Достижение максимальной производительности начинается с развертывания кабельной инфраструктуры и новых сетевых устройств

Дэйв Козюр

Сетевые менеджеры из организаций, испытывающих нехватку пропускной способности своих сетей, просто не могут пройти мимо технологии Gigabit Ethernet. В числе ее достоинств не только высокая скорость передачи данных (ее можно достичь и другими средствами). Главное - используемые этой технологией протоколы и форматы пакетов созданы на базе спецификаций Ethernet, хорошо знакомых многим администраторам. А это значит, что приобретенный ранее опыт внедрения новой технологии не пропадет и навыки, накопленные при отладке 10/100 Мбит/с сетей Ethernet, пригодятся при работе с Gigabit Ethernet.

Не менее важно, что в гигабитной технологии сохраняются те же форматы кадров, полнодуплексная связь и методы управления потоком данных, что и в предшествующей технологии. Благодаря такой унификации трафик Ethernet можно пересылать из одной сети в другую без каких-либо преобразований.

И все же переход на Gigabit Ethernet проходит не так гладко, как хотелось бы. Чтобы в полной мере воспользоваться всеми преимуществами новой технологии, приходится обращать самое пристальное внимание на кабельную инфраструктуру и шаблоны сетевого трафика.

Из-за очень больших скоростей передачи информации и высокой плотности пакетного трафика, свойственных Gigabit Ethernet, предъявляются особенно жесткие требования к качеству используемых кабелей и предельному расстоянию между сетевыми устройствами.

Технология Gigabit Ethernet разрабатывалась как для одномодовых, так и для многомодовых волоконно-оптических каналов связи. Спецификация 1000BaseSX описывает стандарты на передачу сигналов Ethernet по многомодовому оптическому волокну с применением коротковолновых лазеров, а 1000BaseLX - по одномодовому или многомодовому волокну на волнах большей длины.

Сегодня широкое распространение получили лазеры коротковолнового излучения, отличающиеся сравнительно невысокой стоимостью (именно они, например, устанавливаются в проигрывателях компакт-дисков), поэтому большинство продуктов Gigabit Ethernet поддерживает стандарт 1000BaseSX.

Использование таких систем совместно со стандартным многомодовым оптическим волокном 62,5/125 мкм ограничено расстоянием между сетевыми устройствами не более 260 м. В результате многим компаниям для перехода на Gigabit Ethernet придется либо изменить конфигурацию своей сети, либо проложить новые кабели.

Можно, правда, подождать массового выпуска продуктов, поддерживающих стандарт 1000BaseLX. После их появления сетевые администраторы смогут воспользоваться многомодовым оптическим волокном диаметром 62,5 мкм и связать устройства на расстояниях до 440 м. Применение одномодового волокна позволит повысить длину отдельных участков сети до 3000 м.

Серьезные трудности сегодня существуют и при использовании стандарта Gigabit Ethernet для подключения настольных ПК. Стандарт 1000BaseT, который определяет требования к передаче данных с гигабитной скоростью по неэкранированным витым парам, еще не утвержден, работа над ним должна быть завершена к концу нынешнего года. Ожидается, что подключение на его основе потребует использования четырех пар в кабеле пятой категории, а сетевые устройства можно будет разносить на расстояние до 100 м.

Итак, администратору нужно быть готовым к прокладке новых кабелей. Но этого мало. Развертывание сети Gigabit Ethernet может потребовать замены различных коммутаторов, сетевых адаптеров и маршрутизаторов - без их обновления будет просто невозможно выйти на гигабитную скорость.

Скажем, в обычных повторителях Ethernet, которые широко применяются для увеличения длины кабельных подключений, приходится иметь дело с коллизиями пакетов и их разрешением на основе метода CSMA/CD. Но уже первые устройства для Gigabit Ethernet создавались в расчете на полнодуплексную передачу данных, в силу чего в них не предусматривалось никаких средств предупреждения коллизий.

При полнодуплексной пересылке пакетов связь между передающим и приемным портами поддерживается по выделенному каналу, а не по каналу общего пользования. Благодаря этому коллизии пакетов принципиально невозможны, а значит, исчезает необходимость и в средствах их предупреждения.

