Олифер В.Г., Олифер Н.А. - Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы (4-ое изд.) - 2010 - обработка (953099), страница 105
Текст из файла (страница 105)
Если же порт занят, то, как и в любом устройстве с коммутацией каналов, матрица в соединении отказывает. В этом случае кадр полностью буферизуется процессором входного порта, после чего процессор ожидает освобождения выходного порта и образования коммутационной матрицей нужного пути. 5. После того как нужный путь установлен, в него направляются буферизованные байты кадра, которые принимаются процессором выходного порта. Как только процессор выходного порта получает доступ к подключенному к нему сегменту ЕгЬегпег по алгоритму СБМА/СР', байты кадра сразу же начинают передаваться в сеть. Процессор входного порта постоянно хранит несколько байтов принимаемого кадра в своем буфере, что позволяет ему независимо и асинхронно принимать и передавать байты кадра (рис.!3.9). Рно.
т З.й. Передача кадра через коммутационную матрицу Описанный пособ передачи кадра без его полной буферизации получил название коммутации чна лету» (оп-сйе-йу), или «напролет» (сцг-г(ггопй(т). Этот способ представляет ' Во время появления коммутатора Ка(рава основнмм режимом работы сегментов бмл режим раз- деленна среды. Глава 13. Коммутируемые сети Егпегпе! собой, по сути, конвейерную обработку кадра, когда частично совмещаются во времени несколько этапов его передачи.
1. Прием первых байтов кадра процессором входного порта, включая прием байтов адреса назначения. 2. Поиск адреса назначения в адресной таблице коммутатора (в каше процессора илн в общей таблице системного модуля). 3. Коммутация матрицы. 4. Прием остальных байтов кадра процессором входного порта. 5. Прием байтов кадра (включая первые) процессором выходного порта через коммута- ционную матрицу. 6. Получение доступа к среде процессором выходного порта. 7. Передача байтов кадра процессором выходного порта в сеть. На рис. !3.10 подставлены два режима обработки кадрю режим коммутации «на лету» с частичным совмещением во времени нескольких этапов и режим полной буферизации кадра с последовательным выполнением всех этапов. (Заметим, что этапы 2 и 3 совмесппь во времени нельзя, так как без знания номера выходного порта операция коммутации матрицы не имеет смысла.) 1 + 4 2 б Рис.
13.10. Экономия времени при конвейерной обработке кадра: а — конвейерная обработка, б — обычная обработка с полной буд»еризацией Как показывает схема, экономия от конвейеризации получается ощутимой. Однако главной причиной повышения произзодитвльносп«сети япи использовании комм!1тавзйй является пиэвллельная обработка нескольких кадров. Этот эффект иллюстрирует рис.! 3.11, на котором показана идеальная в отношении производительности ситуация, когда четыре порта из восьми передают данные с максимальной для ппотокола Егпегпег скоростью в 10 Мбит/с. Причем они передают эти данные на 417 Коммутаторы остальные четыре порта коммутатора не конфликтуя: потоки данных между узлами сети распределились так, что для каждого принимающего кадры порта есть свой выходной порт. Если коммутатор успевает обрабатывать входной график при максимальной интенсивности поступления кадров на входные порты, то общая производительность коммутатора в приведенном примере составит 4 х 10 - 40 Мбит/с, а при обобщении примера для У портов— (лг/2) х 10 Мбит/с.
В таком случае говорят, что коммутатор предоставляет каждой слилпуги ики сегменту, подкмоченному к его портам, выделенную пропускную способность протокола, ® — Ое — потоки кадров мемду компьютерами Рис. 13.11. Параллельное передача кадров коммутатором Естественно, что в сети не всегда складывается описанная ситуация.
Если двум станциям, например станциям, подключенным к портам 3 и 4, одновременно нужно записывать данные на один и тот же сервер, подключенный к порту 8, то коммутатор не сможет выделить каждой станции по 10 Мбит/с, так как порт 8 не в состоянии передавать данные со скоростью 20 Мбит/с.
Кадры станций будут ожидать во внутренних очередях входных портов 3 и 4, когда освободится порт 8 для передачи очередного кадра. Очевидно, хорошим решением для такого распределения потоков данных было бы подключение сервера к более высокоскоростному порту, например Еазг Е1Ьегпес или 018аас ЕгЬегпен Дуплексный режим работы Технология коммутации сама по себе не имеет непосредственного отношения к методу доступа к среде, который используется портами коммутатора. При подключении к порту коммутатора сегмента представляющего собой разделяемую среду, данный порт, как и все остальные узлы такого сегмента, должен поддерживать полудуплексный режим.
Однако когда к каждому порту коммутатора подключен не сегмент, а только один компьютер, причем по двум физически раздельным каналам, как зто происходит почти во . мех стандартах Е1Ьегпес, кроме коаксиальных версий ЕсЬегпег, ситуация становится не такой однозначной. Порт может работать как в обычном полудуплексном режиме, так явдуплексном. 41В Глава 13. Коммутируемые сети ЕщегпеГ В полудуплексном режмме работы порт коммутатора по-прежнему распознает коллизии.
Доменом коллизий в этом случае является участок сети, включающий передатчик коммутатора, приемник коммутатора, передатчик сетевого адаптера компьютера, приемник сетевого адаптера компьютера и две витые пары, соединяющие передатчики с приемниками. Коллизия возникает, когда передатчики порта коммутатора и сетевого адаптера одновременно или почти одновременно начинают передачу своих кадров.
