Агрегирование линий связи в локальных сетях

Агрегирование линий связи в локальных сетях

Транки и логические каналы

Агрегирование линий связи (физических каналов) между двумя коммуникационными устройствами в один логический канал является еще одной формой использования из­ быточных альтернативных связей в локальных сетях.

При отказе одной из составляющих агрегированного логического канала, который часто называют транком, трафик распределяется между оставшимися линиями. На рис. 14.5 примером такой ситуации является транк 2, в котором один из физических каналов (центральный) отказал, так что все кадры передаются по оставшимся двум каналам. Этот пример демонстрирует повышение надежности при агрегировании.

п п п п

Рис. 14.5. Агрегирование физических каналов

Покажем теперь, как агрегирование линий связи повышает производительность сети. Так, на рисунке коммутаторы 1 и 3 соединены тремя параллельными линиями связи, что втри раза повышаем производительность этого участка сети по сравнению со стандартным вариантом топологии дерева, которая не допускает таких параллельных связей. Повыше­ ние производительности связи между коммутаторами путем агрегирования линий связи в некоторых случаях является более эффективным, чем замена единственной линии связи болеескоростной. Например, несмотря на то что семейство Ethernet предлагает широкий

былпринят. При наличии параллельных каналов такой кадр будет «размножен» в количе­ стве, равном количеству каналов —в приведенном примере коммутатор 2 примет четыре копии оригинального кадра.

МАС7

А

МАС1->Р11 МАС2-+Р11 МАС9-+Р24 МАСЗ-+Р12 МАС4-+Р15 МАС5->Р16 МАС6->Р12 МАС7->Р17 МАС8-+Р18 МАС9->?

MAC10-*? МАС11 ->?

Рис. 14.6. Размножение пакетов с неизученным адресом при наличии параллельных каналов между коммутаторами

Приэтом происходит еще и зацикливание кадров —они будут постоянно циркулировать между двумя коммутаторами, причем удалить их из сети окажется невозможно, так как в кадрах канального уровня отсутствует поле срока жизни, часто используемое в прото­ колах верхних уровней, таких как IP.

В любом случае кадр с неизученным адресом повысит нагрузку на сеть за счет увеличения числа кадров, что чревато возникновением заторов, задержек и потерь данных. Помимо ростанагрузки дублирование кадров может привести к неэффективной работе многих про­ токолов верхнего уровня. Примером может служить узел, работающий по протоколу TCP, для которого дублирование положительных квитанций, подтверждающих факт доставки данных адресату, служит косвенным признаком перегрузки сети.

Ещебольше проблем создают кадры с широковещательным адресом —они всегда должны передаваться на все порты, кроме исходного, так что в любом случае «засорение» сети по­ сторонним трафиком окажется значительным, и кадры будут зацикливаться.

С кадрами, у которых адрес назначения изучен, проблем у коммутаторов, связанных парал­ лельными каналами, не возникает —коммутатор передает такой кадр на тот единственный порт, по которому этот кадр впервые пришел от источника.

Разработчики механизмов агрегирования учли проблемы, возникающие при обработке кадров с неизученными, широковещательными и групповыми адресами. Решение до­ статочно простое —все порты, связанные с параллельными каналами, считаются одним логическим портом, который и фигурирует в таблице продвижения вместо нескольких

физических портов.

В примере, представленном на рис. 14.6, в таблице продвижения вместо портов Р17, Р18, Р19 и Р10 фигурирует логический порт AL11. С этим портом связаны адреса всех узлов, путь к которым лежит через коммутатор 2. При этом изучение нового адреса по кадру, по­ ступившему от любого из физических портов, входящих в транк, приводит к появлению в таблице продвижения коммутатора новой записи с идентификатором логического порта. Поступающий в коммутатор кадр, адрес назначения которого изучен и связан с иденти­ фикатором логического порта, передается на один (и только один!) выходной физический порт, входящий в состав транка. Точно так же коммутатор поступает с неизученными, широковещательными и групповыми адресами —для передачи кадра используется только одна из связей. На порты коммутатора, не входящие в транк, это изменение в логике обра­ ботки кадров не распространяется. Так, коммутатор 1 всегда передает кадр с неизученным или широковещательным адресом на порты Р11-Р16. Благодаря такому решению кадры не дублируются и описанные проблемы не возникают.

ВНИМАНИЕ-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Сказанное справедливо только тогда, когда агрегированная линия связи сконфигурирована в качестве

транка с обеих сторон.

Выбор порта

Остается открытым вопрос: какой из портов коммутатора нужно использовать для про­ движения кадра через транк?

Можно предложить несколько вариантов ответа. Учитывая, что одной из целей агреги­ рования линий связи является повышение суммарной производительности участка сети между двумя коммутаторами (или коммутатором и сервером), следует распределять кадры по портам транка динамически, учитывая текущую загрузку каждого порта и направляя кадры в наименее загруженные (с меньшей длиной очереди) порты. Динамический способ распределения кадров, учитывающий текущую загрузку портов и обеспечивающий баланс нагрузки между всеми связями транка, должен приводить, казалось бы, к максимальной пропускной способности транка.

Однако такое утверждение справедливо не всегда, так как в нем не учитывается поведение протоколов верхнего уровня. Существует ряд таких протоколов, производительность ко­ торых может существенно снизиться, если пакеты сеанса связи между двумя конечными узлами будут приходить не в том порядке, в котором они отправлялись узлом-источником. А такая ситуация может возникнуть, если два или более последовательных кадра одного сеанса будут передаваться через разные порты транка —по причине того, что очереди в бу­ ферах этих портов имеют разную длину. Следовательно, и задержка передачи кадра может быть разной, так что более поздний кадр может обогнать более ранний.