Олифер В.Г., Олифер Н.А. - Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы (4-ое изд.) - 2010 - обработка (953099), страница 106
Текст из файла (страница 106)
Способы, которыми обеспечивается способность коммутатора поддерживать неблокирующий режим, могут быть разными. Необходимым требованием является умение процессора порта обрабатывать потоки кадров с максимальной для физического уровня этого порта скоростью. В главе 12 мы подсчитали, что максимальная производительность порта Егйегпег стандарта 1О Мбит/с равна 14 880 кадров в секунду. Это означает, что процессоры портов Е1Ьегпег стандарта 10 Мбит/с неблокирующего коммутатора должны поддерживать продвижение кадров со скоростью 14 880 кадров в секунду. Однако только адекватной производительности процессоров портов недостаточно для того, чтобы коммутатор был неблокирующим.
Необходимо, чтобы достаточной производительностью обладали все элементы архитектуры коммутатора, включая центральный процессор, общую память, шины, соединяющие отдельные модули между собой, саму архитектуру коммутатора (наиболее распространенные архитектуры коммутаторов мы рассмотрим позже).
В принципе, задача создания неблокирующего коммутатора аналогична задаче создания высокопроизводительного компьютера — в обоих случаях она решается комплексно: за счет соответствующей архитектуры объединения модулей в едином устройстве и адекватной производительности каждого отдельного модуля устройства. Борьба с перегрузками Даже в том случае, когда коммутатор является неблокирующим, нет гарантии того, что он во всех случаях справится с потоком кадров, направляемых на его порты. Неблокирующие коммутаторы тоже могут испытывать перегрузки и терять кадры из-за переполнения внутренних буферов. Причина перегрузок обычно кроется не в том, что коммутатору не хватает производительности для обслуживания потоков кадров, а в ограниченной пропускной способности отдельного выходного порта, которая определяется параметрами протокола.
Другим словами, какой бы производительностью коммутатор не обладал, всегда найдется такое распределение потоков кадров, которое приведет к перегрузке коммутатора из-за ограниченной производительности выходного порта коммутатора. Возникновение таких перегрузок является платой за отказ от применения алгоритма доступа к разделяемой среде, так как в дуплексном режиме работы портов теряется контроль за потоками кадров, направляемых конечными узлами в сеть.
В полудуплексном режиме, свойственном технологиям с разделяемой средой, поток кадров регулировался самим методом доступа к разделяемой среде. При переходе на дуплексный режим узлу разрешается отправлять кадры в коммутатор всегда, когда это ему нужно, поэтому в данном режиме коммутаторы сети могут сталкиваться с перегрузками, не имея при этом никаких средств апритормаживания» потока кадров. 421 Комм~тзторы Таким образом, если входной трафик неравномерно распределяется между выходными портами, легко представить ситуацию, когда на какой-либо выходной порт коммутатора будет направляться трафик с суммарной средней интенсивностью большей, чем протокольный максимум.
На рис. 13.13 показана как раз такая ситуация, когда на порт 3 коммутатора ЕгЬегпет направляется от портов 1, 2, 4 и 6 поток кадров размером в 64 байт с суммарной интенсивностью в 22 100 кадров в секунду. Вспомним, что максимальная скорость в кадрах в секунду для сегмента ЕГЬегпег составляет 14 880.
Естественно, что когда кадры поступают з буфер порта со скоростью 22 100 кадров в секунду, а уходят со скоростью 14 880 кадров в секунду, то внутренний буфер выходного порта начинает неуклонно заполняться необработанными кадрами. 22 100 кадргс 14880 кедр/с Рио. 13.13. Переполнение буфера порта из-зв несбалансированности графика В приведенном примере нетрудно подсчитать, что при размере буфера в 100 Кбайт полное мполнение буфера произойдет через 0,22 секунды после начала работы в таком интенсивном режиме.
Увеличение размера буфера до 1 Мбайт даст увеличение времени заполнения буфера до 2,2 секунды, что также неприемлемо. Проблему можно решить с помощью среЭств контроля перегрузки, которые были рассмотрены в главе 7. Как мы знаем, существуют различные средства контроля перегрузки: управление очередями в коммутаторах, обратная связь, резервирование пропускной способности. На освове этих средств можно создать эффективную систему поддержки показателей О08 лля графика разных классов.