В дуплексном режиме одновременная передача данных передатчиком порта коммутатора и сетевого адаптера коллизией не считается. В принципе, это достаточно естественный режим работы для отдельных дуплексных каналов передачи данных, и он всегда использовался в протоколах глобальных сетей. При дуплексной связи порты Егйегпег стандарта 10 Мбит/с могут передавать данные со скоростью 20 Мбит/с — по 10 Мбит/с в каждом направлении. Уже первые коммутаторы Ка1рапа поддерживали оба режима работы своих портов, позволяя использовать коммутаторы для объединения сегментов разделяемой среды, как делали их предшественники-мосты, и в то же время позволяя удваивать скорость обмена данными на предназначенных для связи между коммутаторами портах за счет работы этих портов в дуплексном режиме.
Долгое время коммутаторы ЕгЬегпег сосуществовали в локальных сетях с концентраторами ЕгЬегпег: на концентраторах строились нижние уровни сети здания, такие как сети рабочих групп и отделов, а коммутаторы служили для объединения этих сегментов в общую сеть. Постепенно коммутаторы стали применяться и на нижних этажах, вытесняя концентраторы, так как цены коммутаторов постоянно снижались, а их производительность росла (за счет поддержки не только технологии ЕгЬегпег со скоростью 10 Мбит/с, но и всех последующих более скоростных версий этой технологии, то есть Газг ЕгЬегпег со скоростью 100 Мбит/с, 01йаЫг ЕгЬегпес со скоростью 1 Гбит/с и 10С ЕгЬегпес со скоростью 10 Гбит/с).
Этот процесс завершился вытеснением концентраторов Ецйегпет и переходом к полностью коммутируемым сетям, пример такой сети показан на рис. 13.12. МАС-С МАС-С Рис. 13. 12. Полностью коммутируемая сеть ЕпюгпеГ 419 Кениуюгоры В полностью коммутируемой сети ЕсЬегпег все порты работают в дуплексном режиме, з продвижение кадров осуществляется на основе МАС-адресов.
Прн рззработке технологий Еазг ЕгЬегпег и ЯудЬй Егйегпег дуплексный режим стал одним аз двух полноправных стандартных режимов работы узлов сети. Однако уже практика приненення первых коммутаторов с портами СщаЬй ЕгЬегпег показала, что они практически згегда применяются в дуплексном режиме для взаимодействия с другими коммутаторами илн высокоскоростными сетевыми адаптерами.
Поэтому при разработке стандарта!ОС Егйегоег его разработчики не стали создавать версию для работы в полудуплексном режи- не, окончательно закрепив уход разделяемой среды из технологии Егйегпек Неблокирующие коммутаторы Кзх уже отмечалось, высокая производительность является одним из главных достоинств коннугаторов. С понятием производительности тесно связано понятие неблокирующего коммутатора.
Когда говорят, что коммутатор может поддерживать усюойчиеый неблокирующий релсим (ибомы, то имеют в виду, что коммутатор передает кадры со скоростью их поступления атечение произвольного промежутка времени. Для поддержания подобного режима нужво таким образом распределить потоки кадров по выходным портам, чтобы, во-первых, порты справлялись с нагрузкой, во-вторых, коммутатор мог всегда в среднем передать на юподы столько кадров, сколько их поступило на входы. Если же входной поток кадров (просуммнрованный по всем портам) в среднем будет превышать выходной поток кадров (паже просуммированный по всем портам), то кадры будут накапливаться в буферной пшятн коммутатора и при переполнении просто отбрасываться.
йвй)йддй(кквйй(г Вот/йчввф(йзнйбфйм(ййВ(йвУЩЩ(даййфабйзвйфвйй(ВЗРВРв)й(ййвУВ(йгфчдай (илга„' ', ' " ' ' ' ВВьуруойг)(у' 1 . й)уф ж$;.- Вагон соотношении под производительностью коммутатора в целом понимается его споибвость продвигать определенное количество кадров, принимаемых от приемников всех вв портов, на передатчики всех его портов. Всунмарной производительности портов каждый проходящий кадр учитывается дважлы, ак входящий и как выходящий, а так как в устойчивом режиме входной трафик равен вымднону, то минимально достаточная производительность коммутатора для поддержки не6юхвруюшего режяма равна половине суммарной производительности портов. Если порт, марвнер, стандарта Ебйегпег со скоростью 10 Мбит/с работает в полудуплексном режиме, а производительность порта С; равна 1О Мбит/с, а если в дуплексном — 20 Мбит/с.
Иногда говорят, что коммутатор поддерживает мгновенный неблокирующий режим. Это вшчает, что он может принимать и обрабатывать кадры от всех своих портов на максиазьвой скорости протокола независимо от того, обеспечиваются ли условия устойчивого 420 Глава 13. Коммутируемые сети Е1ьепм1 равновесия между входным и выходным трафиком. Правда, обработка некоторых кадров при этом может быть неполной — при занятости выходного порта кадр помещается в буфер коммутатора. Для поддержки мгновенного неблокирующего режима коммутатор должен обладать большей собственной производительностью, а именно она должна быть равна суммарной производительности его портов: Сь - ХСр,. Приведенные соотношения справедливы для портов с любыми скоростями, то есть портов стандартов Егйегпес со скоростью 10 Мбит/с, Еазг ЕгЬегпег, СййаЫг Егйегпег и 10С Е1ЬегпеС.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
