¿Usar un solo cable para conectar dos interruptores crea un cuello de botella?

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Me doy cuenta de que esta puede ser una pregunta estúpida para algunos, pero es algo que siempre me he preguntado.

Digamos que tenemos dos conmutadores gigabit y todos los dispositivos en la red también son gigabit.

Si 10 computadoras conectadas al conmutador A necesitan transferir grandes cantidades de datos a un servidor en el conmutador B (al mismo tiempo), ¿la velocidad de transferencia máxima de cada conexión está limitada por el ancho de banda de la conexión entre los dos conmutadores?

En otras palabras, ¿cada computadora solo podría transferir a una velocidad de un gigabit dividido por las 10 máquinas que intentan usar el "puente" entre los interruptores?

Si es así, ¿hay alguna solución para que cada dispositivo pueda usar su velocidad máxima de punto a punto?

Mella
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Respuestas:

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Sí. El uso de cables individuales para "conectar en cascada" múltiples conmutadores Ethernet juntos crea cuellos de botella. Sin embargo, si esos cuellos de botella realmente están causando un bajo rendimiento, solo se puede determinar monitoreando el tráfico en esos enlaces. (Realmente debería estar monitoreando sus estadísticas de tráfico por puerto. Esta es una razón más por la cual es una buena idea).

Un conmutador Ethernet tiene un ancho de banda interno limitado, pero generalmente muy grande, para realizar su trabajo. Esto se conoce como el ancho de banda de la estructura de conmutación y puede ser bastante grande hoy en día, incluso en conmutadores Gigabit Ethernet de muy bajo nivel (un Dell PowerConnect 6248, por ejemplo, tiene una estructura de conmutación de 184 Gbps). Mantener el flujo de tráfico entre los puertos en el mismo conmutador generalmente significa (con los conmutadores Ethernet de 24 y 48 puertos modernos) que el conmutador en sí mismo no "bloqueará" las tramas que fluyen a la velocidad de cable completa entre los dispositivos conectados.

Sin embargo, invariablemente necesitará más puertos de los que puede proporcionar un solo conmutador.

Cuando conecta en cascada (o, como algunos dirían, "montón") conmutadores con cables cruzados, no está extendiendo la estructura de conmutación de los conmutadores entre sí. Ciertamente está conectando los conmutadores, y el tráfico fluirá, pero solo en el ancho de banda proporcionado por los puertos que conectan los conmutadores. Si hay más tráfico que necesita fluir de un conmutador a otro de lo que el único cable de conexión puede soportar, se dejarán caer tramas.

Los conectores de apilamiento se utilizan generalmente para proporcionar interconexiones de interruptor a interruptor de mayor velocidad. De esta manera, puede conectar varios conmutadores con una limitación de ancho de banda de conmutador a conmutador mucho menos restrictiva. (Usando la serie Dell PowerConnect 6200 nuevamente como ejemplo, sus conexiones de pila tienen una longitud limitada a menos de 0,5 metros, pero funcionan a 40 Gbps). Esto aún no extiende la estructura de conmutación, pero generalmente ofrece un rendimiento enormemente mejorado en comparación con una conexión en cascada única entre conmutadores.

Hubo algunos interruptores (vienen a la mente los interruptores Intel 500 Series 10/100) que en realidad extendieron la estructura de conmutación entre interruptores a través de conectores de pila, pero no conozco ninguno que tenga esa capacidad hoy en día.

Una opción que otros carteles han mencionado es usar mecanismos de agregación de enlaces para "unir" múltiples puertos juntos. Esto utiliza más puertos en cada conmutador, pero puede aumentar el ancho de banda de conmutador a conmutador. Tenga en cuenta que los diferentes protocolos de agregación de enlaces utilizan diferentes algoritmos para "equilibrar" el tráfico a través de los enlaces en el grupo de agregación, y debe supervisar los contadores de tráfico en las interfaces individuales en el grupo de agregación para asegurarse de que realmente se está produciendo el equilibrio. (Por lo general, se utiliza algún tipo de hash de las direcciones de origen / destino para lograr un efecto de "equilibrio". Esto se hace para que las tramas de Ethernet lleguen en el mismo orden ya que las tramas entre una única fuente y destino siempre se moverán a través de las mismas interfaces,

Toda esta preocupación sobre el ancho de banda de conmutación de puerto a puerto es un argumento para usar conmutadores basados ​​en chasis. Todas las tarjetas de línea, por ejemplo, en un switch Cisco Catalyst 6513, comparten la misma estructura de conmutación (aunque algunas tarjetas de línea pueden tener una estructura independiente). Puede atascar muchos puertos en ese chasis y obtener más ancho de banda de puerto a puerto del que podría en una configuración de conmutador discreto en cascada o incluso apilada.

