IT组织正在努力应对两个相反的挑战:为日益分布式的工作人员提供高水平的应用程序性能，以及整合昂贵的基础设施来简化管理、改进数据保护和控制成本。将不断增长的远程工作人员与它希望部署基础设施的位置分开的是广域网(WAN)，广域网会带来巨大的延迟、包丢失、拥塞和带宽限制，所有这些都会妨碍用户以高性能方式与应用程序交互的能力。
Cisco Wide Area Application Services (WAAS)是一种解决方案，旨在弥合WAN环境中应用程序性能和基础设施整合之间的鸿沟。通过在多个层次上采用健壮的优化，Cisco WAAS能够确保对远程应用程序基础设施的高性能访问，包括文件服务、电子邮件、内部网、门户应用程序和数据保护。通过减轻WAN的性能限制因素，Cisco WAAS不仅提高了性能，而且使IT组织能够更好地巩固分布式基础设施，以更好地控制成本，并确保在数据保护和遵从性方面处于更有利的地位。
这本书的目的是深入讨论Cisco WAAS解决方案，包括如何设计和部署Cisco WAAS解决方案的彻底检查。本章介绍了广域网所造成的性能障碍，以及对思科WAAS的技术介绍。本章还检查了思科WAAS的软件架构，并概述了每个基本的优化组件如何克服这些应用程序性能障碍。本章最后讨论了Cisco WAAS如何适合于基于网络的优化技术架构，以及这些技术如何与Cisco WAAS一起部署，以提供一个整体解决方案来提高WAN上的应用程序性能。
了解应用性能障碍
在研究Cisco WAAS如何克服广域网中的网络条件造成的性能挑战之前，了解广域网中的这些条件如何影响应用程序的性能是很重要的。与十年前相比，今天的应用程序变得越来越健壮和复杂，预计这一趋势将继续下去。许多企业应用程序是多层的，有一个表示层(通常由web服务组成)，表示层依次访问服务器的应用程序层，应用程序层与数据库层(通常称为n层体系结构)交互。这些不同的层通常使用中间件相互交互，中间件是一个子系统，连接不同的软件组件或体系结构。在撰写本文时，目前使用的大多数应用程序都是客户机/服务器，只涉及服务器端的一层(例如，一个简单的文件服务器)。然而，n层应用程序基础结构正变得越来越流行。
第4层到第7层
服务器应用程序实例，无论是单层或n层，主要与在开放系统互连（OSI）模型的应用层用户应用程序实例进行交互。在该层，应用层控制和数据消息被交换以执行基于业务过程或事务的功能被执行。例如，用户可以“GET”存储在使用HTTP的网络服务器上的对象。在这一层的相互作用是复杂的，因为这可以在专有协议或甚至是基于标准的协议来执行可以在数百或数千是字面上操作的数量。在给定的一对节点的应用层之间存在的服务器应用程序实例和用户应用程序实例，这也增加了复杂性和性能约束之间的层的分层结构。
例如，要在应用程序实例之间传输的数据可能通过共享(和预先协商的)表示层传递。这一层可能存在，也可能不存在，这取决于应用程序，因为许多应用程序都有关于数据表示的内置语义。这一层负责确保数据符合特定的结构，如ASCII或可扩展标记语言(XML)。
从表示层，数据可能被交付到会话层，会话层负责在两个端点之间建立覆盖会话。会话层协议为应用程序提供了管理检查点和恢复原子上层协议(ULP)交换的能力，与原始段的传输(由传输控制协议提供，稍后讨论)相比，后者发生在事务层或过程层。与表示层类似，许多应用程序可能具有围绕会话管理的内置语义，并且可能不使用离散的会话层。然而，一些应用程序，通常是那些使用远程过程调用(RPC)的应用程序，确实需要一个离散的会话层。
无论要在用户应用程序实例和服务器应用程序实例之间交换的数据是否需要使用表示层或会话层，跨网络传输的数据都将由传输协议处理。传输协议主要负责数据多路传输——也就是说，确保由节点传输的数据能够被接收节点上的适当应用程序处理。常用的传输层协议包括传输控制协议(TCP)、用户数据报协议(UDP)和流控制传输协议(SCTP)。传输协议通常负责提供有保障的传输和适应不断变化的网络条件，如带宽变化或拥塞。一些传输协议，如UDP，不提供这样的功能。利用UDP的应用程序要么实现它们自己的有保证的交付或拥塞控制方法，要么这些功能对应用程序来说根本不需要。
