O uso de um único cabo para conectar dois switches cria um gargalo?

Question

Eu percebo que isso pode ser uma pergunta estúpida para alguns, mas é algo que eu sempre questionei.

Digamos que temos dois comutadores gigabit e todos os dispositivos na rede também são gigabit.

Se 10 computadores conectados ao switch A precisam transferir grandes quantidades de dados para um servidor no Switch B (ao mesmo tempo), a velocidade máxima de transferência de cada conexão é limitada pela largura de banda da conexão entre os dois switches?

Em outras palavras, cada computador só seria capaz de transferir a uma velocidade de um gigabit dividido pelas 10 máquinas que tentam usar a "ponte" entre os comutadores?

Em caso afirmativo, existem soluções alternativas para que cada dispositivo possa usar sua velocidade máxima de ponto a ponto?

    

Answer 1

Sim. O uso de cabos únicos para "colocar em cascata" vários switches Ethernet juntos cria gargalos. Se esses gargalos estão ou não causando desempenho ruim, no entanto, isso só pode ser determinado pelo monitoramento do tráfego nesses links. (Você deveria estar monitorando suas estatísticas de tráfego por porta. Esta é mais uma razão pela qual essa é uma boa ideia.)

Um switch Ethernet tem uma largura de banda interna limitada, mas normalmente muito grande, para realizar seu trabalho. Isso é chamado de switching bandwidth fabric e pode ser bastante grande, hoje, em switches Ethernet gigabit de baixo custo (um Dell PowerConnect 6248, por exemplo, possui uma malha de switching de 184 Gbps). Manter o fluxo de tráfego entre as portas no mesmo switch normalmente significa (com switches Ethernet de 24 e 48 portas modernos) que o próprio switch não "bloqueará" os quadros que fluem com velocidade total entre os dispositivos conectados.

Invariavelmente, você precisará de mais portas do que um único switch pode fornecer.

Quando você cascata (ou, como alguns diriam, "heap") alterna com cabos cruzados, você não está estendendo a malha de comutação dos comutadores para o outro. Você certamente está conectando os comutadores e o tráfego fluirá, mas apenas na largura de banda fornecida pelas portas que conectam os comutadores. Se houver mais tráfego que precise fluir de um comutador para outro que o cabo de conexão único pode suportar, os quadros serão descartados.

Os conectores de empilhamento são normalmente usados para fornecer interconexões de switch a switch de maior velocidade. Desta forma, você pode conectar vários switches com uma limitação de largura de banda switch-to-switch muito menos restritiva. (Usando o Dell PowerConnect 6200 series novamente como exemplo, suas conexões de pilha têm comprimento limitado a menos de 0,5 metros, mas operam a 40 Gbps). Isso ainda não estende a malha de comutação, mas normalmente oferece desempenho amplamente melhorado em comparação a uma única conexão em cascata entre comutadores.

Havia alguns switches (os switches Intel 500 Series 10/100 vêm à mente) que, na verdade, estenderam a malha de comutação entre switches através de conectores de pilha, mas não sei de nenhum que tenha essa capacidade hoje em dia.

Uma opção mencionada por outros pôsteres é usar mecanismos de agregação de links para "unir" várias portas. Isso usa mais portas em cada switch, mas pode aumentar a largura de banda switch-to-switch. Tenha em atenção que os diferentes protocolos de agregação de links utilizam algoritmos diferentes para "equilibrar" o tráfego entre os links no grupo de agregação e é necessário monitorizar os contadores de tráfego nas interfaces individuais no grupo de agregação para garantir que o equilíbrio está realmente a ocorrer. (Normalmente, algum tipo de hash dos endereços de origem / destino é usado para obter um efeito de "balanceamento". Isso é feito para que os quadros Ethernet cheguem na mesma ordem, pois os quadros entre uma única origem e destino sempre se moverão pelas mesmas interfaces. e tem o benefício adicional de não exigir enfileiramento ou monitoramento de fluxos de tráfego nas portas de membros do grupo de agregação.)

Toda essa preocupação com a largura de banda de comutação porta-a-porta é um argumento para o uso de switches baseados em chassi. Todas as placas de linha, por exemplo, um switch Cisco Catalyst 6513, compartilham a mesma malha de comutação (embora algumas placas de linha possam, elas próprias, ter uma estrutura independente). Você pode congestionar muitas portas nesse chassi e obter mais largura de banda porta-a-porta do que seria possível em uma configuração de switch discreta em cascata ou mesmo empilhada.

    

Answer 2

resposta curta: sim, pode ser um gargalo

resposta ligeiramente melhor: experimente o entroncamento de portas para adicionar mais links entre switches.

resposta mais pessoal: ... é bem provável que você não precise disso. Depende muito do tipo de trabalho feito por seus usuários; mas é muito raro que você tenha muitos usuários enviando dados em torno de 100% do tempo. Mais provavelmente, cada link ficará inativo como 95% do tempo, o que significaria que esse link compartilhado por 10 usuários ficaria ocioso em cerca de 50% do tempo, e dois usuários o compartilhando ativamente apenas 1,8% do tempo.

    

Answer 3

Se você usar uma das portas de 1 Gb / s para vincular os dois switches, então sim, a largura de banda total disponível será de 1 Gb / 10 + alguma sobrecarga. então sua taxa de transferência será em torno de 0,8 Gb / s no total.

Se seus switches suportarem, você pode usar um módulo de empilhamento. Isso geralmente permite uma taxa de transferência muito maior em quase a velocidade do painel traseiro do switch.

