Алгоритмы для анализа генома человека ускоряют Сеть

Уникальные алгоритмы MSR

Компания Peribit Networks была основана в 2000 г. специалистами из разных областей знаний. Джеф Грехем (Jef Graham) работал в сетевой индустрии на протяжении более чем 20 лет. Амит Синх (Amit P. Singh) занимался исследованиями ДНК по направлению «биомедицинская информатика» в Стэнфорде (Stanford University) и работал в проекте «Геном человека». Именно расшифровка последовательности из миллиардов нуклеотидов (элементарных «кирпичиков» ДНК), привела к появлению новых идей для высокоэффективной обработки потоков данных.

Результатом сотрудничества стал уникальный алгоритм MSR (Molecular Sequence Reduction), предназначенный для обработки трафика. Он положен в основу программного обеспечения, которое в 2001 г. было установлено в первом устройстве Peribit Networks SR-50 (Sequence Reducer 50).

Возможности Sequence Reducer

Повышение скорости работы внешней сети

Sequence Reducer 20, 50, 80 (сверху вниз)

Алгоритм MSR предназначен для высокоэффективного сокращения повторяющейся информации в непрерывных потоках данных. Он «отрабатывался» на лучшей природной модели – ДНК, где объем повторяющихся «отрезков» у далеких видов приближается к 80-90%. Примерно столько же повторов в трафике корпоративной сети (70-90%). Поэтому оборудование Peribit Networks позволяет до 10 раз уменьшить объем трафика, передаваемого во внешнюю сеть. Тем самым освобождается полоса пропускания. Приложения работают быстрее и производительность труда конечных пользователей повышается – им не приходится ждать загрузки необходимых данных и форм.

Реальный коэффициент сжатия зависит от конкретного трафика конкретной корпоративной сети и практически не поддается точному предсказанию. «Клиент может сам убедиться в эффективности применения Peribit в своей сети, - говорит Михаил Козелев, технический директор АПТ РОС. - На нашем сайте можно записаться на бесплатное тестирование». Для тех же целей в Sequence Reducer (SR) предусмотрен режим Profile Mode, позволяющий оценить эффективность сжатия трафика, не прибегая к установке SR непосредственно в канал.

Модель SR-50 рассчитана на поддержку скорости внешней сети до 45 Мбит/с (T3) сжатого трафика. Но такие высокие объемы и скорости не требуются многим компаниям. Поэтому вслед за SR-50 была создана модель SR-20. Она рассчитана на поддержку скорости внешней сети до 2 Мбит/с сжатого трафика. Это производительное и недорогое устройство, предназначенное для филиалов корпораций и небольших компаний. В связи с этим уменьшена и его «емкость» - SR-20 поддерживает 5 соединений, а SR-50 – 120.

Чтобы обеспечить возможность подключения Sequence Reducer к сети 1000BaseT, был разработан SR-55, отличающийся от SR-50 только наличием гигабитных портов (SR-20 и SR-50 имеют два порта Fast Ethernet - на вход и выход).

В сентябре текущего года был анонсирован SR-80. Он предназначен для компаний, использующих большое количество Sequence Reducer, и поддерживает 320 соединений.

Быстродействие
В целом корпоративный трафик хорошо поддается сжатию, потому что на 70-90% он состоит из повторов. Но классических алгоритмы компрессии информации не нашли широкого применения в сетевых устройствах, поскольку плохо работают в реальном масштабе времени, отслеживая повторения только в буфере данных конечного размера. Если увеличить объем буфера, сжатие будет эффективным, но на обработку информации в нем потребуется много времени и возникнет большая задержка. Если буфер сделать маленьким, скорость обработки возрастет, но коэффициент сжатия будет небольшим.

Отчет по анализу трафика

В алгоритме Molecular Sequence Reduction (MSR) буфер не применяется. Непрерывный поток данных анализируется в таком же непрерывном режиме. Создается динамическая база знаний и длинные повторения, встречающиеся в информационном потоке, «на лету» заменяются короткими метками. В результате - и данные хорошо зажимаются, и скорость потока не падает (средняя задержка, вносимая устройством, составляет 1 мс).

Отличительное свойство технологии MSR - работа на битовом уровне. Поэтому алгоритм сжатия с успехом работает на всех типах IP-трафика для всех приложений (TCP, UDP, e-mail, database, web, VoIP, ERP и т.д.).

