Альтернативные маршруты

Доступность услуги можно улучшить двумя способами.

Первый состоит в использовании в сети надежных элементов, которые редко от­казывают, но этот путь всегда ограничен возможностями технологии производ­ства электронных компонентов (интегральных схем, печатных плат и т. п.).

Другой путь основан на введении избыточности в структуру системы: ключевые элементы системы должны существовать в нескольких экземплярах, чтобы при отказе одного из них функционирование системы обеспечивали другие. Поэтому коммутаторы и маршрутизаторы, работающие на магистрали сети, всегда стро­ятся с использованием избыточных блоков — источников питания, процессоров и интерфейсов.

Для того чтобы обеспечить требуемый уровень доступности транспортного сер­виса, поставщик должен иметь отказоустойчивую сеть. Другого пути здесь нет, так как в крупной системе, каковой является сеть, часто будут возникать отказы многочисленных составляющих ее элементов — каких-либо каналов или комму­таторов. Несмотря на то что эти элементы сами по себе являются отказоустой­чивыми, предел их устойчивости может быть достигнут, и тогда сеть должна компенсировать их отказ другими средствами.

В хорошо спроектированной сети такими средствами являются альтернативные маршруты следования трафика. В примере сети на рис. 6.5, а альтернативные пути для передачи трафика между точками А и В отсутствуют. Поэтому такой дизайн сети не обладает свойством отказоустойчивости, поставщику сети прихо­дится полагаться только на отказоустойчивость каналов связи и коммутаторов на пути между А и В.

Рис. 6.5. Альтернативные маршруты

В примере на рис. 6.5, б сеть может передавать трафик между точками А и В по двум альтернативным маршрутам. Очевидно, что при отказе оборудования вдоль одного из маршрутов второй остается работоспособным, и сеть продолжает пре­доставлять услугу пользователю. При этом сеть может затратить некоторое вре­мя на переход от одного маршрута к другому. В течение переходного периода возможны потери пользовательского трафика, поэтому сокращение этого перио­да — одна из главных целей техники обеспечения отказоустойчивости сетей.

Существует несколько способов использования альтернативных маршрутов в сети.

□ Сеть определяет альтернативный маршрут только после отказа основного. Это означает, что в таблицах продвижения коммутаторов сети для каждого информационного потока определен только один маршрут. После отказа ли­нии связи или коммутатора на пути следования этого потока коммутаторы сети с помощью некоторого протокола маршрутизации начинают поиск аль­тернативного пути. Обычно нахождение такого пути занимает десятки секунд или несколько минут — в зависимости от масштаба сети и сложности ее топо­логии. Это самый медленный способ использования альтернативных мар­шрутов, и очевидно, он связан с потерями пользовательских данных в пере­ходный период.

□ Сеть заранее находит и использует два маршрута для определенного потока, образуя избыточный поток, незаметный для пользователя. Хотя данные пере­даются по обоим маршрутам, к пользователю попадают данные только одного. То есть один из маршрутов считается основным, другой — резервным. При от­казе основного маршрута пользователь получает данные по резервному мар­шруту. Этот способ самый быстрый, поэтому он обеспечивает высшее качест­во обслуживания пользовательского потока. Однако он связан с большими потерями производительности сети, так как вместо одного потока сеть орга­низует два. Обычно такой способ применяют для поддержания небольшого количества критически важных для пользователя потоков, которым требует­ся высокий уровень качества обслуживания и доступности сервиса.

□ Сеть заранее находит два маршрута, однако использует только один. При от­казе основного маршрута переход на альтернативный маршрут происходит быстрее, чем при использовании первого способа, так как не тратится время на его поиск. Этот способ также гораздо более экономичен, чем второй. Но потери данных здесь выше, чем у второго способа, так как теряются те дан­ные, которые уже были отправлены вдоль отказавшего маршрута.

В компьютерных сетях применяют в основном первый и третий способы исполь­зования альтернативных маршрутов. Технологии второго способа (два активных маршрута) задействуются в компьютерных сетях только тогда, когда к сетям предъявляются требования повышенной надежности. Широкое применение на­шел второй способ в первичных высокоскоростных сетях, которые, как мы уже упоминали, были созданы для передачи телефонного трафика. Эти сети вносят свой существенный вклад в обеспечение высокого уровня доступности телефон­ных сетей, отсюда и особые требования к надежности.