Управления потоком кадров при полудуплексной работе

При работе порта в полудуплексном режиме коммутатор не может изменять протокол и пользоваться для управления потоком новыми командами, такими как “приостановить передачу” и «Возобновить передачу». Зато у коммутатора появляется возможность воздействовать на конечный узел c помощью механизмов алгоритма доступа к среде, который конечный узел обязан отрабатывать. Эти приемы основаны на том, что конечные узлы строго соблюдают всe параметры алгоритма доступа к среде, а порты коммутатора — нет. Обычно применяются два основных способа управления потоком кадров — обратное давление на конечный узел и агрессивный захват среды.

Метод обратного давления (backpressure) состоит в создании искусственных коллизии в сегменте, который чересчур интенсивно посылает кадры в коммутатор. Для этого коммутатор обычно использует jam-последовательность, отправляемую на выход порта, к которому подключен сегмент (или узел), чтобы приостановить его активность. Кроме того, метод обратного давления может применяться в тех случаях, когда процессор порта не рассчитан на поддержку максимально возможного для данного протокола графика. Один из первых примеров применения мето­да обратного давления как раз связан с таким случаем — метод был применен компанией LANNET в модулях LSE-1 и LSE-2, рассчитанных на коммутацию трафика Ethernet с максимальной интенсивностью соответственно 1 Мбит/с и 2 Мбит/с.

Второй метод «торможения» конечного узла в условиях перегрузки внутренних буферов коммутатора основан на так называемом агрессивном поведении порта коммутатора при захвате среды либо после окончания передачи очередного пакета, либо после коллизии. Эти два случая иллюстрируются рис. 4.29, а и б. В первом случае коммутатор окончил передачу очередного кадра и вместо технологической паузы в 9,6 мкс сделал паузу в 9,1 мкс и начал передачу нового кадра. Компьютер нe смог захватить среду, так как он выдержал стандартную паузу в 9,6 мкс и обнаружил после этого, что среда уже занята.

Во втором случае кадры коммутатора и компьютера столкнулись и была зафик­сирована коллизия. Так как компьютер сделал паузу после коллизии в 51,2 мкс, Как это положено по стандарту (интервал отсрочки равен 512 битовых интерва­лов), а коммутатор — 50 мкс, то и в этом случае компьютеру не удалось передать "Свой кадр.

Коммутатор может пользоваться этим механизмом адаптивно, увеличивая сте­пень своей агрессивности по мере необходимости.

Рис. 4.29. Агрессивное поведение коммутатора при перегрузках буферов

 

Многие производители реализуют с помощью сочетания описанных двух мето­дов достаточно тонкие механизмы управления потоком кадров при перегрузках. Эти методы используют алгоритмы чередования передаваемых и принимаемых кадров (frame interleave). Алгоритм чередования должен быть гибким и позволять компьютеру в критических ситуациях на каждый принимаемый кадр передавать несколько своих, разгружая внутренний буфер кадров, причем не обязательно сни­жая при этом интенсивность приема кадров до нуля, а просто уменьшая ее до необходимого уровня.

Практически во всех моделях коммутаторов, кроме самых простых моделей для рабочих групп, реализуют тот или иной алгоритм управления потоком кадров при полудуплексном режиме работы портов. Этот алгоритм, как правило, реализует более тонкое управление потоком, чем стандарт 802.3х, не приостанавливая до нуля прием кадров от соседнего узла и тем самым не способствуя переносу перегрузки в соседний коммутатор, если к порту подключен не конечный узел, а другой комму­татор.

Выводы

• Логическая структуризация сети необходима при построении сетей средних и крупных размеров. Использование общей разделяемой среды приемлемо толь­ко для сети, состоящей из 5-10 компьютеров.

• Деление сети на логические сегменты повышает производительность, надеж­ность, гибкость построения и управляемость сети.

• Для логической структуризации сети применяются мосты и их современные преемники — коммутаторы и маршрутизаторы. Первые два типа устройств по­зволяют разделить сеть на логические сегменты с помощью минимума средств — только на основе протоколов канального уровня. Кроме того, эти устройства не требуют конфигурирования.

• Логические сегменты, построенные на основе коммутаторов, являются строи­тельными элементами более крупных сетей, объединяемых маршрутизаторами.

• Коммутаторы — наиболее быстродействующие современные коммуникационные устройства, они позволяют соединять высокоскоростные сегменты без бло­кирования (уменьшения пропускной способности) межсегментного графика.

• Пассивный способ построения адресной таблицы коммутаторами — с помощью слежения за проходящим графиком — приводит к невозможности работы в се­тях с петлевидными связями. Другим недостатком сетей, построенных на коммутаторах, является отсутствие защиты от широковещательного шторма, который эти устройства обязаны передавать в соответствии с алгоритмом работы.

• Применение коммутаторов позволяет сетевым адаптерам использовать полнодуплексный режим работы протоколов локальных сетей (Ethernet, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, Token Ring, FDDI). В этом режиме отсутствует этап доступа к разделяемой среде, а общая скорость передачи данных удваивается.

• В полнодуплексном режиме для борьбы с перегрузками коммутаторов используется метод управления потоком, описанный в стандарте 802.3х. Он повторяет алгоритмы полной приостановки графика по специальной команде, известной из технологий глобальных сетей.

• При полудуплексном режиме работы коммутаторы используют для управления потоком при перегрузках два метода: агрессивный захват среды и обратное давление на конечный узел. Применение этих методов позволяет достаточно гибко управлять потоком, чередуя несколько передаваемых кадров с одним принимаемым.