前面提到的组件(包括传输、会话、表示和应用程序层)表示一组服务，这些服务规定了如何在不同的节点之间交换应用程序数据。这些组件通常称为第4层到第7层服务，或L4-7服务，或应用程序网络服务(ANS)。L4-7服务依赖于较低层(包括网络层、数据链路层和物理层)提供的包路由和转发服务，在通信的节点之间移动网络数据包中的应用数据段。除了距离和光速造成的网络延迟外，L4-7服务通常会给应用程序的性能带来最大的操作延迟。这是由于大量的处理必须发生移动数据的缓冲区(传输层),节点之间保持长寿的会话(会话层),确保数据符合表示需求(表示层)和交换应用程序控制和数据消息根据正在执行的任务(应用层)。
图1-1节目L4-7礼物应用程序的性能如何挑战的例子。
L4-7性能挑战
造成L4-7性能挑战一般可分为以下几类：延迟，带宽低效率和吞吐量。这些在以下三个部分检查。
延迟
L4-7延迟是由四个层涉及的添加的延迟组件的顶点：应用，演示文稿，会话和运输。考虑到表现层，会话层和传输层的延迟通常较低，而且对整体性能的影响最小，这部分的重点是在应用层发生延迟。应当注意的是，虽然显著，通过L4-7处理在节点本身添加的等待时间相比，延迟通常是最小的网络本身中发现的，并且比应用层对性能的影响远不如由协议数落在延迟引起高延迟网络。
应用层延迟被定义为应用程序协议的操作延迟，通常在应用程序或协议具有“发送和等待”类型的行为时显示。当使用通用Internet文件系统(CIFS)协议访问文件服务器上的文件时，可以观察到应用程序层延迟的一个例子，该协议在使用Windows客户机和Windows服务器或Windows客户机正在访问的网络附加存储(NAS)设备的环境中占主要地位。在这种情况下，客户端和服务器必须在向用户发送任何数据之前交换一系列“管理”消息。
例如，客户端必须首先建立到服务器的会话，该会话的建立涉及到针对诸如域控制器之类的权威验证用户的真实性。然后，客户端必须建立到特定共享(或命名管道)的连接，这需要检查客户端授权。用户经过身份验证和授权后，将交换一系列消息以遍历目录结构并收集元数据。在识别文件之后，必须串行发送一系列锁请求(基于文件类型)，然后可以在用户和服务器之间交换文件I/O请求(如读、写或查找)。这些消息中的每一条都要求在网络上交换少量的数据，从而导致操作延迟，这种延迟在局域网环境中可能不会被注意到，但在WAN上操作时则非常重要。
图1-2展示一个示例，说明在WAN环境中仅应用程序层延迟就会严重影响用户感知的响应时间和总体性能。在本例中，单向延迟为100毫秒，导致在600毫秒的时间内只交换了3 KB的数据。
应当指出的是，虽然呈现，会话层和传输层确实增加延迟，但对比于应用层的延迟通常可以忽略不计。还应当指出的是，传输层性能本身是通常受网络中的感知延迟的量由于与减轻透射窗和其他因素相关联的缓慢。网络延迟对应用性能的影响在下一节中，检查“网络基础设施。”
对延迟敏感的应用实例
带宽效率低下
在数据传输的领域加上应用层低效缺乏可用的网络带宽（在部分中讨论，“网络基础设施”）创建应用程序的性能障碍。这种性能屏障是清单当应用程序是在信息被两个通信节点之间交换的方式效率很低。举例来说，假设十个用户是在由T1（1.544 Mbps）的方式连接到企业园区网络的远程办公。如果这些用户使用的电子邮件服务器（例如Microsoft Exchange）的企业园区网络中，并用1-MB附件的电子邮件消息被发送到每个用户的，需要被传送的电子邮件消息一次为每个用户或十倍。这样的情景可以大量拥塞的企业广域网，和相似之处可以在许多不同的应用中找到：
多个用户通过WAN多次下载冗余的电子邮件附件
存储在遥远的文件服务器在同一文件的多个副本被多个用户访问通过广域网
存储在远程内部网门户或由多个用户通过WAN访问的应用程序服务器上的相同web对象的多个副本
在许多情况下，远程办公用户使用的所有应用程序访问的对象中包含的数据很可能包含大量冗余。例如，一个用户可以通过公司WAN向另一个用户发送电子邮件附件，而另一个用户可以通过WAN使用文件服务器协议访问相同的文件(或该文件的不同版本)。包网络本身一直独立于应用程序网络，这意味着在整个公司网络中路由信息时，通常不会考虑、检查或利用数据的特征。