Sisältö
- Skaalautuvuus datan reitityksessä
- Rajaväyläprotokolla
- Välityspöydän synkronointi
- Ei vikoja, ei stressiä - vaiheittaiset ohjeet elämää muuttavien ohjelmistojen luomiseen tuhoamatta elämääsi
Ottaa mukaan:
Reitityksen skaalautuvuutta voi suuresti auttaa Border Gateway Protocol, joka auttaa reitittämään paketit tehokkaammin.
Tietotekniikassa tärkeä käsite on skaalautuvuus, tai kuinka hyvin tapa käsitellä tiettyä tehtävää toimii edelleen, kun tehtävän koko kasvaa. Esimerkiksi puhelinnumeroiden kirjoittaminen paperinleikkeille toimii melko hyvin, kun joudut seuraamaan kymmentä puhelinnumeroa: tietyn numeron löytäminen vie vain kymmenen sekuntia. Mutta kaupungissa, jossa on 100 000 ihmistä, numeron löytäminen vie nyt satatuhatta sekuntia (noin päivä). Kun puhelinluetteloa käytetään 100 000 asukkaan kaupungissa, tietyn nimen sisältävän puhelinnumeron löytäminen vie noin puoli minuuttia. Suuri etu ei ole niinkään, että kirjan käyttäminen on paljon nopeampaa kuin yksittäisten paperiromujen käyttäminen, vaan pikemminkin, että kun kaksinkertaistat ongelman koon, et kaksinkertaista työn määrää sen ratkaisemiseksi: etsiminen puhelimella kaksinkertaisen suuri kirja vie vain muutaman ylimääräisen sekunnin: etsinkö nimeä toisen vuosipuoliskon alkupuolella? Se ei vie kaksi kertaa niin kauan, joten puhelinluettelot ovat skaalautuvia, mutta leikkeet eivät ole. Reititys skaalautuvuus soveltaa skaalautuvuuden käsitettä ongelmaan, joka liittyy pakettien toimittamiseen oikeaan kohteeseen Internetin välityksellä.
Skaalautuvuus datan reitityksessä
Reitityksen skaalautuvuus koostuu kahdesta asiasta: hallintatasosta ja tietotasosta.
Tietotaso on reitittimen keskitetty tai hajautettu moduuli, joka vie tulevat paketit ja välittää ne seuraavalle reitittimelle matkalla määränpäähänsä. Tämän toiminnon on jokaiselle välitetylle paketille löydettävä seuraava siirto edelleenlähetystaulukosta. Kaksi päämekanismia tämän toteuttamiseksi ovat TCAM, erikoistunut muisti, jossa on sisäänrakennettu laitteistotuki sen läpi etsimiseen, ja säännöllinen muisti, jota haetaan edistyneiden algoritmien avulla. Hakujen nopeus ei hidastu, kun pöydän koko kasvaa. TCAM tai muistin koko kuitenkin kasvaa lineaarisesti (tai hiukan nopeammin kuin monitasoisten hakujen yhteydessä), mikä lisää kustannuksia ja virrankulutusta. Lisäksi kun edelleenlähetystaulukkohakujen määrä sekunnissa kasvaa, on käytettävä kalliimpia ja virtaa tarvitsevia tekniikoita. Tällaiset lisäykset ovat väistämättömiä rajapintojen nopeuden kasvaessa, mutta riippuvat myös tietyissä reitittimen arkkitehtuureissa laitteiden tai terien / moduulien rajapintojen lukumäärästä keskimääräisissä tai pahimmissa tapauksissa pakettikokoista ja rajapintojen määrästä laitetta tai terää / moduulia kohti.
Amsterdamissa vuonna 2006 pidetyn Internet-arkkitehtuurin reititys- ja osoiteseminaarin aikana väitettiin, että vaadittava muistinopeus kasvattaa myymäläkomponenttien suorituskyvyn lisääntymistä etenkin nyt, kun erilliset SRAM-moduulit eivät ole enää laajassa käytössä. Aiemmin tietokoneet käyttivät nopeaa SRAM-muistia välimuistina, mutta nykyään tämä toiminto sisältyy itse suorittimeen, joten SRAM ei ole enää helposti saatavilla oleva hyödykepiiri. Tämä tarkoittaa, että kalliimpien reitittimien kustannukset nousevat paljon nopeammin kuin ennen. IAB: n reititys- ja osoiteseminaarin jälkeen useat reitittimien myyjät ovat kuitenkin ilmestyneet ja todenneet keskusteluissa ja postituslistoissa, että tämä ongelma ei ole välittömä tällä hetkellä ja että kasvu nykyisellä ennustetulla tasolla ei aiheuta ongelmia lähitulevaisuudessa.
