Přesměrování potrubí - Pipeline forwarding

Přesměrování potrubí (PF) ^[1] platí pro přeposílání paketů v počítačové sítě základní pojem potrubí, který byl široce a úspěšně používán ve výpočetní technice - konkrétně v architektuře všech hlavních centrální procesorové jednotky (CPU) - a výroba - konkrétně na montážních linkách různých průmyslových odvětví od automobilového průmyslu po mnoho dalších. Pipelining je známo, že je optimální nezávisle na konkrétní instanci. Optimální je zejména PF z různých hledisek:

Vysoká účinnost při využívání síťových zdrojů, což umožňuje přizpůsobení většímu množství provozu v síti, čímž se sníží provozní náklady a je základem pro přizpůsobení exponenciálnímu růstu moderních sítí.
Nízká složitost implementace, což umožňuje realizaci větších a výkonnějších síťových systémů za nízkou cenu, a nabízí tak další podporu růstu sítě.
Vysoká škálovatelnost, což je bezprostředním důsledkem výše uvedených dvou funkcí.
Deterministický a předvídatelný provoz s minimálním zpožděním a bez ztráty paketů ani při plném zatížení, což je klíčové pro podporu náročných požadavků nových a cenných služeb, které jsou nasazovány nebo se předpokládá jejich nasazení v moderních sítích, jako je telefonování, videokonference, virtuální přítomnost , video na vyžádání, distribuované hry.

Pokrývá různé aspekty technologie několik patentů vydané oběma Úřad pro patenty a ochranné známky Spojených států a Evropský patentový úřad.^{[Citace je zapotřebí ]}

Principy činnosti

Stejně jako v jiných implementacích pipeline, a společná časová reference (CTR) je nutný k provádění předávání potrubí. V kontextu globálních sítí lze CTR efektivně realizovat pomocí UTC (koordinovaný světový čas ), který je celosvětově dostupný prostřednictvím GPS (Globální Polohovací Systém ) nebo Galileo v blízké budoucnosti. Například sekunda UTC je rozdělena na pevnou dobu trvání Časový rámec, které jsou seskupeny do časové cykly takže v každé UTC sekundě je předdefinovaný celočíselný počet časových cyklů. Alternativně nebo doplňkově lze CTR získat prostřednictvím sítě pomocí synchronizačních protokolů, jako je IEEE 1588.

Pakety jsou předávány z uzlu do uzlu podle předdefinovaných plánů, jak je znázorněno na obrázku níže, tj. Každý uzel předává pakety určitého toku během předdefinovaných časových rámců. Časové cykly definují periodický opakovaný výskyt různých předdefinovaných plánů. Periodické plánování v každém uzlu má za následek periodické předávání paketů v síti, které se označuje jako předávání potrubí pro objednané, krok za krokem, s nímž pakety cestují k cíli.

Příklad předávání potrubí

Prostřednictvím procedury rezervace prostředků je rezervována přenosová kapacita pro tok na každém odkazu, který prochází během časového rámce (nebo časových rámců) předdefinovaných pro jeho předávání, čímž nastavuje synchronní virtuální roura (SVP ). Kapacita během každého časového rámce může být částečně nebo úplně vyhrazena pro jeden nebo více toků. V důsledku toho časový cyklus poskytuje základ pro periodické opakování rezervace, které zajišťuje dostatek přenosových zdrojů, které mají být k dispozici na každém odkazu, aby předaly pakety každého toku, což zabraňuje zpožděním v důsledku sváru zdrojů a ztráty v důsledku přetížení.

Možnosti přeposílání

Jak je znázorněno na obrázku výše, který zobrazuje cestu paketu z uzlu A do uzlu D podél tří přepínačů předávání potrubí, zpoždění přesměrování mohou mít různé hodnoty pro různé uzly kvůli různým zpožděním šíření na různých spojích (např. Tab, Tbc a Tcd) a různým zpracováním paketů a přepínacím časům v heterogenních uzlech (např. Tbb a Tcc). Kromě toho jsou možné dvě varianty základní operace předávání potrubí. Když se uzel n nasadí okamžité přeposílání zpoždění předávání má stejnou hodnotu pro všechny pakety přijaté uzlem n na vstupní lince i a je to minimum nezbytné pro přizpůsobení šíření, zpracování a přepínání času paketu. Při implementaci ne okamžité přeposíláníuzel n může používat různá zpoždění předávání pro různé pakety.

Byly navrženy dvě implementace předávání potrubí: Časově řízené přepínání (TDS ) - a.k.a. Frakční přepínání lambda (FλS ) v kontextu optické sítě -^[2] a časově řízená priorita (TDP) ^[3] a lze je použít k vytvoření paralelní sítě pro předávání potrubí v budoucím internetu.^[4]

Reference

^ Baldi, M .; Marchetto, G .; Ofek, Y. (2007), „Škálovatelné řešení pro inženýrství streamovaného provozu na budoucím internetu“, Počítačové sítě (COMNET), 51 (14): 4092–4111, CiteSeerX 10.1.1.559.3251, doi:10.1016 / j.comnet.2007.04.019^{[mrtvý odkaz ]}
^ Baldi, M .; Ofek, Y. (2004), „Fractional Lambda Switching - Principles of Operation and Performance Issues“ (PDF), SIMULACE: Transakce Společnosti pro modelování a simulaci mezinárodní, 80 (10): 527–544, CiteSeerX 10.1.1.131.6794, doi:10.1177/0037549704046461
^ Li, C.-S .; Ofek, Y .; Yung, M. (1996), „Time-driven priority flow flow for real-time heterogeneous internetworking“, IEEE Int. Konf. o počítačové komunikaci (INFOCOM 1996) (PDF), IEEE
^ Baldi, M .; Ofek, Y. (2009), „Čas na„ zelenější “internet“, 1. mezinárodní seminář o zelené komunikaci (GreenComm'09) ve spojení s mezinárodní konferencí IEEE o komunikaci (IEEE ICC 2009) (PDF), IEEE

[1] Baldi, M .; Marchetto, G .; Ofek, Y. (2007), „Škálovatelné řešení pro inženýrství streamovaného provozu na budoucím internetu“, Počítačové sítě (COMNET), 51 (14): 4092–4111, CiteSeerX 10.1.1.559.3251, doi:10.1016 / j.comnet.2007.04.019^{[mrtvý odkaz ]}

[2] Baldi, M .; Ofek, Y. (2004), „Fractional Lambda Switching - Principles of Operation and Performance Issues“ (PDF), SIMULACE: Transakce Společnosti pro modelování a simulaci mezinárodní, 80 (10): 527–544, CiteSeerX 10.1.1.131.6794, doi:10.1177/0037549704046461

[3] Li, C.-S .; Ofek, Y .; Yung, M. (1996), „Time-driven priority flow flow for real-time heterogeneous internetworking“, IEEE Int. Konf. o počítačové komunikaci (INFOCOM 1996) (PDF), IEEE

[4] Baldi, M .; Ofek, Y. (2009), „Čas na„ zelenější “internet“, 1. mezinárodní seminář o zelené komunikaci (GreenComm'09) ve spojení s mezinárodní konferencí IEEE o komunikaci (IEEE ICC 2009) (PDF), IEEE

[1]

[2]

[3]

[4]