Evan Anderson
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1
OMG Esta respuesta es asombrosa.
Neil Barnwell
1
Mi objetivo es agradar.
Evan Anderson
5

respuesta corta: sí, puede ser un cuello de botella

respuesta ligeramente mejor: intente el enlace de puertos para agregar más enlaces entre los conmutadores

respuesta más personal: ... es muy probable que no la necesite. Depende mucho del tipo de trabajo realizado por sus usuarios; pero es muy raro que haya muchos usuarios enviando datos alrededor del 100% del tiempo. Lo más probable es que cada enlace esté inactivo como el 95% del tiempo, lo que significaría que ese enlace compartido por 10 usuarios estaría inactivo alrededor del 50% del tiempo, y dos usuarios lo compartirían activamente solo el 1,8% del tiempo.

Javier
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+1. Buena respuesta. En teoría: sí, podría ser un cuello de botella. Realidad: probablemente no lo sea y probablemente no se convierta en un cuello de botella. Antes de apresurarse a hacer cambios, configure la agregación de enlaces, etc., etc. Debe monitorear y medir la utilización del enlace entre los 2 interruptores.
joeqwerty
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Me preocupa un poco la frase "puede ser un cuello de botella". Que es un cuello de botella. Si está creando o no un problema es una preocupación orthangonal. En cualquier conmutador Gigabit Ethernet moderno, la estructura supera los 1 Gbps, por lo que, por definición, los conmutadores Gigabit en cascada con cables cruzados crean cuellos de botella.
Evan Anderson
@Evan Anderson: sí, entiendo tu punto ... pero ¿es el peor cuello de botella? ¿Y puede llamarse un cuello de botella cuando todavía es mucho más ancho de lo que empujas?
Javier
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@Evan: veo tu punto. ¿Es un cuello de botella? Sí. ¿Está creando problemas de rendimiento? Eso solo se puede determinar a través del monitoreo y la medición.
joeqwerty
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Si utiliza uno de los puertos de 1 Gb / s para vincular los dos conmutadores, entonces sí, el ancho de banda total disponible será de 1 Gb / 10 + algo de sobrecarga. por lo que su rendimiento será de alrededor de 0.8 Gb / s en total.

Si sus conmutadores lo admiten, puede usar un módulo de apilamiento. Esto generalmente permite una tasa de rendimiento mucho mayor a casi la velocidad de la placa posterior del conmutador.

Si su conmutador lo admite, también puede usar la agregación de enlaces .

Sin embargo, también hay otro problema aquí, si su servidor está conectado a un puerto de 1 Gb, no importa si apila los conmutadores utilizando otro método, ya que su servidor solo podrá transferir / recibir datos a 1 Gb / s.

Su mejor opción sería utilizar un módulo de apilamiento para sus conmutadores y poner su servidor en un enlace de 10 Gb. Esto también supone que su servidor podrá manejar esa cantidad de datos. Las configuraciones típicas de RAID de servidor solo admitirán rendimientos sostenidos de alrededor de 700Mb / s durante un período prolongado de tiempo.

Francois Wolmarans
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Si está utilizando conmutadores administrados (en los que puede iniciar sesión de alguna manera), entonces quizás pueda combinar varios puertos de conmutador para obtener más ancho de banda.

Muchos conmutadores Gigabit listos para usar no tendrán restricciones entre puertos en el mismo conmutador. Es decir, si tiene 10 puertos de conmutador, todos pueden estar en uso a toda velocidad sin ningún problema.

Si usa uno de esos puertos para conectarse a otro conmutador, entonces sí, la comunicación entre esos dos conmutadores se ralentiza. Sin embargo, las computadoras que comparten un solo conmutador no se ralentizarán, solo cuando el tráfico cruce ese único cable entre conmutadores, las personas comenzarán a luchar por el ancho de banda.

Si lo encuentra demasiado limitante, tendrá que usar un conmutador administrado en ambos extremos y agregar puertos de conmutador juntos para obtener 2, 3, 4, cualquier velocidad que necesite. O compre un interruptor de muy alta gama y use 10 gig entre los interruptores. Lo más probable es que combinar muchos puertos de 1 concierto será más barato.