Некоторые производители средств для сетей Gigabit Ethernet уже предлагают устройства нового класса, так называемые распределители с буферизацией. По выполняемым функциям они очень похожи на обычные повторители, однако способны обрабатывать полнодуплексные потоки данных.

Распределитель с буферизацией представляет собой многопортовое устройство, несколько напоминающее концентратор, и служит для соединения двух или более каналов Ethernet с пропускной способностью от 1 Гбит/с и выше. Новый сетевой компонент ретранслирует входящие пакеты во все каналы, кроме того, откуда они поступили. По существу, создается домен с распределенной полосой пропускания. Устройства нового класса, в отличие от повторителей, способны накапливать входящие кадры в своем буфере, а уже из него ретранслировать их дальше. В отличие от маршрутизаторов высокоскоростные порты распределителей с буферизацией совместно используют канал с пропускной способностью 1 Гбит/с. Все это делает распределители с буферизацией очень удобным компонентом для подключения серверных “ферм” к магистрали Gigabit Ethernet.

Не меньшее, если не большее значение в общей структуре сети имеют и коммутаторы третьего уровня. Эти устройства не только решают многие задачи пересылки пакетов, но и обеспечивают лучшее, чем традиционные маршрутизаторы, соотношение цены и производительности. Применение высокопроизводительных коммутаторов третьего уровня помогает поднять производительность в сетях Gigabit Ethernet, но и здесь не обходится без трудностей. Эти компоненты до сих пор не стандартизированы и, следовательно, их совместимость не гарантирована. В подобных условиях есть только один способ избежать проблем несовместимости оборудования - оснастить сеть устройствами одного производителя.

Выбирая коммутатор Gigabit Ethernet, следует обратить особое внимание на два аспекта. Во-первых, его пропускная способность должна быть не меньше, чем у самого быстрого из применяемых интерфейсов, а во-вторых, производительность магистральной шины коммутатора не должна стать узким местом даже при полной загрузке всех портов. Скажем, если пропускная способность магистральной шины составляет 2,5 Гбит/с, коммутатор просто физически не сможет обрабатывать трафик двух портов Gigabit Ethernet и восьми портов 10/100 Мбит/с Ethernet.

Итак, мы познакомились с основными компонентами, способными работать в сетях Gigabit Ethernet. Теперь перейдем к вопросам внедрения этой высокоскоростной технологии. Существует несколько способов ее применения для повышения производительности существующих сетей.

Многие сети уже сегодня имеют иерархическую структуру, при которой компоненты с наивысшей пропускной способностью используются в ядре, тогда как к настольным системам данные передаются существенно медленнее. В таких иерархических системах внедрение Gigabit Ethernet дает особенно хорошие результаты, позволяя повысить производительность ядра в десять и более раз.

Внедрение Gigabit Ethernet в иерархических сетях требует замены магистральных коммутаторов Fast Ethernet на гигабитные модели таких устройств. Эти сверхвысокоскоростные компоненты связывают между собой несколько коммутаторов Fast Ethernet, которые, в свою очередь, обслуживают 100 Мбит/с каналы связи с серверами и коммутируемые 10 Мбит/с подключения к настольным системам.

Gigabit Ethernet расширяет магистраль

При такой схеме гигабитные скорости должны поддерживаться лишь в передающих средах, соединяющих между собой магистральные коммутаторы, а это позволяет сохранить большую часть унаследованного кабельного хозяйства в неизменном виде. Нельзя только забывать, что кабели, прокладываемые между коммутаторами Gigabit Ethernet, должны отвечать всем изложенным выше требованиям.

В ряде случаев на гигабитные скорости можно быстро перевести подключения серверных “ферм”, заменив обслуживающий их коммутатор Fast Ethernet на коммутатор Gigabit Ethernet.

Первыми кандидатами на подключение к коммутатору Gigabit Ethernet должны стать старшие модели серверов Unix, многие из которых с успехом поддерживают пересылку данных на скоростях свыше 100 Мбит/с.

Версия для печати