Stellt die Verwendung eines einzelnen Kabels zum Verbinden von zwei Switches einen Engpass dar?

Mir ist klar, dass dies für manche eine dumme Frage ist, aber darüber habe ich mich immer gewundert.

Nehmen wir an, wir haben zwei Gigabit-Switches und alle Geräte im Netzwerk sind ebenfalls Gigabit.

Wenn 10 an Switch A angeschlossene Computer (gleichzeitig) große Datenmengen an einen Server auf Switch B übertragen müssen, ist die maximale Übertragungsgeschwindigkeit jeder Verbindung durch die Bandbreite der Verbindung zwischen den beiden Switches begrenzt?

Mit anderen Worten, könnte jeder Computer nur mit einer Geschwindigkeit von einem Gigabit übertragen, geteilt durch die 10 Maschinen, die versuchen, die "Brücke" zwischen den Switches zu nutzen?

Wenn ja, gibt es Abhilfemaßnahmen, damit jedes Gerät seine maximale Geschwindigkeit von Punkt zu Punkt nutzen kann?

Ja. Wenn Sie einzelne Kabel verwenden, um mehrere Ethernet-Switches in Kaskade zu schalten, entstehen Engpässe. Ob diese Engpässe tatsächlich eine schlechte Leistung verursachen oder nicht, kann jedoch nur durch Überwachen des Verkehrs auf diesen Verbindungen festgestellt werden. (Sie sollten wirklich Ihre Pro-Port-Verkehrsstatistik überwachen. Dies ist ein weiterer Grund, warum dies eine gute Idee ist.)

Ein Ethernet-Switch verfügt über eine begrenzte, aber normalerweise sehr große interne Bandbreite, um seine Arbeit innerhalb dieser Bandbreite auszuführen. Dies wird als Switching-Fabric-Bandbreite bezeichnet und kann heutzutage sogar auf sehr preiswerten Gigabit-Ethernet-Switches recht groß sein (ein Dell PowerConnect 6248 verfügt beispielsweise über ein Switching-Fabric mit 184 Gbit / s). Wenn der Datenfluss zwischen Ports auf demselben Switch beibehalten wird, bedeutet dies normalerweise (bei modernen Ethernet-Switches mit 24 und 48 Ports), dass der Switch selbst keine Frames blockiert, die mit voller Drahtgeschwindigkeit zwischen verbundenen Geräten fließen.

Ausnahmslos benötigen Sie jedoch mehr Ports, als ein einzelner Switch bereitstellen kann.

Wenn Sie Switches mit Crossover-Kabeln kaskadieren (oder wie manche sagen würden "Heap"), verlängern Sie nicht die Switching-Struktur von den Switches ineinander. Sie verbinden die Switches mit Sicherheit, und der Datenverkehr fließt, jedoch nur mit der Bandbreite, die von den Ports bereitgestellt wird, die die Switches verbinden. Wenn mehr Datenverkehr von einem Switch zu einem anderen fließen muss, als das einzelne Verbindungskabel für Frames unterstützen kann, wird der Datenverkehr unterbrochen.

Stapelverbinder werden typischerweise verwendet, um Switch-to-Switch-Verbindungen mit höherer Geschwindigkeit bereitzustellen. Auf diese Weise können Sie mehrere Switches mit einer wesentlich weniger restriktiven Beschränkung der Switch-to-Switch-Bandbreite verbinden. (Bei erneuter Verwendung der Dell PowerConnect 6200-Serie sind ihre Stack-Verbindungen auf weniger als 0,5 Meter begrenzt, arbeiten jedoch mit 40 Gbit / s.) Dadurch wird die Vermittlungsstruktur immer noch nicht erweitert, die Leistung ist jedoch im Vergleich zu einer einzelnen kaskadierten Verbindung zwischen Switches in der Regel erheblich verbessert.

Es gab einige Switches (Intel 500 Series 10/100 Switches fallen mir ein), die die Switching-Struktur zwischen Switches über Stack-Anschlüsse tatsächlich erweitert haben, aber ich kenne keine, die heute über eine solche Fähigkeit verfügen.

Eine Option, die andere Poster erwähnt haben, ist die Verwendung von Link-Aggregationsmechanismen, um mehrere Ports miteinander zu verbinden. Dadurch werden mehr Ports an jedem Switch verwendet, die Bandbreite zwischen Switches kann jedoch erhöht werden. Beachten Sie, dass unterschiedliche Verbindungsaggregationsprotokolle unterschiedliche Algorithmen verwenden, um den Verkehr über die Verbindungen in der Aggregationsgruppe zu "verteilen", und dass Sie die Verkehrsindikatoren auf den einzelnen Schnittstellen in der Aggregationsgruppe überwachen müssen, um sicherzustellen, dass tatsächlich ein Ausgleich stattfindet. (In der Regel wird eine Art Hash der Quell- / Zieladressen verwendet, um einen "Ausgleich" -Effekt zu erzielen. Dies geschieht, damit Ethernet-Frames in derselben Reihenfolge eintreffen, da Frames zwischen einer einzelnen Quelle und einem Ziel immer über dieselben Schnittstellen übertragen werden.)

