Белоус К.С. ИУ5-99 (954031), страница 3
Текст из файла (страница 3)
MLT имеет три важных преимущества перед протоколом Spanning Tree:
-
Все каналы в MLT соединении используются для передачи данных, никакие порты не блокируются
-
Время восстановления MLT соединений равно долям секунды, против нескольких десятков секунд или даже минут у STP и RSTP
-
Нет нужды в сложной ручной настройке балансировки нагрузки, данные автоматически равномерно передаются через все каналы, входящие в MLT соединение.
Одной из проблем стандартного MLT (802.3ad) является то, что все каналы внутри MLT соединения должны заканчиваться внутри одного коммутатора. В результате этого ограничения, в случае отказа переключение потока данных с одного коммутатора на другой может быть осуществлено только с использованием такого протокола как Spanning Tree или с помощью протоколов маршрутизации уровня 3 (согласно модели OSI). Из-за этого, при использовании стандартного MLT, невозможно достичь времени восстановления сети в доли секунды при отказе коммутаторов, и поэтому обеспечение надежности сети в 99,999% так же почти невозможно.
Для решения этой проблемы и обеспечения времени восстановления в доли секунды после отказа коммутатора, компания Nortel Networks разработала технологию Split MLT, которая позволяет одной стороне каналов внутри многоканальных соединений заканчиваться на разных коммутаторах. Огромным преимуществом технологии SMLT является то, что она совместима с многоканальными протоколами других производителей. Таким образом, пользователи могут легко использовать самые различные пограничные коммутаторы или коммутаторы доступа, не теряя преимуществ, которые дает использование SMLT в ядре сети.
Проектирование отказоустойчивости на сетевом уровне
Протоколы маршрутизации, такие как RIP, OSPF, BGP и т.д. по своей сути являются протоколами обеспечения отказоустойчивости, они обеспечивают передачу данных по лучшему (оптимальному) маршруту, и в случае отказа на этом маршруте переключаются на альтернативный. Для оптимизации работы сети на уровне 3 (согласно модели OSI) возможно использование таких протоколов как Equal Cost Multi-Path (ECMP) и Virtual Router Redundancy Protocol (VRRP), которые обеспечивают балансировку нагрузки между несколькими маршрутами в сети и гарантируют очень быстрое время восстановления в случае аварий.
-
RAID массивы
Наиболее очевидным вариантом повышения отказоустойчивости является использование RAID – массивов, детально рассмотрим используемый по заданию RAID-10.
RAID 10 формируется как двухуровневая иерархия различных типов RAID. Нижний слой составляют зеркальные пары RAID 1, которые в свою очередь объединяются в массив RAID 0. Результат – комбинированный уровень RAID 1+0 или RAID 10. Каждый жесткий диск массива RAID 10 входит в одну из зеркальных пар (их количество – от двух до восьми – обозначим как M), поэтому общее количество жестких дисков массива N = 2 ∙ M всегда четное.
Отметим самые характерные особенности RАID 10. Этот уровень не требует каких-либо математических вычислений контрольных сумм на любой стадии его построения или работы. По этой причине ему не свойственна существенная деградация производительности, проявляющаяся в RAID 5 при отказе одного из дисков.
RAID 10 предполагает, что если диск в любом задействованном зеркальном комплекте откажет, то его содержимое может быть получено с оставшегося диска зеркальной пары. Таким образом, если массив RAID 10 подвергнется максимальному количеству отказов дисков, которое он может перенести, он преобразится в массив RAID 0 из M дисков, не имеющий надежности, но зато очень быстрый.
Массив RAID 10 в нормальном режиме работы позволяет повысить производительность операций чтения за счет параллельного доступа к множественным дискам. По этому показателю он становится равен скорости уровня RAID 0 из N дисков! Например, массив из четырех дисков позволяет считывать последовательность четырех блоков записанных данных одновременно со всех четырех дисков – по одному блоку с каждого диска.
RAID 10 обычно применяется там, где требуется высокий уровень избыточности. Способность обеспечивать сохранность данных в случаях множественных отказов жестких дисков – фундаментальное качество RAID 10. На практике максимальное количество отказавших дисков может достигать M = N / 2.
Подсчитаем количество комбинаций отказавших дисков, при которых RAID 10 останется работоспособным. Число таких вариантов равно 3M – 1.
Рис. 9. Схема RAID-10
Нынешние контроллеры используют этот режим по умолчанию для RAID 1+0. То есть, один диск основной, второй — зеркало, считывание данных производится с них поочередно. Сейчас можно считать, что RAID 10 и RAID 1+0 — это просто разное название одного и того же метода зеркалирования дисков. Утверждение, что RAID 10 является самым надёжным вариантом для хранения данных, ошибочно, т.к., несмотря на то, что для данного уровня RAID возможно сохранение целостности данных при выходе из строя половины дисков, необратимое разрушение массива происходит при выходе из строя уже двух дисков, если они находятся в одной зеркальной паре.
Количество дисков в составе дисковой системы равно ( )
В формализованной схеме анализа работы дисковой системы основной и дублирующий его диск соединены параллельно, а все такие пары дисков соединены последовательно.
n=3
N=2n=6
M=n
В данном случае получим: P=(1-(1-0,8)2 )2 = 0.9216
Рассмотрим и другие RAID-массивы:
RAID-0 Количество дисков в составе дисковой системы равно ( )
В формализованной схеме анализа работы дисковой системы все диски соединены последовательно.
