Характеристики, влияющие на производительность коммутаторов

При выборе коммутатора следует в первую очередь обращать внимание на характеристики, обеспечивающие его производительность, т.к. именно это свойство послужило причиной вытеснения мостов коммутаторами. Ниже приведены некоторые характеристики:

Скорость фильтрации/продвижения кадров (кадров в секунду), пропускная способность (мегабит в секунду), задержка передачи кадра.

Коммутатор является неблокирующим, если он может передавать кадры через свои порты с той же скоростью, с какой они на них поступают. Необходимо учитывать для кадров какого протокола и какой длины указана пропускная способность. Максимальная пропускная способность всегда достигается на кадрах максимальной длины, так как при этом доля накладных расходов на служебную информацию кадра гораздо ниже, чем для кадров минимальной длины, а время обработки кадра (в расчете на один байт полезной информации), существенно меньше. Поэтому коммутатор может быть блокирующим для кадров минимальной длины, но при этом иметь очень хорошие показатели пропускной способности. Коммутатор – это многопортовое устройство, поэтому для него все приведенные выше характеристики (кроме задержки передачи кадра) можно давать в общей сумме, или в расчете на один порт. Обычно производители коммутаторов указывают общую максимальную пропускную способность устройства.

2) Тип коммутации — "на лету" или с полной буферизацией.

При коммутации на лету передача кадра начинается сразу после приема первых нескольких байт заголовка. При коммутации с полной буферизацией кадр должен быть полностью принят в буферную память до начала передачи. Разницу между этими характеристиками коммутаторов иллюстрирует следующая таблица:

Таблица Возможности коммутаторов при коммутации "на лету" и с полной буферизацией.

Так как каждый способ имеет свои достоинства и недостатки, в тех моделях коммутаторов, которым не нужно транслировать протоколы, иногда применяется механизм адаптивной смены режима работы коммутатора. Основной режим такого коммутатора — коммутация "на лету", но коммутатор постоянно контролирует трафик и при превышении интенсивности появления плохих кадров некоторого порога переходит на режим полной буферизации. Затем коммутатор может вернуться к коммутации "на лету".

Размер адресной таблицы.

Максимальная емкость адресной таблицы определяет предельное количество МАС-адресов, с которыми может одновременно оперировать коммутатор. Так как коммутаторы чаще всего используют для выполнения операций каждого порта выделенный процессорный блок со своей памятью для хранения экземпляра адресной таблицы, то размер адресной таблицы для коммутаторов обычно приводится в расчете на один порт. Каждый порт хранит только те наборы адресов, с которыми он работал в последнее время.

Недостаточная емкость адресной таблицы может служить причиной замедления работы коммутатора и засорения сети избыточным трафиком. Если адресная таблица процессора порта полностью заполнена, а он встречает новый адрес источника в поступившем пакете, процессор должен вытеснить из таблицы какой-либо старый адрес и поместить на его место новый. Эта операция сама по себе отнимет у процессора часть времени, но главные потери производительности будут наблюдаться при поступлении кадра с адресом назначения, который пришлось удалить из адресной таблицы. Так как адрес назначения кадра неизвестен, то коммутатор должен передать этот кадр на все остальные порты. Эта операция будет создавать лишнюю работу для многих процессоров портов, кроме того, копии этого кадра будут попадать и на те сегменты сети, где они совсем не обязательны. Некоторые производители коммутаторов решают эту проблему за счет того, что один из портов коммутатора конфигурируется как магистральный порт, на который по умолчанию передаются все кадры с неизвестным адресом. Передача кадра на магистральный порт производится в расчете на то, что этот порт подключен к вышестоящему коммутатору, который имеет большую емкость адресной таблицы и знает, куда нужно передать любой кадр.

4) Объем буфера кадров.

Внутренняя буферная память коммутатора нужна для временного хранения кадров данных в тех случаях, когда их невозможно немедленно передать на выходной порт. Буфер предназначен для сглаживания кратковременных пульсаций нагрузки на сеть. Каждый процессорный модуль порта обычно имеет свою буферную память. Чем больше объем этой памяти, тем менее вероятны потери кадров при перегрузках. Обычно коммутаторы, предназначенные для работы в ответственных частях сети, имеют буферную память в несколько десятков или сотен килобайт на порт. Хорошо, когда эту буферную память можно перераспределять между несколькими портами, так как одновременные перегрузки по нескольким портам маловероятны. Дополнительным средством защиты может служить общий для всех портов буфер в модуле управления коммутатором. Такой буфер обычно имеет объем в несколько мегабайт.