1本のケーブルを使用して2つのスイッチを接続すると、ボトルネックが発生しますか?


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これは一部の人にとっては馬鹿げた質問かもしれないが、それは私がいつも疑問に思っていることだ。

2つのギガビットスイッチがあり、ネットワーク上のすべてのデバイスもギガビットであるとします。

スイッチAに接続された10台のコンピューターがスイッチBのサーバーに大量のデータを(同時に)転送する必要がある場合、各接続の最大転送速度は2つのスイッチ間の接続の帯域幅によって制限されますか?

言い換えれば、各コンピューターは、スイッチ間の「ブリッジ」を使用しようとする10台のマシンで割った1ギガビットの速度でしか転送できませんか?

その場合、すべてのデバイスがポイントからポイントへの最大速度を使用できるようにするための回避策はありますか?

回答:


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はい。単一のケーブルを使用して複数のイーサネットスイッチを「カスケード」すると、ボトルネックが発生します。ただし、これらのボトルネックが実際にパフォーマンスの低下を引き起こしているかどうかは、それらのリンク上のトラフィックを監視することによってのみ判断できます。(ポートごとのトラフィック統計を実際に監視する必要があります。これが、もう1つの理由です。)

イーサネットスイッチの内部帯域幅は限られていますが、通常は非常に大きく、内部で作業を実行します。これはスイッチングファブリックの帯域幅と呼ばれ、今日では非常にローエンドのギガビットイーサネットスイッチでも非常に大きくなることがあります(たとえば、Dell PowerConnect 6248には184 Gbpsのスイッチングファブリックがあります)。同じスイッチのポート間でトラフィックの流れを維持することは、通常(最新の24および48ポートイーサネットスイッチの場合)、スイッチ自体が、接続されたデバイス間でワイヤ速度が最大になるフレームを「ブロック」しないことを意味します。

ただし、常に、単一のスイッチが提供できるよりも多くのポートが必要になります。

クロスケーブルでスイッチをカスケード接続する(または、「ヒープ」と言う場合もあります)場合、スイッチからスイッチファブリックを相互に拡張していません。スイッチを確実に接続しているので、トラフィックは流れますが、スイッチを接続するポートによって提供される帯域幅でのみです。あるスイッチから別のスイッチに流れる必要があるトラフィックが多い場合、単一の接続ケーブルがフレームをサポートできるよりも多くドロップされます。

スタッキングコネクタは通常、高速のスイッチ間相互接続を提供するために使用されます。このようにして、スイッチ間の帯域幅制限がはるかに制限されていない複数のスイッチを接続できます。(例として再びDell PowerConnect 6200シリーズを使用すると、スタック接続の長さは0.5メートル未満に制限されますが、40Gbpsで動作します)。これはまだスイッチングファブリックを拡張しませんが、通常、スイッチ間の単一のカスケード接続と比較して大幅に改善されたパフォーマンスを提供します。

スタックコネクタを介してスイッチ間のスイッチングファブリックを実際に拡張したいくつかのスイッチ(Intel 500シリーズ10/100スイッチが思い浮かぶ)がありましたが、今日そのような機能を持つものは知りません。

他の投稿者が言及したオプションの1つは、リンク集約メカニズムを使用して複数のポートを「結合」することです。これは各スイッチでより多くのポートを使用しますが、スイッチ間の帯域幅を増やすことができます。異なるリンクアグリゲーションプロトコルは異なるアルゴリズムを使用して、アグリゲーショングループ内のリンク全体でトラフィックを「バランス」し、アグリゲーショングループ内の個々のインターフェイスのトラフィックカウンターを監視して、バランシングが実際に行われていることを確認する必要があることに注意してください。(通常、ソース/宛先アドレスのある種のハッシュが「バランス」効果を達成するために使用されます。これは、単一のソースと宛先間のフレームが常に同じインターフェースを移動するため、イーサネットフレームが同じ順序で到着するように行われます。