В этом разделе мы рассмотрим механизм обратной свяаи, который был стандартизован ллл сетей Ебйегпес в марте 1997 как спецификация 1ЕЕЕ 802.3х. Механизм обратной связи 802.3х используется только в дуплексном режиме работы портов коммутатора. Этот механизм очень важен для коммутаторов локальных сетей, так как он позволяет сократить потери кадров из-за переполнения буферов независимо от того, обеспечивает сеть дифференцированную поддержку показателей О08 для разных типов трафика или же предоставляет базовый сервис по доставке с максимальными усилиями («по возможнасти»). Другие механизмы поддержания показателей Я08 рассматриваются в следующей главе. Спецификация 802,2х вводит новый подуровень в стеке протоколов ЕгЬегпес — подуровень управления уровня МАС, Он располагается над уровнем МАС и является необязательным (рнс.
13.14). Кадры этого подуровня могут использоваться в различных целях, но пока в стандартах ЕгЬегпег для них определена только одна задача — приостановка передачи кадров другими узлами на определенное время. 422 Глана 13. Коммутируемые сети Етвегпе1 Уровни модели 031 Рис. 13.14. Подуровень управления уровня МАС Кадр подуровня управления отличается от кадров пользовательских данных тем, что в поле типа всегда содержится шестнадцатеричное значение 88-08. Формат кадра подуровня управления рассчитан на универсальное применение, поэтому он достаточно сложен (рис.
13,15). Байты внутри кадра следуют сверку вниз 2 бейт (Минимальная длина ивар — 1б01 г' б байт Младший бит Старший бит Бит О Биты внутри кадра следуют слава направо Рис. 13.13. Формат квГазв подуровня управления В качестве адреса назначения можно указывать зарезервированное для этой цели значение группового адреса 01-80-С2-00-00-01. Это удобно, когда соседний узел также является 423 'коммутаторы коммутатором (так как порты коммутатора не имеют уникальных МАС-адресов).
Если сосед — конечный узел, можно также использовать уникальный МАС-адрес. В поле кода операции подуровня управления указывается шестнадцатеричный код 00-01, поскольку, как уже было отмечено, пока определена только одна операция подуровня управления — она называется РА(/ЕЕ (пауза) и имеет шестнадцатеричный код 00-01. В поле параметров подуровня управления указывается время, на которое узел, получивший такой код, должен прекратить передачу кадров узлу, отправившему кадр с операцией РАЛЕ. Время измеряется в 512 битовых интервалах конкретной реализации ЕгЬегпес, диапазон возможных вариантов приостановки равен 0-65535. Как видно из описания, этот механизм обратной связи относится к типу 2 в соответствии с классификацией, приведенной в главе 7.
Специфика его состоит в том, что в нем предусмотрена только одна операция — приостановка на определенное время. Обычно же е механизмах этого типа используются две операции — приостановка и возобновление передачи кадров. Проблема, иллюстрируемая рис, 13АЗ, может быть решена и другим способом: применезвеи так называемого магистрального, или восходящего (црйп1г), порта. Магистральные порты в коммутаторах ЕгЬегпес — это порты следующего уровня иерархии скорости по сравнению с портами, предназначенными для подключения пользователей. Например, если коммутатор имеет 12 портов ЕгЬегпес стандарта 10 Мбит/с, то магистральный порт золкен быть портом Разг ЕгЬегпец чтобы его скорость была достаточна для передачи до !0 потоков от входных портов. Обычно низкоскоростные порты коммутатора служат Хкз соединения с пользовательскими компьютерами, а магистральные порты — для подключения либо сервера, к которому обращаются пользователи, либо коммутатора более высокого уровня иерархии.
На ркс. 13.16 показан пример коммутатора, имеющего 24 порта стандарта Раз! ЕгЬегпег со скоростью 100 Мбит/с, к которым подключены пользовательские компьютеры, и один порт стандарта О!ИаЬ!г ЕгЬегпес со скоростью 1000 Мбит/с, к которому подключен сервер. При такой конфигурации коммутатора вероятность перегрузки портов существенно спивается по сравнению с вариантом, когда все порты поддерживают одинаковую скорость. Хотя возможность перегрузки по-прежнему существует, для этого необходимо, чтобы (юзее чем 10 пользователей одновременно обменивались с сервером данными со средней окоростью, близкой к максимальной скорости их соединений — а такое событие достаточно каиовероятно. Сервер Попьзоеетепьсиие компьютеры Рис.
13.16. Коммутатор Рабочей группы Из приведенного примера видно, что вероятность перегрузки портов коммутаторов зависит от рзспределения графика между его портами, кроме того, понятно, что даже при хорошем 424 Глава 13. Коммутируемые сети Еглегпег соответствии скорости портов наиболее вероятному распределению графика полностью исключить перегрузки невозможно.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