All diese Bedenken hinsichtlich der Port-zu-Port-Switching-Bandbreite sind ein Argument für die Verwendung von Switches auf Chassis-Basis. Alle Leitungskarten in einem Cisco Catalyst 6513-Switch haben beispielsweise dieselbe Vermittlungsstruktur (obwohl einige Leitungskarten selbst eine unabhängige Struktur haben können). Sie können eine Vielzahl von Ports in dieses Gehäuse einbinden und mehr Port-zu-Port-Bandbreite erhalten, als dies bei einer kaskadierten oder sogar gestapelten Konfiguration einzelner Switches der Fall ist.

kurze antwort: ja, es kann ein engpass sein

Etwas bessere Antwort: Versuchen Sie Port-Trunking, um mehr Verbindungen zwischen Switches hinzuzufügen.

persönlichere Antwort: ... es ist sehr wahrscheinlich, dass Sie es nicht brauchen. Dies hängt stark von der Art der Arbeit Ihrer Benutzer ab. Es kommt jedoch sehr selten vor, dass viele Benutzer zu 100% Daten übertragen. Es ist wahrscheinlicher, dass jeder Link zu 95% inaktiv ist, was bedeutet, dass dieser von 10 Benutzern gemeinsam genutzte Link zu 50% inaktiv ist und zwei Benutzer ihn nur zu 1,8% aktiv gemeinsam nutzen.

Wenn Sie einen der 1-Gbit / s-Ports verwenden, um die beiden Switches zu verbinden, beträgt die verfügbare Gesamtbandbreite 1 Gbit / 10 + etwas Overhead. Ihr Durchsatz liegt also insgesamt bei 0,8 Gbit / s.

Wenn Ihre Switches dies unterstützen, können Sie ein Stapelmodul verwenden. Dies ermöglicht normalerweise eine viel höhere Durchsatzrate bei nahezu der Geschwindigkeit der Switch-Backplane.

Wenn Ihr Switch dies unterstützt, können Sie auch die Link-Aggregation verwenden .

Es gibt jedoch auch hier ein anderes Problem: Wenn Ihr Server an einem 1-Gbit-Port angeschlossen ist, spielt es keine Rolle, ob Sie die Switches mit einer anderen Methode stapeln, da Ihr Server nur Daten mit 1 Gbit / s übertragen / empfangen kann.

Am besten verwenden Sie ein Stacking-Modul für Ihre Switches und stellen Ihren Server auf eine 10-Gbit-Verbindung. Dies setzt auch voraus, dass Ihr Server diese Datenmenge verarbeiten kann. Typische Server-RAID-Setups unterstützen über einen längeren Zeitraum nur dauerhafte Durchsätze von ca. 700 MBit / s.

Wenn Sie verwaltete Switches verwenden (bei denen Sie sich auf irgendeine Weise anmelden können), können Sie möglicherweise mehrere Switch-Ports kombinieren, um mehr Bandbreite zu erhalten.

Viele Standard-Gigabit-Switches haben keine Einschränkungen zwischen den Ports desselben Switches. Wenn Sie also über 10 Switch-Ports verfügen, können alle ohne Probleme mit voller Geschwindigkeit verwendet werden.

Wenn Sie einen dieser Ports für die Verbindung mit einem anderen Switch verwenden, wird die Kommunikation zwischen diesen beiden Switches verlangsamt. Die Computer, die sich einen einzelnen Switch teilen, werden jedoch nicht langsamer, nur wenn der Datenverkehr dieses einzelne Kabel zwischen den Switches überquert, wird der Kampf um die Bandbreite beginnen.

Wenn Sie dies als zu einschränkend empfinden, müssen Sie an beiden Enden einen verwalteten Switch verwenden und die Switch-Ports zusammenfassen, um 2, 3, 4 zu erhalten, unabhängig von der Geschwindigkeit, die Sie benötigen. Oder kaufen Sie einen High-End-Switch und nutzen Sie 10 Gig zwischen den Switches. Es ist wahrscheinlich, dass die Kombination mehrerer 1-Gig-Ports günstiger ist.

Wenn beide Switches und nur IF eine Verzögerung / Trunk-Verbindung mehrerer Ports unterstützen, um eine Verbindung mit einer Breite zu erstellen, können Sie eine Verbindung von 2 bis zur maximal zulässigen Anzahl von Ports herstellen, um eine Link-Aggregation zu erstellen.

