學生機房網絡同傳故障分析與解決

王海榮

摘要：本文基于網絡同傳的工作架構及工作原理，就網絡同傳中涉及的各個故障節(jié)點逐一進行分析，并結合日常工作中遇到的若干故障提出解決問題的方案，供機房管理員遇到網絡同傳故障時，更快更好地從正確的角度發(fā)現(xiàn)、分析并解決問題，提高機房管理工作效率。

關鍵詞：學生機房;網絡同傳

中圖分類號：G434 ?文獻標識碼：A ?論文編號：1674-2117（2021）02-0080-04

隨著教育信息化程度的快速提升，計算機房從以前單一的計算機類課程教學使用，逐步擴展到各類網絡整合課程、學生實踐活動、網絡閱卷、教師繼續(xù)教育等多場景運用。不同的運用場景，需要多系統(tǒng)、多軟件、多硬盤保護策略，多安全控制措施來加以配合。本文基于網絡同傳系統(tǒng)的工作原理，就同傳過程中可能出現(xiàn)的問題進行技術分析并提出解決方案。

● 網絡同傳的工作架構與原理

網絡同傳技術是指發(fā)射端電腦通過二層或三層交換機，在局域網內將數(shù)據包以廣播發(fā)送形式，推送到各接收端電腦上。網絡同傳技術可以在多主機之間實現(xiàn)高速數(shù)據共享，可以高效完成各終端機操作系統(tǒng)及軟件配置，同步完成部署各終端的安全保護策略。

網絡同傳架構主要由發(fā)射端（接收端）、交換機、網線、同傳系統(tǒng)四個角色構成（如圖1）。

若在同傳過程中出現(xiàn)設備掉線、同傳速度緩慢等問題，就需要機房管理員對針對架構中的四個角色進行針對性分析，從而發(fā)現(xiàn)并解決問題。

● 故障節(jié)點分析與解決

1.同傳系統(tǒng)

（1）硬件版同傳系統(tǒng)

目前，市場上主要流行的網絡同傳系統(tǒng)分為硬件和軟件兩種模式。采用硬件模式的主要有聯(lián)想的EDU教育版及增霸卡，這兩款硬件系統(tǒng)均為成熟方案，數(shù)據傳輸穩(wěn)定，效率高。其中，聯(lián)想EDU出廠時已經集成在主板上，極少出現(xiàn)狀況，但是務必要保證發(fā)射端和接收端的EDU版本的一致性，以免出現(xiàn)不兼容的情況。部分品牌的增霸卡采用PCI接口，工作過程中可能會由于PCI口接觸不良等情況，出現(xiàn)終端設備掉線、傳輸速度慢等情況。這種情況下需要管理員拆開機箱，重新安裝增霸卡，確保其工作狀態(tài)正常。

（2）軟件版同傳系統(tǒng)

另外還有一類采用軟件模式來實現(xiàn)網絡同傳功能，如科大訊飛、育林衛(wèi)等。軟件版本優(yōu)勢在于可以節(jié)省項目建設投資，且適用于各種老機型，但是其工作穩(wěn)定性不及硬件版本。另外，一定要注意同傳系統(tǒng)軟件版本的兼容性問題。筆者在工作期間，曾使用某軟件來進行網絡同傳，初次同傳過程中網絡傳輸速率僅有4M/s，在確認交換機、網線等均沒有問題的基礎上，對該軟件進行版本升級后傳輸速率基本穩(wěn)定在120M/s。此處，建議采用軟件系統(tǒng)完成同傳的機房管理員一定要選擇較高版本的同傳軟件。

2.網線

目前主流的機房布線主要采用超五類線及六類線，這兩類線理論傳輸速度都可以達到1Gbps。五類線由于技術標準較低，僅支持百兆速度，因此建議機房管理員在機房建設時優(yōu)先選擇這兩類網線。另外，建設施工時注意走線規(guī)范，強弱電要分開布放;要注意兩端水晶頭制作的規(guī)范性，優(yōu)先選擇成品線，避免因接觸不良或者跳線的線序錯亂造成數(shù)據鏈路信號不穩(wěn)定的情況。

