云計算環境下網絡帶寬模型初探

蘇洪雨

（哈爾濱劍橋學院，黑龍江 哈爾濱　150069）

云計算環境下網絡帶寬模型初探

蘇洪雨

（哈爾濱劍橋學院，黑龍江 哈爾濱150069）

文章以辦公型組織為例，從用戶體驗的角度探討了云計算環境下網絡帶寬的需求模型，通過比較計算論證了云計算環境下用戶接入帶寬達到千兆的必要性，并通過并發系數估算指出不同規模的組織中主干網帶寬須達到萬兆或十萬兆的必要性，從而為云計算環境下網絡帶寬規劃提供了一個最基本的模型或依據。

網絡帶寬；用戶體驗；在線文檔；云計算

1　概述

“千兆到桌面”是很多網絡廠商提了多年的口號。然而，對于千兆到桌面的必要性，一般廠商和媒體卻鮮有詳述。云計算對網絡帶寬提出了全新的要求。由于云計算強調電腦的本地處理功能和存儲功能更多的由服務器端完成，而同時又強調用戶的使用體驗要跟本地處理一樣，因此必然對網絡帶寬提出更高的要求。

在雨后春筍般出現的云應用中，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的應用，即可以通過Web瀏覽器，在線編輯Word，PPT，Excel等常用的辦公文檔。因此研究這些應用對網絡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比較

一個簡單的估算方式是設想云計算環境下，遠程應用相當于用戶電腦的硬盤位于數據中心，如果是這樣的話，用戶體驗可以直接比較硬盤速度和網絡速度。一般個人電腦的硬盤讀取速度為30Mbps左右，換算成網絡速度為240Mbps，而固態硬盤可達200～500Mbps，由此可見簡單估算的結果，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用在不同網絡環境下會帶來怎樣的用戶體驗，如表1所示，選取服務器位于中國的ZOHO代理商百會作為測試目標。

表1　測試環境

在所有測試之前，首先觀察流量監控軟件確保并無其他流量傳輸。注冊并登錄百會網后，首先用百會的在線Word應用打開一個空白的文件，這是為了之后打開測試文件時，傳輸的流量都為實際的文件數據，如表2所示。之后，打開事先已經準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為目前幾兆到十幾兆的Office文件已很常見。

表2　Word文件測試結果

測試中發現，當出現文字后，流量監控軟件顯示在很長一段時間里，依然有大量流量在傳輸。這說明，百會的在線Word應用軟件為了改善用戶體驗，首先傳輸較小的文字數據，傳輸完之后再傳輸數據量交大的圖片信息。因此，我們在測試時把測試時間分為兩項，一項為文字傳輸時間，另一項為所有數據傳輸完畢所花時間。觀察后可以看到，傳輸所需的時間和隨著帶寬速度指數下降。采用指數曲線模擬的結果表明，為了達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。這個實驗清楚地說明了，為了達到與本地處理同樣的用戶體驗，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　云辦公環境的帶寬模型

上述實驗是基于公網或公有云做的。在一個私有云中，也將逐步出現類似的應用，因此企業或其他組織的內部網設計，這些研究結果可以作為網絡設計帶寬模型的參考依據之一。

當然，千兆到桌面的必要性并不意味著這樣的用戶需要永遠保持千兆的流量。上述測試同時也表明，高速度流量的維持時間其實是短暫的。在網速確實達到1 000Mbps的情況下，一個10Mb的文件理論上只需要不到0.1秒的時間。而上述測試表明，如果實際端到端帶寬為160Mbps，2s就可以處理完10Mb的文件，當然這里面包括了一些開銷。如果以這個實際測試數據作為參考，假定在峰值時間，一個用戶在兩個小時里需要處理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，只要并發比不高，“千兆到桌面”也并不意味著主干網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，也就是所有用戶有序使用網絡，正好避開別人使用的時間段，則只需要端到端的千兆網就可以了。

當然，實際網絡規劃時一定要考慮并發比。假定一個有1000人的以在線文檔處理為主的企業，假定其并發比例是5%，即有50個人同時需要存取文檔，則需要的并發帶寬是8 000Mbps，顯然需要萬兆主干；而如果超過這個并發比例，十萬兆的主干就是必須的了。

因此，視組織規模的不同和并發比例的不同，可以說在云計算環境下，1萬到10萬M的主干網是必要的。

4　結語

根據我們針對云計算環境下辦公類應用的實際測試和推算，得出了用戶需要100～200Mbps的網絡帶寬才能達到與本地處理一樣的用戶體驗的結論。云計算的應用多種多樣，有的不需要這么高的帶寬，但有的應用，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用在較低速度的網絡環境下也能使用，但綜合來看，達到與本地處理一樣的用戶體驗才能有助于業務的真正廣泛應用，因此，我們對在線編輯這類應用的研究具有典型性，而結果表明，千兆到桌面是必要的。有前瞻性的網絡工程師在設計網絡時，要充分考慮到日漸豐富的云計算業務對帶寬的需求。

同時，在考慮到一定并發用戶的情況下，不同規模的組織需要搭建1萬到10萬M不等的主干網來支撐這樣的應用；而數據中心的此類服務器，也必須考慮萬兆甚至更高速度的連接。

［1］王孝明.高帶寬業務需求與寬帶網絡的演進［J］.中興通訊技術，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。