Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
ВССиТ. Топологии .doc
Скачиваний:
10
Добавлен:
02.06.2015
Размер:
898.56 Кб
Скачать

Коммерческие сети межсоединений [ 4 ]

В этом разделе мы рассмотрим некоторые технологии связи. Наш первый пример — система Ethernet. Существует три версии этой системы: classic Ethernet, fast карта Ethernet

В соответствии с протоколом Ethernet, если машине нужно послать пакет, сна­чала она должна проверить, не совершает ли передачу в данный момент какая-либо другая машина, Если кабель свободен, то машина просто посылает пакет. Если кабель занят, то машина ждет окончания передачи и только после этого посылает пакет. Если две машины начинают передачу пакета одновременно, происходит конфликтная ситуация. Обе машины определяют, что произошла конфликтная ситуация, останавливают передачу, затем останавливаются на произвольный пе­риод времени и пробуют снова. Если конфликтная ситуация случается во второй раз, они снова останавливаются и снова начинают передачу пакетов, удваивая сред­нее время ожидания с каждой последующей конфликтной ситуацией.

Дело в том, что «зубы вампира» легко ломаются, а определить неполадку в ка­беле очень трудно. По этой причине появилась новая разработка, в которой кабель из каждой машины подсоединяется к сетевому концентратору (хабу). По сущееству, это то же самое, что и в первой разработке, но производить ремонт здесь про­ще, поскольку кабели можно отсоединять от сетевого концентратора по очереди, пока поврежденный кабель не будет изолирован.

Третья разработка — Ethernet с использованием коммутаторов. Здесь сетевой концентратор заменен устройством, содержащим высо­коскоростную плату backplane, к которой можно подсоединять канальные карты. Каждая канальная карта принимает одну или несколько сетей Ethernet, и разные карты могут воспринимать разные скорости, поэтому classic, fast и gigabit Ethernet могут быть связаны вместе.

Когда пакет поступает в канальную карту, он временно сохраняется там в буфе­ре, пока канальная карта не отправит запрос и не получит доступ к плате backplane, которая функционирует почти как шина. Если пакет был перемещен в канальную карту, к которой подсоединена целевая машина, он может направляться к этой машине. Если каждая канальная карта содержит только один Ethernet и этот Ethernet имеет только одну машину, конфликтных ситуаций больше не возник­нет, хотя пакет может быть потерян из-за переполнения буфера в канальной карте. Gigabit Ethernet с использованием коммутаторов с одной машиной на Ethernet и высокоскоростной платой backplane имеет потенциальную производительность (по крайней мере, это касается пропускной способности) в 4 раза меньше, чем каналы связи в машине ТЗЕ, но стоит значительно дешевле.

Но при большом количестве канальных карт обычная плата backplane не смо­жет справляться с такой нагрузкой, поэтому необходимо подсоединить несколько машин к каждой сети Ethernet, вследствие чего опять возникнут конфликтные ситуации. Однако с точки зрения соотношения цены и производительности сеть на основе gigabit Ethernet с использованием коммутаторов — серьезный конку­рент на компьютерном рынке.

Следующая технология связи, которую мы рассмотрим, — это ATM (Asynch­ronous Transfer Mode — асинхронный режим передачи). Технология ATM была разработана международным консорциумом телефонных компаний в качестве за­мены существующей телефонной системы на новую, полностью цифровую. Ос­новная идея проекта состояла в том, чтобы каждый телефон и каждый компьютер в мире связать с помощью безошибочного цифрового битового капала со скорос­тью передачи данных 155 Мбит/с (позднее 622 Мбит/с). Но осуществить это на практике оказалось не так просто. Тем не менее многие компании сейчас выпуска­ют съемные платы для персональных компьютеров со скоростью передачи данных 155 Мбит/с или 622 Мбит/с. Вторая скорость, ОС-12, хорошо подходит для муль-тикомиьютеров.

Провод или стекловолокно, отходящее от платы ATM, переходит в переключа­тель ATM — устройство, похожее на коммутатор Ethernet. В него тоже поступают пакеты и сохраняются в буфере в канальных картах, а затем поступают в исходя­щую канальную карту для передачи в пункт назначения. Однако у Ethernet и ATM есть существенные различия.

Во-первых, поскольку ATM была разработана для замещения телефонной сис­темы, она представляет собой сеть с маршрутизацией информации. Перед отправ­кой пакета в пункт назначения исходная машина должна установить виртуальную цепь от исходного пункта через один или несколько коммутаторов ATM в конечный пункт. На рис. 7.5. показаны две виртуальные цепи. В сети Ethernet, напротив, нет никаких виртуальных цепей. Поскольку установка виртуальной цепи занимает некоторое количество времени, каждая машина в мультикомпьютере должна уста­навливать виртуальную цепь со всеми другими машинами при запуске и использо­вать их при работе. Пакеты, отправленные по виртуальной цепи, всегда будут дос­тавлены в правильном порядке, но буферы канальных карт могут переполняться, как и в сети Ethernet с коммутаторами, поэтому доставка не гарантируется.

Рис. 7.5. [ 4 ] 16 процессоров, связанных четырьмя переключателями ATM. (Пунктиром показаны две виртуальные цепи (канала))

Во-вторых, Ethernet может передавать целые пакеты (до 1500 байтов данных) одним блоком. В ATM все пакеты разбиваются на ячейки по 53 байта. Пять из этих байтов — это поля заголовка, которые сообщают, какой виртуальной цепи принадлежит ячейка, что это за ячейка, каков ее приоритет, а также некоторые другие сведения. Полезная нагрузка составляет 48 байтов. Разбиение пакетов на ячейки и их компоновку в конце пути совершает аппаратное обеспечение.

Наш третий пример — сеть Myrinet — съемная плата, которая производится одной калифорнийской компанией и пользуется популярностью у разработчиков систем COW [18]. Здесь используется та же модель, что и в Ethernet и ATM, где каждая съемная плата подсоединяется к коммутатору, а коммутаторы могут со­единяться в любой топологии. Каналы связи сети Myrinet дуплексные, они пере­дают информацию со скоростью 1,28 Гбит/с в обоих направлениях. Размер паке­тов неограничен, а каждый коммутатор представляет собой полное пересечение, что дает малое время ожидания и высокую пропускную способность.

Myrinet пользуется популярностью у разработчиков систем COW, поскольку платы в этой сети содержат программируемый процессор и большое ОЗУ. Хотя Myrinet появилась со своей стандартной операционной системой, многие иссле­довательские группы уже разработали свои собственные операционные систе­мы. У них появились дополнительные функции и повысилась производительность. Из типичных особенностей можно назвать защиту, управление потоком, надежное широковещание и мультивещание, а также возмож­ность запускать часть кода прикладной программы на плате.