متعادل نمودن بار ترافیکی

یک سوئیچ متعادل کننده بار ، یک ساختار سوئیچ است که ٪۱۰۰ توان عملیاتی را بدون هیچگونه داوری مرکزی تضمین می کند. این کار با ارسال دو بسته از طریق نقطه تلاقی تضمین می شود. سوئیچ‌های متعادل بار موضوع تحقیق روترهای بزرگی است که از نقطه داوری مرکزی عملی عبور می کنند. 

معرفی

روترهای اینترنتی معمولاً با استفاده از کارتهای خطی متصل به سوئیچ ساخته می شوند . روترهایی که کل متوسط پهنای باند را پوشش می دهند ، ممکن است از باس به عنوان سوئیچ خود استفاده کنند، اما روترهایی با پهنای باند بالا معمولا از نوعی دروازه اتصال استفاده می کنند. در یک دروازه ، هر خروجی به یک ورودی متصل می شود ، بنابراین اطلاعات می تواند به طور همزمان از هر خروجی عبور کند. نقطه های تلاقیِ مورد استفاده برای تغییر بسته به طور معمول ده ها میلیون بار در ثانیه پیکربندی می شوند. برنامه این پیکربندی ها در پاسخ به درخواستِ کارت های خطی برای ارسال اطلاعات به یکدیگر توسط یک داور مرکزی ، به عنوان مثال یک داور Wavefront تعیین می شود.

داوری کامل می تواند منجر به محدود شدن توان عملیاتی فقط با حداکثر توان ورودی یا خروجی هر یک از دروازه ها شود. به عنوان مثال ، اگر تمام ترافیک وارد کارتهای خط A و B برای کارت خط C باشد ، حداکثر ترافیکی که کارتهای A و B می توانند با هم پردازش کنند توسط C محدود می شود. نشان داده شده است که داوری کامل به محاسبات زیادی احتیاج دارد ، که بسیار سریعتر از تعداد پورت ها در دروازه است. سیستم های عملی از ابتکارات داوری ناقص (مانند iSLIP) استفاده می کنند که می تواند در زمان معقول محاسبه شود.

سوئیچ متعادل کننده بار مربوط به تعادل بار سوئیچ نیست ، که به نوعی روتر اشاره دارد که به عنوان قسمت جلویی یک مجموعه از سرورهای وب استفاده می شود تا درخواست ها را به یک وب سایت واحد در بسیاری از سرورها منتقل کند.

معماری پایه

همانطور که در شکل سمت راست نشان داده شده است ، یک سوئیچ متعادل با بار دارای N کارت خط ورودی است که هر کدام از آنها دارای نرخ R هستند و هر کدام با پیوندی از نرخ R / N به بافرهای N متصل می شوند. این بافرها به نوبه خود هر یک از کارتهای خروجی N ، هر یک از نرخ R ، توسط پیوندهایی از نرخ R / N متصل می شوند. بافرهای موجود در مرکز به N صف خروجی مجازی تقسیم می شوند.

هر کارت خط ورودی بسته های خود را به طور مساوی به بافرهای N پخش می کند ، کاری که به وضوح می تواند بدون مجادله انجام دهد. هر بافر این بسته ها را در یک بافرِ حافظه محلی واحد با نرخ ترکیبی R می نویسد. همزمان ، هر بافر بسته هایی را در بالای هر صف خروجی مجازی به هر کارت خط خروجی با نرخ R / N به هر کارت می فرستد. کارت خط خروجی به وضوح می تواند این بسته ها را بدون هیچ گونه مشاجره از خط خارج کند.

هر بافر در یک سوئیچ متعادل کننده بار به عنوان یک سوئیچ حافظه مشترک عمل می کند ، و یک سوئیچ متعادل کننده بار اساساً روشی است برای ایجاد یک سوئیچ حافظه مشترک ، با تأخیر اضافی مرتبط با بسته های ارسالی با نرخ R / N .

گروه استنفورد که در حال بررسی سوئیچ های متعادل کننده بار هستند ، بر روی پیاده سازی هایی متمرکز شده اند که تعداد بافر برابر با تعداد کارت های خط است. در هر کارت خط یک بافر قرار می گیرد و دو مش اتصال در واقع یک مش هستند و نرخ 2R / N را بین هر جفت کارت خط تأمین می کنند. اما ساختار اصلی سوئیچ متعادل کننده بار نیازی به قرار دادن بافرها روی کارتهای خط یا وجود تعداد برابر بافر و کارتهای خط ندارد.

یکی از ویژگی های جالب یک سوئیچ متعادل کننده بار این است که ، اگر چه کارت های خط اتصال شبکه به بافر برای اتصال هر کارت خط به هر بافر مورد نیاز است ، اما هیچ الزامی وجود ندارد که مش به عنوان یک نقطه تلاقی غیر مسدود کننده عمل کند و همچنین اتصالات به هر الگوی ترافیکی پاسخگو باشد. چنین ارتباطی بسیار ساده تر از یک دروازه داوری مرکزی است.