ポート間のスイッチング帯域幅に関するこの懸念はすべて、シャーシベースのスイッチを使用するための1つの議論です。たとえば、Cisco Catalyst 6513スイッチのすべてのラインカードは、同じスイッチングファブリックを共有します(一部のラインカードは、それ自体が独立したファブリックを持つ場合があります)。そのシャーシに多くのポートを詰め込んで、カスケードまたはスタックされたディスクリートスイッチ構成よりも多くのポート間帯域幅を取得できます。


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OMGこの答えは素晴らしいです。
ニールバーンウェル

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お願いします。
エヴァンアンダーソン

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短い答え:はい、それはボトルネックになる可能性があります

少し良い答え:ポートトランキングを試して、スイッチ間にリンクを追加します。

より個人的な答え:...それはあなたがそれを必要としない可能性が非常に高いです。ユーザーが行った作業の種類に大きく依存します。しかし、多くのユーザーがほぼ100%データをプッシュしていることはめったにありません。より可能性が高いのは、各リンクが時間の95%のようにアイドルになることです。つまり、10人のユーザーが共有するリンクは約50%の時間アイドルになり、2人のユーザーがアクティブに共有するのは1.8%だけです。


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+1。いい答えだ。理論上:はい、それはボトルネックになる可能性があります。現実:それはおそらくボトルネックではなく、おそらくボトルネックにはなりません。急いで変更する前に、リンクアグリゲーションなどを設定します。2つのスイッチ間のリンクの使用率を監視および測定する必要があります。
joeqwerty

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「ボトルネックになる可能性があります」というフレーズを少し取り上げます。それボトルネックです。それが問題を引き起こしているかどうかは、直交する懸念です。最新のギガビットイーサネットスイッチでは、ファブリックは1Gbpsを超えているため、定義上、ギガビットスイッチとクロスオーバーケーブルをカスケード接続するとボトルネックが発生します。
エヴァンアンダーソン

@エヴァンアンダーソン:はい、あなたのポイントを見る...しかしそれはより悪いボトルネックですか?そして、あなたがそれを押し通すものよりもはるかに広い場合、ボトルネックと呼ぶことができますか?
ハビエル

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@エヴァン:あなたの意見がわかります。ボトルネックですか?はい。パフォーマンスの問題を引き起こしていますか?これは、監視と測定によってのみ決定できます。
joeqwerty 09

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2つのスイッチをリンクするために1Gb / sポートの1つを使用する場合、はい、利用可能な合計帯域幅は1Gb / 10 +いくらかのオーバーヘッドになります。そのため、スループットは合計で約0.8 Gb / sになります。

スイッチがサポートしている場合、スタッキングモジュールを使用できます。これにより、通常、スイッチバックプレーンのほぼ速度で、はるかに高いスループットレートが可能になります。

スイッチがサポートしている場合は、リンク集約も使用できます。

ただし、ここにも別の問題があります。サーバーが1Gbポートに接続されている場合、サーバーは1Gb / sでのみデータを送受信できるため、別の方法を使用してスイッチをスタックするかどうかは関係ありません。

最適なオプションは、スイッチにスタッキングモジュールを使用し、サーバーを10Gbリンクに配置することです。また、サーバーがその量のデータを処理できることを前提としています。典型的なサーバーRAIDセットアップは、長時間にわたって約700Mb / sの持続スループットのみをサポートします。


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管理されたスイッチ(何らかの方法でログインできるスイッチ)を使用している場合は、複数のスイッチポートを組み合わせて帯域幅を増やすことができます。

既製のギガビットスイッチの多くは、同じスイッチのポート間に制限がありません。つまり、10個のスイッチポートがある場合、すべてのポートを問題なくフルスピードで使用できます。

これらのポートのいずれかを使用して別のスイッチに接続する場合、はい、これらの2つのスイッチ間の通信は遅くなります。ただし、単一のスイッチを共有するコンピューターの速度が低下することはありません。トラフィックがその単一のスイッチ間ケーブルを通過するときのみ、人々は帯域幅をめぐって戦い始めるでしょう。

制限が厳しすぎる場合は、両端でマネージドスイッチを使用し、スイッチポートを集約して、必要な速度に応じて2、3、4を取得する必要があります。または、非常にハイエンドのスイッチを購入し、スイッチ間で10ギガを使用します。多くの1ギグポートを組み合わせることで安価になります。