Se o seu switch oferecer suporte, você também poderá usar agregação de links .

Há, no entanto, outro problema também, se o seu servidor estiver conectado em uma porta de 1 Gb, não importa se você empilha os switches usando outro método, pois o servidor só poderá transferir / receber dados a 1 Gb / s .

Sua melhor opção seria usar um módulo de empilhamento para seus switches e colocar seu servidor em um link de 10Gb. Isso também pressupõe que seu servidor será capaz de lidar com essa quantidade de dados. As configurações típicas de RAID de servidor suportarão apenas transferências contínuas de cerca de 700Mb / s durante um período prolongado de tempo.

    

Answer 4

Se você estiver usando switches gerenciados (aqueles em que você pode fazer login de alguma forma), talvez você possa combinar várias portas de switch para obter mais largura de banda.

Muitos switches gigabit disponíveis não terão restrições entre portas no mesmo switch. Ou seja, se você tem 10 portas de switch, todas elas podem estar em uso a toda velocidade sem problemas.

Se você usar uma dessas portas para se conectar a outro switch, então sim, a comunicação entre esses dois switches será reduzida. No entanto, os computadores que compartilham um único switch não ficarão lentos, somente quando o tráfego cruzar esse único cabo entre switches as pessoas começarem a lutar pela largura de banda.

Se achar que isso é muito limitante, você terá que usar um switch gerenciado em ambas as extremidades e agregar as portas do switch juntas para obter 2, 3, 4, qualquer velocidade que você precisar. Ou, compre um switch muito alto e use 10 gigabytes entre os switches. As chances são de combinar muitas portas de um gigabyte juntas serão mais baratas.

    

Answer 5

Se, e somente IF, os dois switches suportarem uma conexão de atraso / tronco de várias portas para criar uma conexão de largura única, você poderá conectar de 2 ao número máximo permitido de portas para criar agregação de links.

Atenção, você não apenas conecta cabos e está pronto! Você precisa configurar as portas em ambos os lados e só então conectá-las, caso contrário, você corre o risco de uma tempestade de broadcast que pode derrubar ambos os seus switches.

    

Answer 6

No exemplo que você forneceu; Que você tem dez clientes no comutador A e um servidor no comutador B; todas as conexões (cliente para alternar, alternar para comutador e servidor para comutador) são todas de 1 gb, o gargalo (s) será onde todo o tráfego é afunilado em uma porta. A menos que o seu servidor tenha uma conexão mais rápida que 1gb, não importa muito o que a chave para alternar a conexão é se a conexão final do switch para o servidor ainda é de apenas 1gb.

A ordem de configuração ideal seria; Um interruptor para todos os dispositivos. Se estiver usando vários switches e se disponível, use portas projetadas para conectar o switch ao switch para obter maior largura de banda. Se o uso de vários switches e portas de interconexão não estiverem disponíveis, você poderá vincular várias portas para aumentar a largura de banda entre os switches.

    

Answer 7

Esse é um possível gargalo. Alguns switches permitem que você agregue largura de banda com várias portas para 3X 1gbps ou 4X1Gbps. O switch OS terá um método para fazer isso e varia de switch para switch, pois cada fornecedor tem sua própria maneira de fazer isso. Às vezes, nomes diferentes para esse recurso também. Verifique os manuais de sua marca e modelo para ver se isso é suportado.

    

Answer 8

A resposta é sim.

Possíveis soluções incluem o uso de vários links gigabit entre os switches ou um link mais rápido entre os switches. Ambas as opções requerem suporte dos switches e, com a agregação de vários links, pode ser problemático dividir a carga entre os links.

    

Answer 9

In other words, would each computer only be able to transfer at a speed of one gigabit divided by the 10 machines trying to use the "bridge" between switches?

Sim

O que você tem que se perguntar é com que frequência isso realmente acontece. Em sua rede particular, isso é um gargalo teórico que não está causando problemas reais ou um gargalo real que vale a pena gastar muito dinheiro na resolução.

Além disso, se todos os computadores estiverem acessando o mesmo servidor, a conexão com o servidor será um gargalo da conexão entre switches.

If so, are there any workarounds so that every device can use it's maximum speed from point to point?

Existem soluções, mas essas soluções vão te custar. Diga adeus aos switches gigabit não gerenciados baratos.

Primeiro, você pode tentar criar um único switch que seja efetivamente maior. Muitas famílias de switches têm conectores "stack" que são mais rápidos do que as interfaces Ethernet comuns, embora ainda possam ser um gargalo em alguns casos. Indo mais sofisticado você tem comutadores de chassis que (por um preço) podem colocar um grande número de portas em várias placas de linha com uma interconexão muito rápida na parte de trás. Eventualmente, você chega a um ponto em que colocar mais portas em um switch não é uma solução porque você precisa de muitas portas ou porque precisa das portas em lugares diferentes e não quer uma montanha de cabos.

Em segundo lugar, você pode ver variações mais rápidas de Ethernet. 10 gigabit ethernet está agora amplamente disponível. 40 gigabits e 100 gigabits também estão disponíveis por um preço.

Em terceiro lugar, você pode ver a agregação de links. A agregação de links é uma ferramenta útil, mas devido a limitações de design, é improvável que você veja 100% de utilização de todas as portas no grupo de agregação.

Se você precisar de mais de dois switches, também poderá começar a examinar as topologias que não sejam de árvore. Infelizmente, a Ethernet não foi realmente projetada para isso, portanto as soluções para suportá-la são um tanto "aparafusadas".