RAID-1 Количество дисков в составе дисковой системы равно ( )
В формализованной схеме анализа работы дисковой системы основной и дублирующий его диск соединены параллельно, а все такие пары дисков соединены последовательно.
RAID-3 или RAID-5 Количество дисков в составе дисковой системы равно ( )
В формализованной схеме для анализа работы дисковой системы вводится понятия модуля. Каждый модуль – это любой один диск, который соединяется параллельно со всеми остальными дисками. Количество таких модулей равно количеству дисков в составе дисковой системы, т.е. ( ).
Все модули в формализованной схеме соединены последовательно
RAID-6 Количество дисков в составе дисковой системы равно ( )
В формализованной схеме для анализа работы дисковой системы вводится понятия модуля. Каждый модуль состоит из двух подмодулей. Первый подмодуль-это любые два диска, которые соединяются параллельно. Соответствующий ему второй подмодуль – это все оставшиеся диски, которые соединяются последовательно друг с другом. Подмодули, входящие в состав одного модуля, соединяются параллельно друг с другом.
Все модули, входящие в состав одной формализованной схемы, соединяются последовательно друг с другом.
Количество таких модулей равно числу сочетаний из ( )
дисков по два диска.
RAID-10 Количество дисков в составе дисковой системы равно ( )
В формализованной схеме анализа работы дисковой системы основной и дублирующий его диск соединены параллельно, а все такие пары дисков соединены последовательно.
RAID-15 Количество дисков в составе дисковой системы равно
В формализованной схеме для анализа работы дисковой системы вводится понятия модуля. Каждый модуль состоит из двух основных и двух дублирующих их дисков, которые соединены параллельно. Все модули, входящие в состав одной формализованной схемы, соединяются последовательно друг с другом.
Количество таких модулей равно числу сочетаний из ( )
дисков по два диска.
-
Рекомендации по модернизации сети.
В текущей конфигурации оборудования можно предпринять следующие изменения для повышения качества работы сети без изменения кабельной системы:
1) Заменить оборудование 10Base-T на оборудование 100Base-T
2) Коммутация в сетях Token Ring обеспечивает передачу пакетов между отдельными «кольцами», каждое из которых подключается к выделенному порту коммутатора. Высокопроизводительная шина коммутатора Multinet обеспечивает внутреннюю скорость передачи данных до 1,28 Гбит/с, делая пересылку пакетов из одного «кольца» в другое практически мгновенной. Тем самым достигается существенный выигрыш в скорости по сравнению с использованием традиционного протокола маршрутизации (Source Route Bridging), разработанного фирмой IBM. Кроме того, использование коммутатора Multinet позволяет администратору ЛВС устанавливать режим приоритетной «доставки» определенных пакетов, что очень важно для приложений, «чувствительных» к задержкам при получении информации, например, для систем видеоконференцсвязи или передачи звука.
-
Рекомендации по реорганизации сети.
При сохранении общей архитектуры филиалов можно предпринять следующие изменения для повышения качества работы сети:
-
Заменить оборудование, использующее стандарт Token Ring на оборудование, использующее стандарт 100 VG AnyLAN или 100BaseT4, что позволит увеличить скорость передачи в данных сегментах сети.
-
Изменить архитектуру сети Главного офиса: подключить маршрутизатор к коммутатору (по аналогии с офисом один), что позволит увеличить быстродействие сети.
-
Выбор источников бесперебойного питания
Также в целях повышения отказоустойчивости рекомендуется использование ИБП.
Рассмотрим 3 ИБП различных типов:
-
Sola 600E фирмы «Best Power»;
-
Back-UPS AVR 800VA фирмы «APC»;
-
Smart-UPS 1000 фирмы «APC».
Выберем из них наиболее подходящий.
Для начала приведем их общие характеристики в таблице 1.
Выбор ИБП
Таблица 1. Общие характеристики ИБП
Характеристики ИБП | Значения характеристик ИБП | ||
Наименование | Sola | Back UPS | Smart UPS |
Фирма производитель | Best Power (Sola 600E) | APC (Back-UPS AVR 800VA) | APC (Smart-UPS 1000) |
Тип ИБП | ON LINE | OFF LINE | LINE NTERACTIVE |
Номинальное напряжение | 225-226 В | 230 В | 230 В |
Входная частота | 50 ± 1 Гц | 50/60 Гц +/- 3 Гц (автоподстройка) | |
Диапазон входного напряжения без перехода питания сервера от аккумулятора ИБП | 175-295 В | 119-280 В | 174 - 286 В |
Выходная мощность ИБП | 500 ВА | 800 ВА | 1000 ВА |
КПД ИБП | > 0,8 | 0,9 ¸ 0,95 | 0,9 |
Время переключения ИБП в режим автономного питания | » 0 | 5 ¸ 30 мсек | 2 ¸ 5 мсек |
Время поддержки напряжения питания от аккумулятора | 6 ¸ 10 мин | 75 минут | 20.1 мин |
Максимальное время заряда батареи ИБП до 90% мощности | 6 часов | 8 часов | 4 ч |
Пик фактор ИБП | 3-1 | | |
Коммуникационный интерфейс | - RS-232 | USB | DB-9 RS-232, разъем Smart-Slot |
Недостатки | - Низкий КПД - Высокая стоимость | - Высокое время переключения - Малый размер окна - слабая защита от помех эл. питания | - Возможна прямоугольная форма выходного напряжения - наличие времени переключения |
Выберем из них наиболее подходящий, опираясь на значения параметров, указанных в таблице 1. Нормируем эти значения.