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IFのみで、両方のスイッチが複数のポートのラグ/トランク接続をサポートして単一の幅の接続を作成する場合、2から最大許可ポート数に接続してリンク集約を作成できます。

警告、接続ケーブルだけでなく、準備完了です!両側でポートを設定してから接続する必要があります。そうしないと、両方のスイッチがダウンする可能性がある確実なブロードキャストストームの危険があります。


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あなたが提供した例では; スイッチAに10台のクライアントがあり、スイッチBに1台のサーバーがあること。すべての接続(クライアントからスイッチ、スイッチからスイッチ、およびサーバーからスイッチ)はすべて1gbであり、ボトルネックはすべてのトラフィックが1つのポートに集中する場所になります。サーバーの接続が1ギガバイトより速い場合を除き、スイッチからサーバーへの最終的な接続がまだ1ギガバイトの場合、スイッチ間の接続が何であるかは重要ではありません。

理想的な構成順序は次のとおりです。すべてのデバイスに1つのスイッチ。複数のスイッチを使用し、利用可能な場合は、スイッチをスイッチに接続するように設計されたポートを使用して、帯域幅を増やします。複数のスイッチを使用して相互接続ポートを使用できない場合は、複数のポートを結合して、スイッチ間の帯域幅を増やすことができます。


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これがボトルネックの可能性があります。一部のスイッチでは、複数のポートで帯域幅を集約できるため、3X 1gbpsまたは4X1Gbpsになります。スイッチOSにはこれを行う方法があり、各ベンダーがこれを行う独自の方法を持っているため、スイッチごとに異なります。この機能には異なる名前が付けられることもあります。製造元とモデルのマニュアルを参照して、これがサポートされているかどうかを確認してください。


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答えはイエスです。

考えられる回避策には、スイッチ間の複数のギガビットリンクまたはスイッチ間の高速リンクの使用が含まれます。どちらのオプションもスイッチからのサポートが必要であり、複数のリンクを集約する場合、負荷をリンク間で最終的に分割することが問題になる場合があります。


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言い換えれば、各コンピューターは、スイッチ間の「ブリッジ」を使用しようとする10台のマシンで割った1ギガビットの速度でしか転送できませんか?

はい

自問しなければならないのは、実際にどのくらいの頻度で起こるかです。特定のネットワークでは、これは理論上のボトルネックであり、実際の問題を引き起こしていないか、解決に多大なお金を費やす価値のある実際のボトルネックです。

また、すべてのコンピューターが同じサーバーにアクセスしている場合、サーバーへの接続はスイッチ間接続と同じくらいボトルネックになります。

その場合、すべてのデバイスがポイントからポイントへの最大速度を使用できるようにするための回避策はありますか?

ソロリューションはありますが、それらのソロリューションには費用がかかります。汚れのない管理されていないギガビットスイッチに別れを告げます。

最初に、効果的に大きい単一のスイッチを作成してみてください。多くのスイッチファミリには、通常のイーサネットインターフェイスよりも高速な「スタック」コネクタがありますが、場合によってはボトルネックになる可能性があります。高級化するためには、シャーシスイッチがあります(価格は高いですが)。最終的には、1つのスイッチにポートを追加することは、必要なポートが多すぎるか、別の場所にポートが必要であり、ケーブルの山が必要ないという理由で、単なるスイッチではありません。

第二に、イーサネットのより高速なバリアントを見ることができます。10ギガビットイーサネットが広く利用可能になりました。40ギガビットと100ギガビットも価格で利用できます。

第三に、リンク集約を見ることができます。リンクアグリゲーションは便利なツールですが、設計上の制限により、アグリゲーショングループ内のすべてのポートが100%使用されることはほとんどありません。

3つ以上のスイッチが必要な場合は、非ツリートポロジの検討を開始することもできます。残念なことに、イーサネットはこのために実際には設計されていなかったため、イーサネットをサポートするための無駄はやや「ボルトオン」です。

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