Rajaväyläprotokolla
Hallintotaso koostuu reitinprosessorista, joka suorittaa BGP-reititysprotokollan, ja siihen liittyvistä tehtävistä, jotka reitittimen on suoritettava edelleenlähetystaulukon luomiseksi. BGP on protokolla, jota Internet-palveluntarjoajat ja jotkut muut verkot käyttävät kertomaan toisilleen, mitä IP-osoitteita käytetään, joten kyseisille IP-osoitteille tarkoitetut paketit voidaan välittää oikein. BGP: n skaalautuvuuteen vaikuttaa tarve kommunikoida päivityksiä, tallentaa ne reitittimeen ja käsitellä ne. Tällä hetkellä kaistanleveys päivitysten levittämiseksi ei ole ollenkaan ongelma. Käytännössä muistivaatimukset yhä suurempien BGP-taulukoiden tallentamiseksi voivat olla ongelma, tämä johtuu yleensä kaupallisesti saatavien reitittimien toteuttamisrajoituksista, ei luontaisista teknologisista ongelmista. Reitin prosessori on periaatteessa yleiskäyttöinen tietokone, joka voidaan nyt helposti rakentaa vähintään 16 gigatavun RAM-muistilla. Nykyisin Route Views -reittipalvelin toimii 1 Gt RAM-muistilla ja sillä on noin 40 täyttä BGP-syötettä, joista jokainen on noin 560 000 etuliitettä (joulukuun 2015 luvut).
Tämä kuitenkin jättää käsittelyn. BGP: lle vaadittavan prosessoinnin määrä riippuu BGP-päivitysten lukumäärästä ja etuliitteiden määrästä. Koska etuliitteiden lukumäärä päivitystä kohden on melko pieni, jätetään huomioimatta tämä näkökohta ja tarkastellaan vain päivitysten määrää. Oletettavasti riippumattoman kasvun lisäksi päivitysten määrä nousee lineaarisesti etuliitteiden määrän kanssa. BGP-päivitysten todellinen käsittely on hyvin rajallista, joten pullonkaula on aika, joka kuluu muistin käyttämiseen päivityksen suorittamiseksi. Myös IAB: n reititys- ja osoiteseminaarin aikana esitettiin tietoja, jotka osoittavat, että DRAM-nopeuden kasvu on melko vähäistä eikä voi pysyä mukana reitityspöydän kasvussa.
Välityspöydän synkronointi
Erillisten edelleenlähetys- ja tietotaso-ongelmien lisäksi ongelma on synkronoida edelleenlähetystaulukko BGP / reititystaulukon kanssa päivitysten jälkeen. Välityspöydän arkkitehtuurista riippuen sen päivittäminen voi olla suhteellisen aikaa vievää. BGP: tä kuvataan usein "polkuvektorin" reititysprotokollana, joka on hyvin samanlainen kuin etäisyysvektoriprotokollat. Sellaisena se toteuttaa hieman muokatun version Bellman-Ford-algoritmista, joka ainakin teoriassa vaatii useita iterointeja, jotka ovat yhtä suuret kuin solmujen määrä (BGP: llä: ulkoiset autonomiset järjestelmät sekä sisäiset iBGP-reitittimet) ) kuvaajassa miinus yksi lähentymiseen. Käytännössä lähentyminen tapahtuu paljon nopeammin, koska se ei ole toteuttamiskelpoinen suunnitelma käyttää pisin mahdollinen polku verkon kahden sijainnin välillä. Kuitenkin huomattava määrä iteraatioita erillisten päivitysten muodossa, jotka on käsiteltävä, voi tapahtua yhden tapahtuman jälkeen moninkertaistehosteiden takia. Esimerkiksi siinä tapauksessa, että kaksi AS: tä yhdistyy kahdessa sijainnissa, yksi päivitys ensimmäisessä AS: ssä etenee kahdesti toiseen AS: hen kunkin yhdyslinkin kautta. Tämä johtaa seuraaviin mahdollisiin vaihtoehtoihin:
Ei vikoja, ei stressiä - vaiheittaiset ohjeet elämää muuttavien ohjelmistojen luomiseen tuhoamatta elämääsi
Et voi parantaa ohjelmointitaitojasi, kun kukaan ei välitä ohjelmiston laadusta.
Monet ihmiset eivät tunnusta nimenomaisesti tätä BGP: n näkökohtaa, vaikka tutkimukset, kuten esimerkiksi reitin läpän vaimennus, pahentavat Internet-reitityksen lähentymistä, käsittelevät siitä johtuvaa käyttäytymistä.
Edellä esitetyn perusteella voimme päätellä, että BGP: llä on joitain skaalausongelmia: protokollaa ja sitä toteuttavia reitittimiä ei ole valmistettu Internetiin, jossa ehkä viiden miljoonan ja ehdottomasti 50 miljoonan yksittäisen etuliitteen on oltava BGP: n hallinnassa. IPv4: n nykyinen kasvu on kuitenkin suhteellisen vakaa, noin 16 prosenttia vuodessa, joten välittömään huolenaiheeseen ei ole syytä. Tämä pätee erityisesti IPv6: een, jolla on tällä hetkellä vain 25 000 etuliitettä BGP: ssä.