Проблемы использования коммутаторов

Как при дуплексном, так и при полудуплексном режиме в коммутаторе возможно появление ассиметричной нагрузки на порты (рис.6.6.).

Рис. 6.6. Перегрузка порта коммутатора

Режим работы коммутатора, при котором коммутатор может передавать кадры через свои порты с той же скоростью, с которой они поступают, называется неблокирующим. Если входной поток кадров в среднем будет превышать выходной, кадры будут накапливаться во внутренних буферах коммутатора. Если ситуация будет продолжаться достаточно долго, то буфера переполнятся и кадры будут отбрасываться, а время на их восстановление протоколами вышележащих уровней (транспортного или прикладного) велико, поэтому полезная производительность сети вместо улучшения будет ухудшаться.

Поскольку маршрутизаторы по принципу передачи данных похожи на коммутаторы, то все выше сказанное относится и к ним. Есть данные, что для большой сети на маршрутизаторах при тайм –аутах восстанавливающих потерянные пакеты протоколов в сотни миллисекунд при регулярной потере 3% кадров производительность сети может уменьшаться в несколько десятков раз (т.е. при номинальной пропускной способности сети в 100Мб/с реальная скорость передача полезных данных будет соответствовать 5Мб/с)

Чтобы коммутатор постоянно не терял часть передаваемых кадров, его общая производительность должна быть больше или равна сумме средних интенсивностей трафика, проходящего через его порты.

N

С ≥∑ Tpі, где

i=1

С – общая пропускная способность коммутатора;

Tpі – среднестатистическая интенсивность трафика, проходящего через один порт;

N - количество портов коммутатора.

Для реализации неблокирующего режима работы коммутатора его производительность должна равняться сумме производительностей всех его портов в дуплексном режиме:

N

С =∑ Сpі, где

i=1

С – общая пропускная способность коммутатора;

Сpі – пропускная способность одного порта;

N - количество портов коммутатора.

В полудуплексном режиме сумма производительностей всех портов должна делиться на 2, т.к. порт не может одновременно и принимать и передавать данные и в каждом обмене данными заняты 2 порта:

N

С =(∑ Сpі)/2.

i=1

Коммутаторы, способные работать в неблокирующем режиме, дороги и применяются в основном на магистралях сетей.

Как уже отмечалось, чаще всего потеря кадров происходит не от недостаточной производительности коммутаторов, а от перегрузки отдельных портов при их ассиметричной нагрузке. Чтобы с учетом пульсаций трафика перегрузки не происходило, рекомендуется производительность каждого порта выбирать таким образом, чтобы коэффициент его загруженности находился в пределах 0.6-0.8:

М

ρj =(∑ Tpі)/Сpj =0.6-0.8,

i=1

где

ρj – коэффициент загруженности j-го порта;

Сpj – пропускная способность j-го порта;

Тpі – среднестатистическая интенсивность одного потока данных,

проходящего через j-й порт;

М – количество потоков данных, проходящих через j-й порт.

Для дуплексного режима работы порта целесообразно рассчитывать коэффициент загруженности соединения в каждом направлении отдельно, поскольку нередко их трафик может сильно отличаться. Например, с одной стороны идет небольшой поток запросов, а с другой – большой поток ответов.