聚合增强型以太网:新协议增强数据中心以太网

日期: 2009-08-31 作者:David Jacobs翻译:曾少宁 来源:TechTarget中国 英文

价格、性能和灵活性已经让10 Gigabit Ethernet (10 GbE)成为数据中心的一个有吸引力的选择方案。虽然10GbE 也已经有所进展,但是,在现有以太网协议中功能的缺失限制了其更好地突破。   以太网存在的主要问题是,当交换机或者终端节点被输入的数据包暂时淹没时,它无法保证数据包不会丢失。IEEE和Internet Engineering Task Force (IETF)目前正在着手开发协议以便提高网络有效性和减少数据包丢失等类似情况发生。

他们所从事的工作对于保证Fibre Channel over Ethernet (FCoE)和Internet SCSI (iSCSI)的……

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价格、性能和灵活性已经让10 Gigabit Ethernet (10 GbE)成为数据中心的一个有吸引力的选择方案。虽然10GbE 也已经有所进展,但是,在现有以太网协议中功能的缺失限制了其更好地突破。

  以太网存在的主要问题是,当交换机或者终端节点被输入的数据包暂时淹没时,它无法保证数据包不会丢失。IEEE和Internet Engineering Task Force (IETF)目前正在着手开发协议以便提高网络有效性和减少数据包丢失等类似情况发生。他们所从事的工作对于保证Fibre Channel over Ethernet (FCoE)和Internet SCSI (iSCSI)的性能是至关重要的。

  目前正在解决的问题:

  •流量优先级划分
  •拥塞控制
  •改良路由选择

  这些用来处理这些问题的协议集已经被命名为整合增强型以太网(Converged Enhanced Ethernet)或者无损以太网(Lossless Ethernet)。

  流量优先级划分和控制

  相对于其它竞争技术,10 GbE的主要优势在于存储区域网络(SAN)的独立网络、服务器到服务器通信以及用单一10 GbE 网络替代LAN。10 GbE链路可能有足够的带宽来传输所有的三种数据类型,然而,暴增的流量可能冲垮交换机或者终端。

  SAN性能对于延时相当的敏感。存储的访问减慢对于服务器和应用性能有一定的影响。服务器到服务器流量也受到延时的影响,而LAN流量则较为不敏感。因此,必须有一个机制来对重要流量分配高优先级,而低优先级数据则直有在链路可用时才传输。

  现有以太网协议并不提供所需要的控制。接受节点可以发送一个802.3x PAUSE命令中止数据流,但是PAUSE会终止所有数据包。

  802.1p是在1990年代开发的,它提供了一种可以将数据包归类为8个优先级的方法。然而,它并不包括能暂停某个优先级的机制。IEEE目前正在开发802.1Qbb Priority-based Flow Control (PFC),它可以中止低优先级数据包传输而只允许高优先级数据传输。

  同时还需要一个带宽分配机制。802.1Qaz Enhanced Transmission Selection (ETS)能够将一个或者多个802.1p优先级划到一个优先级组中。组中所有的优先级别都要求相同的服务级别。接着,每个优先组被指派一定百分比的链路。其中有一个特殊的优先组,它不会受到限制并且可以优先于所有其它的组和消耗整个链路带宽。在高优先组并不使用它们所分配的带宽时,低优先组可以使用可用的带宽。

  拥塞控制

  802.1Qbb和 802.1Qaz本身并不解决数据包丢失问题。它们可以暂停链路上的低优先级流量,但是,当来自2个或者更多链路的高优先数据淹没交换机或者终端节点时,它们并不能阻止拥塞。接受节点必须有一种方式来通知发送节点降低它的传输速率。

  IEEE 802.1Qau提供了这样一种机制。当接受节点检测到它正在接近将开始丢弃输入数据包的临界点时,它会发送消息给目前正在发送数据包的所有节点。发送节点会降低它们的传输速率。然后,当拥塞清除之后,节点会发送消息通知发送者恢复全速率发送。

  提高路由选择

  生成树协议在以太网早期就已经开发了。它指定一个程序,在不需要手动配置的情况下,来减少路由循环。交换机之间通过互相通信来选择根节点。然后,每个节点确定到达根节点的最低花费的路由。当一个交换机被添加或者删除或者一条链路连接失败时,剩下的交换机会进行通信并确定新的根节点和到达根节点的新路径。

  生成树可以很好地工作,但是它也有局限。节点之间的流量仍然需要传输到根节点,即使有一条更直接的节点到节点路由。并且没有办法同时在多个相同开销的路由上传输流量。最后,确定一个新根节点和路径的过程可能很缓慢。当发生该过程时,网络流量会中止。

  生成树的标准已经被增强以便为每个虚拟LAN和某部分网络提供独立的路由集,但是,它仍然不一定会选择最佳的路由或者利用多条链路。

  早期交换机的有限处理能力和内存要求确定根节点和路由所需要的计算必须是相对简单的。在目前的交换机中,中央处理器和内存可以支持更复杂的路由选择协议。IETF和IEEE正在一起开发IEEE802.1aq和Transparent Interconnection of Lots of Links (TRILL)。这些努力的目标是利用链路状态路由协议来确定网络中最高效的路由,快速反应网络变化以及通过分散流量来利用多路由。

翻译

曾少宁
曾少宁

TechTarget中国特约技术编辑,某高校计算机科学专业教师和网络实验室负责人,曾任职某网络国际厂商,关注数据中心、开发运维、数据库及软件开发技术。有多本关于思科数据中心和虚拟化技术的译著,如《思科绿色数据中心建设与管理》和《基于IP的能源管理》等。

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