Программное обеспечение

Все модели Sequence Reducer имеют единое программное обеспечение, которое состоит из трех взаимодополняющих компонентов.

Средства мониторинга сжатия приложений
Более 50 видов графических отчетов позволяют отслеживать эффективность сжатия для каждого из приложений, работающих в сети. Отчеты позволяют получать статистику за интервалы времени от 2 минут до 1 месяца.

Управление полосой пропускания
Встроенные средства управления качеством обслуживания QoS позволяют еще больше повысить эффективность использования Sequence Reducer в корпоративной сети. Обеспечить продуктивную работу критически важных корпоративных приложений можно с помощью установки приоритетов или управления полосой пропускания.

Всего поддерживается 8 стандартных приоритетов приложений, к тому же SR весьма гибко позволяет не только сохранять существующие в сети приоритеты, но и самостоятельно их изменять. В этом случае другое устройство, получив IP-пакеты, преобразует их в исходный вид и расставит приоритеты, заданные изначально.

Начиная с третьей версии, в ПО включена возможность управления полосой пропускания. Это позволяет каждому приложению или группе приложений назначить свою гарантированную и максимальную полосу пропускания, что обеспечивает быструю загрузку необходимых форм критичных приложений на экран пользователя.

Отображение назначенных полос пропускания и мониторинг повторов

Управление задержкой
Многие каналы глобальных сетей (WAN) в нашей стране очень протяженные или спутниковые. Поэтому они имеют большие собственные задержки, что не лучшим образом сказывается на работе протокола TCP/IP. Напомним, что TCP/IP-протокол посылает фрагмент данных и ждет подтверждения о его получении. Если время ожидания, зависящее от задержки канала, незначительно, то фактическая скорость передачи данных растет линейно с увеличением полосы пропускания канала, но при определенном уровне задержки, скорость передачи данных «выходит на плато» и не увеличивается. То есть большую часть времени канал тратит на ожидание подтверждений. Для устранения этой проблемы в четвертой версии ПО добавлена функция PFA (Packet Flow Acceleration). Она позволяет эффективно бороться с этим неприятным проявлением особенности TCP/IP, уменьшая время отклика приложений до 4 раз.

В настоящее время устройства Peribit Networks – единственное оборудование, которое в одной платформе сочетает эффективную технологию сжатия MSR, управление качеством обслуживания QoS и средства управления задержкой PFA.

Установка и эксплуатация Sequence Reducer

Установка SR занимает 5-10 минут, и связь прерывается только на момент переключения шнуров на порты входа и выхода SR. До задания IP-адреса через устройство идут несжатые данные. На SR-50/55 и SR-80 установка адреса производится с помощью ЖК-панели, а на SR-20 - через компьютер, подключаемый в последовательный порт. Все дальнейшие действия по настройке Sequence Reducer осуществляются с любого интернет-браузера через графический интерфейс или, при желании, через командную строку.

Sequence Reducer в сети

Для начальной конфигурации SR используется встроенная программа установки (состоящая всего из 5 экранов, и не более 3-х пунктов на каждом экране). Аналогичные действия производятся на другом конце сети, при этом соединение не прерывается. Затем устройство включается в режиме установок «по умолчанию». Все SR «прозрачно» работают с VPN (IPSec, MPLS и т.д.) и firewall.

В глобальной сети каждое из устройств обнаруживает «собратьев» автоматически, и они направляют друг другу сжатый трафик. Также автоматически устройство обнаруживает отключение своих «коллег». Если в каком-то из филиалов не установлен SR, то на него автоматически будет посылаться несжатый трафик. По словам Бориса Хозяинова, коммерческого директора АПТ РОС, в 95% случаев после начальной конфигурации не требуется задания специальных установок.

В каждом из устройств SR установлен модуль, который аппаратно отслеживает сбои. Он работает независимо от остальной части «железа» и гарантирует мониторинг питания, функционирование памяти, процессора и программного обеспечения. При обнаружении сбоя SR переходит в режим «path trough», во время работы которого пропускаемый через устройство трафик не сжимается. То же самое происходит, если устройство выключить.

Sequence Reducer являются SNMP-управляемыми устройствами. Для удобства администрирования большого количества устройств существует программа Center Management System.

Peribit Center Management System: мониторинг сжатия трафика на подразделения

Сергей Шалманов / CNews.ru