例如，某新建機房，設計方案中網卡、網線、交換機采用全千兆模式，但是網絡同傳時一直只能達到百兆模式。技術人員逐個排查，首先排除網卡與同傳系統(tǒng)的問題，在檢查交換機過程中，發(fā)現(xiàn)一接口工作狀態(tài)燈一直提示在百兆模式。經施工人員再次檢查，發(fā)現(xiàn)該接口的配線架跳線不規(guī)范，使得該接口不能正常運行在千兆模式，從而影響了整個機房的傳輸速度。經重新完成規(guī)范跳線，機房同傳速度達到千兆的技術標準，問題解決。

3.發(fā)射端與接收端

角色設定為發(fā)射端的計算機在同傳開始之前需要完整地做好相應的配置工作，如安裝所需要的各個版本的操作系統(tǒng)、安裝各類應用軟件、配置硬盤各個分區(qū)的保護策略、設定各接收端的IP地址與機器名等。完成發(fā)射端計算機全部設置后，逐個啟動接收端計算機，確保每臺接收端都能成功接入發(fā)射端后進行網絡同傳。傳輸過程中管理員不需要全程值守，只需關注網絡同傳速度及傳輸所需要的時間。若傳輸過程中出現(xiàn)意外中斷等情況，可以選擇斷點續(xù)傳，繼續(xù)完成同傳。

網絡同傳中選擇發(fā)射端與接收端計算機時，需要注意兩個角色的網卡傳輸速度要保持一致。不要出現(xiàn)百兆網卡與千兆網卡混用的情況，以免降低傳輸速度。使用外接網卡的機器，需保證外接網卡與主板接口的接觸良好。

4.交換機

交換機主要完成電（光）信號轉發(fā)工作，為接入數(shù)據口的網絡節(jié)點提供獨享的信號通路。

按照其轉發(fā)性能指標區(qū)分，交換機可分為百兆、千兆、萬兆交換機。百兆交換機目前已經逐漸被淘汰，萬兆交換機由于價格昂貴，一般布設于網絡核心層。當前機房建設中優(yōu)先選擇千兆交換機。

按照工作原理區(qū)分目前在機房中使用的主要有二層交換機和三層交換機。

（1）二層交換機

二層交換機是以數(shù)據幀為處理對象，工作在OSI第二層數(shù)據鏈路層的網絡設備。在工作過程中，可以抓取或分析數(shù)據包內的MAC地址，通過建立地址數(shù)據表，完成數(shù)據的交換。二代交換機由于數(shù)據部線較寬，且不會對網絡中的廣播包進行約束，因此可以很好地完成同傳數(shù)據轉發(fā)。

采用二層交換機無需進行參數(shù)配置，無技術門檻，完成網絡同傳出現(xiàn)問題概率較低，只要能達到千兆網卡、超五類或六類線、千兆交換機，完成發(fā)射端100G的數(shù)據對50臺接收端的數(shù)據傳輸，約需耗時15至20分鐘。因此，如機房網絡結構簡單且無路由功能需求，推薦在機房中選用二層交換機。

（2）三層交換機

三層以太網交換機是以數(shù)據包為處理對象，工作在第三層網絡層的網絡設備。三層交換機的主要功能除了具備二層交換機具備的數(shù)據轉發(fā)功能外還具備跨網段的路由功能。三層交換機可以為局域網中劃分的多網段進行跨網段的數(shù)據轉發(fā)服務，從而減少了對路由的依賴，避免了一個網絡故障節(jié)點影響整個網絡數(shù)據的轉發(fā)。因此，學生機房應優(yōu)先選擇安裝三層交換機。三層交換機的內部程序配置有一定的技術要求，不恰當或者錯誤的配置會導致同傳過程出現(xiàn)各類故障。以某品牌的三層交換機為例，對可能出現(xiàn)的錯誤配置問題進行逐一檢查。

①查看交換機工作狀態(tài)。首先通過telnet終端連接到該三層交換機，進入全局配置模式后，執(zhí)行show interface status命令，對各端口工作狀態(tài)進行查看，確保每個端口正常連接（status up），工作模式為全雙工（duplex full），速度匹配正常（1000M）（如圖2）。

此處需重點檢查SPEED和DUPLEX兩項，如果交換機支持千兆，一定要通過執(zhí)行（config-if）#speed 1000命令把速度項設置成1000M，達到最大的傳輸效率。

