаков от начала до конца, чтобы предотвратить нарушение порядка изображений из-за преобразования пути. Что касается массовых запросов датчиков IoT, используется метод взвешенного опроса, чтобы отправлять больше запросов на серверы с более мощными возможностями обработки.
Как отслеживать и оптимизировать эффекты нагрузки при ежедневной эксплуатации и техническом обслуживании
С помощью профессиональных инструментов сетевого мониторинга для эксплуатации и обслуживания ключевые показатели всего сетевого соединения должны отображаться визуально в режиме реального времени, такие как использование полосы пропускания, рейтинг трафика интерфейса устройства, время отклика приложений и т. д. Необходимо установить разумный порог срабатывания сигнализации. Когда коэффициент использования определенного канала продолжает превышать 70%, следует активировать раннюю тревогу для анализа состава трафика и рассмотрения необходимости корректировки политики или расширения пропускной способности.
Регулярная оптимизация выполняется на основе анализа исторических данных, а закономерности роста бизнеса можно найти, просматривая отчеты о тенденциях трафика. Например, каждое лето трафик системы управления кондиционером будет существенно увеличиваться. На основе этого персонал эксплуатации и технического обслуживания может заранее скорректировать значимость стратегий балансировки нагрузки или планировать обновления сети в периоды низкой активности. Оптимизация — это непрерывный процесс, цель которого — поддерживать использование сетевых ресурсов на работоспособном уровне, который является одновременно эффективным и оставляет место для свободы действий.
Поскольку интеллект зданий продолжает совершенствоваться, балансировка сетевой нагрузки превратилась из «необязательной» в «необходимую». Это не только технология, используемая для борьбы с перегрузками, но и ключевая основа, обеспечивающая координацию, синхронизацию, стабильную и бесперебойную работу всех интеллектуальных систем в здании. В сети здания, которой вы управляете, не был ли незамеченный участок перегружен, что привело к серии взаимосвязанных системных сбоев? Мы тепло приветствуем вас, чтобы поделиться своим опытом и идеями в области комментариев. Если эта статья вдохновила вас, пожалуйста, поставьте ей лайк и поделитесь ею с коллегами.
Добавить комментарий