Michael Graff
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Si, y solo IF, ambos conmutadores admiten una conexión de retraso / troncal de múltiples puertos para crear una conexión de ancho único, puede conectarse desde 2 al número máximo permitido de puertos para crear la agregación de enlaces.

¡Advertencia, no solo conecta los cables y está listo para comenzar! Debe configurar los puertos en ambos lados y solo luego conectarlos, de lo contrario corre el riesgo de una tormenta de transmisión segura que puede derribar ambos conmutadores.

thedp
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En el ejemplo que proporcionaste; Que tiene diez clientes en el conmutador A y un servidor en el conmutador B; todas las conexiones (cliente a conmutador, conmutador a conmutador y servidor a conmutador) son todas de 1 gb, los cuellos de botella van a estar donde todo el tráfico se canaliza a un puerto. A menos que su servidor tenga una conexión más rápida que 1 gb, no importa significativamente cuál es el interruptor para cambiar la conexión si la conexión final del conmutador al servidor todavía es de solo 1 gb.

El orden de configuración ideal sería; Un interruptor para todos los dispositivos. Si usa múltiples conmutadores y si están disponibles, use puertos diseñados para conectar el conmutador a conmutador para obtener un mayor ancho de banda. Si el uso de múltiples conmutadores y puertos de interconexión no están disponibles, posiblemente puede vincular múltiples puertos para aumentar el ancho de banda entre los conmutadores.

Jeff
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Este es un posible cuello de botella. Algunos conmutadores le permitirán asignar ancho de banda con múltiples puertos, por lo que 3X 1gbps o 4X1Gbps. El sistema operativo del conmutador tendrá un método para hacerlo y varía de un conmutador a otro, ya que cada proveedor tiene su propia forma de hacerlo. A veces también hay diferentes nombres para esta función. Consulte los manuales de su marca y modelo para ver si esto es compatible.

Dave M
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La respuesta es sí.

Las posibles soluciones incluyen el uso de múltiples enlaces gigabit entre los conmutadores o un enlace más rápido entre los conmutadores. Ambas opciones requieren el apoyo de los conmutadores, y al agregar múltiples enlaces puede ser problemático dividir la carga eventualmente entre los enlaces.

af.
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En otras palabras, ¿cada computadora solo podría transferir a una velocidad de un gigabit dividido por las 10 máquinas que intentan usar el "puente" entre los interruptores?

Lo que tienes que preguntarte es con qué frecuencia sucede eso realmente. En su red particular, este es un cuello de botella teórico que no está causando ningún problema real o un cuello de botella real que vale la pena gastar mucho dinero en resolverlo.

Además, si todas las computadoras están accediendo al mismo servidor, entonces la conexión al servidor será tanto un cuello de botella como la conexión entre conmutadores.

Si es así, ¿hay alguna solución para que cada dispositivo pueda usar su velocidad máxima de punto a punto?

Hay soluciones pero esas soluciones te van a costar. Diga adiós a los conmutadores gigabit no administrados muy baratos.

Primero, puede intentar construir un solo conmutador que sea efectivamente más grande. Muchas familias de conmutadores tienen conectores "apilados" que son más rápidos que las interfaces Ethernet típicas, aunque en algunos casos pueden ser un cuello de botella. Para ir más arriba, tiene conmutadores de chasis que (por un precio) pueden colocar una gran cantidad de puertos en múltiples tarjetas de línea con una interconexión realmente rápida en la parte posterior. Eventualmente, aunque llegue a un punto en el que colocar más puertos en un conmutador no sea una solución, ya sea porque necesita demasiados puertos o porque necesita puertos en diferentes lugares y no desea una montaña de cables ...

En segundo lugar, puede mirar variantes más rápidas de Ethernet. Ethernet de 10 gigabits ahora está ampliamente disponible. 40 gigabit y 100 gigabit también están disponibles por un precio.

En tercer lugar, puede ver la agregación de enlaces. La agregación de enlaces es una herramienta útil, pero debido a las limitaciones de diseño, es poco probable que vea una utilización del 100% de todos los puertos del grupo de agregación.

Si necesita más de dos conmutadores, también puede comenzar a buscar topologías que no sean de árbol. Desafortunadamente, Ethernet no fue realmente diseñado para esto, por lo que las soluciones para soportarlo son algo "atornilladas".

Peter Green
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