Achtung, Sie haben nicht nur Verbindungskabel und können loslegen! Sie müssen die Ports auf beiden Seiten konfigurieren und erst dann verbinden, da Sie sonst einen sicheren Broadcast-Sturm riskieren, der beide Switches zum Erliegen bringen kann.

In dem Beispiel, das Sie angegeben haben; Dass Sie zehn Clients auf Switch A und einen Server auf Switch B haben; Alle Verbindungen (Client zu Switch, Switch zu Switch und Server zu Switch) sind alle 1 GB groß. Die Engpässe treten auf, wenn der gesamte Datenverkehr auf einen Port geleitet wird. Sofern Ihr Server keine schnellere Verbindung als 1 GB hat, spielt es keine Rolle, welche Switch-zu-Switch-Verbindung besteht, wenn die endgültige Verbindung vom Switch zum Server immer noch nur 1 GB beträgt.

Ideale Konfigurationsreihenfolge wäre; Ein Schalter für alle Geräte. Wenn Sie mehrere Switches verwenden und wenn verfügbar, verwenden Sie Ports, die zum Verbinden von Switch zu Switch vorgesehen sind, um die Bandbreite zu erhöhen. Wenn Sie mehrere Switches verwenden und keine Verbindungsports verfügbar sind, können Sie möglicherweise mehrere Ports verbinden, um die Bandbreite zwischen den Switches zu erhöhen.

Dies ist ein möglicher Engpass. Bei einigen Switches können Sie die Bandbreite auf mehrere Ports verteilen, also 3 x 1 Gbit / s oder 4 x 1 Gbit / s. Das Switch-Betriebssystem verfügt über eine Methode, die von Switch zu Switch unterschiedlich ist, da jeder Anbieter seine eigene Vorgehensweise hat. Manchmal auch andere Namen für diese Funktion. Überprüfen Sie in den Handbüchern Ihres Herstellers und Modells, ob dies unterstützt wird.

Die Antwort ist ja.

Mögliche Problemumgehungen umfassen die Verwendung mehrerer Gigabit-Verbindungen zwischen den Switches oder eine schnellere Verbindung zwischen den Switches. Beide Optionen erfordern die Unterstützung der Switches. Wenn mehrere Links zusammengefasst werden, kann es problematisch sein, die Last eventuell zwischen den Links aufzuteilen.

Mit anderen Worten, könnte jeder Computer nur mit einer Geschwindigkeit von einem Gigabit übertragen, geteilt durch die 10 Maschinen, die versuchen, die "Brücke" zwischen den Switches zu nutzen?

Ja

Was Sie sich fragen müssen, ist, wie oft das tatsächlich passiert. In Ihrem speziellen Netzwerk ist dies ein theoretischer Engpass, der keine wirklichen Probleme verursacht, oder ein wirklicher Engpass, für dessen Lösung es sich lohnt, ernsthaftes Geld auszugeben.

Wenn alle Computer auf denselben Server zugreifen, ist die Verbindung zum Server ebenso ein Engpass wie die Verbindung zwischen den Switches.

Wenn ja, gibt es Abhilfemaßnahmen, damit jedes Gerät seine maximale Geschwindigkeit von Punkt zu Punkt nutzen kann?

Es gibt Lösungen, aber diese Lösungen werden Sie kosten. Verabschieden Sie sich von billigen, nicht verwalteten Gigabit-Switches.

Zunächst können Sie versuchen, einen einzelnen Switch zu erstellen, der effektiv größer ist. Viele Switch-Familien haben "Stack" -Anschlüsse, die schneller sind als typische Ethernet-Schnittstellen, obwohl sie in einigen Fällen immer noch einen Engpass darstellen können. Wenn Sie mehr Wert legen, haben Sie Chassis-Switches, die (für einen Preis) eine große Anzahl von Ports auf mehrere Linecards mit einer wirklich schnellen Verbindung auf der Rückseite stecken können. Obwohl Sie an einem Punkt angelangt sind, an dem Sie mehr Ports auf einen Switch setzen, ist dies keine Lösung, da Sie entweder zu viele Ports benötigen oder die Ports an verschiedenen Orten und keinen Berg von Kabeln mehr benötigen.

Zweitens können Sie schnellere Varianten von Ethernet betrachten. 10-Gigabit-Ethernet ist mittlerweile weit verbreitet. 40 Gigabit und 100 Gigabit sind ebenfalls zu einem Preis erhältlich.

Drittens können Sie die Link-Aggregation betrachten. Die Link-Aggregation ist ein nützliches Tool. Aufgrund von Designeinschränkungen ist es jedoch unwahrscheinlich, dass alle Ports in der Aggregationsgruppe zu 100% ausgelastet sind.

Wenn Sie mehr als zwei Switches benötigen, können Sie auch andere Topologien als Baumstrukturen untersuchen. Leider war Ethernet nicht wirklich dafür ausgelegt, so dass die Lösungen für die Unterstützung etwas "aufgeschraubt" sind.