②關閉風暴抑制功能。網絡同傳實現(xiàn)的工作原理是發(fā)射端在局域網內以廣播報文洪泛的方式，通過數(shù)據廣播的形式對各接收端進行數(shù)據發(fā)送。三層交換機出于對可能出現(xiàn)網絡風暴的安全考慮，均具備網絡風暴抑制功能，該抑制功能開啟會對網絡同傳過程產生較大影響。

因此，需要通過執(zhí)行（config-if）#no storm-control broadcast、（config-if）#no storm-control multicast、（config-if）#no storm-control unicast命令，關閉三層交換機中的廣播、組播、單播的抑制功能（如圖3）。

③調整緩沖區(qū)工作方式。交換機緩沖區(qū)是用來協(xié)調各類網絡設備間的速度匹配問題，一些突發(fā)數(shù)據可以暫存在緩沖區(qū)內。過大的數(shù)據量會撐滿整個緩沖區(qū)造成數(shù)據包丟失現(xiàn)象，尤其是當網絡中出現(xiàn)大批廣播包時，丟包現(xiàn)象更為嚴重。單個交換機緩沖區(qū)大小是固定的，因此，選擇合適的緩沖區(qū)管理方式是解決此類問題的關鍵。

例如，某校新建的學生機房在網絡同傳中，出現(xiàn)數(shù)據傳輸極慢、部分接收端無法連接發(fā)射端、接收端頻繁掉線等問題。在排除同傳系統(tǒng)（聯(lián)想EDU）、網線（超五類線）、計算機硬件（新購）等問題后，技術人員首先更換了一臺同品牌的二層千兆交換機，同傳順利完成，且速度達到設計標準。因此，將解決問題的關鍵放在三層交換機的配置上。

通過TELNET進入交換機配置界面，查看發(fā)射端接口的運行狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)大部分數(shù)據包被丟棄（dropped），交換機緩存區(qū)全部撐滿（no buffer）。該三層交換機交換容量達到156G，因此排除交換機性能不足的問題，問題進一步集中到交換機緩存區(qū)的工作方式調整。

經查找該品牌交換機的技術配置資料，發(fā)現(xiàn)該交換機的緩沖區(qū)有流控方式（FC）和服務質量方式（QOS）兩種。當啟用流控方式時，緩沖區(qū)被均分給各數(shù)據端口，各端口分得的緩沖區(qū)較小。網絡同傳過程中發(fā)出的大量的廣播數(shù)據包會快速撐滿緩沖區(qū)，造成數(shù)據丟包;一旦網絡中出現(xiàn)丟包現(xiàn)象，各數(shù)據接口只能通過降速來應對緩沖區(qū)溢出的問題，造成超出緩沖區(qū)的數(shù)據包新的丟失，如此形成惡性循環(huán)。當啟用服務質量方式時，各端口將共享整個緩沖區(qū)資源，緩沖區(qū)資源相對增大，可以容納更多的數(shù)據包，保證數(shù)據的傳輸質量。

查閱資料后，通過telnet登錄該交換機后，進入配置模式，首先執(zhí)行（config）show buffer management，發(fā)現(xiàn)該交換機緩存工作方式為FC，繼續(xù)執(zhí)行如下命令（config）buffer management qos，變更緩存區(qū)工作方式（如上頁圖4）。

通過變更緩沖區(qū)工作方式為QOS，使整個緩沖區(qū)為各端口共享，解決了緩沖區(qū)容量不足的問題，避免了網絡同傳中大批廣播數(shù)據包被丟棄的問題。經過此次配置調整，同傳工作順利完成。

● 結語

網絡同傳的順利進行，有利于各機房管理員高速、有效、安全地配置與管理機房。在機房建設方案設計階段，機房管理員應深度參與技術方案設計，關注計算機、交換機、同傳系統(tǒng)、網線的選擇，在達到要求的技術參數(shù)的同時盡可能選擇成熟穩(wěn)定的產品;在施工階段應嚴把施工質量關，保證施工規(guī)范有序的進行，減少問題隱患。當同傳過程中遇到問題時，應冷靜分析，針對各故障節(jié)點逐一分析排除，有的放矢，進而提高機房管理工作的整體效率。

參考文獻：

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