W artykule przedstawiono zmodyfikowane pole Closa typu MSM (Memory-Space-Memory) wraz z algorytmem sterowania wykorzystującym przyspieszone rozładowywanie kolejek VOMQ (Virtual Output Module Queues). Przy wykorzystaniu drugiej metody Lapunowa badania stabilności układów dynamicznych, dostosowanej do badania stabilności układów stochastycznych, dokonano oceny wpływu stosowanego mechanizmu rozładowywania kolejek na stabilność pola. Przedstawiono również wyniki eksperymentów symulacyjnych otrzymane dla badanego pola oraz zaproponowanego algorytmu sterowania.
Słowa kluczowe: Pakietowe pole komutacyjne, planowanie przepływu pakietów, pole komutacyjne Closa, stabilność pola komutacyjnego.
Abstract
A modified MSM (Memory-Space-Memory) Clos-network switch with a control algorithm based on rapid unloading of VOMQs (Virtual Output Module Queues), is presented in the paper. Using the second Lyapunov method of stability investigation for dynamic systems, adapted to probabilistic systems, the influence of the mechanism for rapid unloading of queues on stability of investigated switch is evaluated. Results of simulation investigations of the modified MSM Clos-network switch under proposed control scheme are also presented.
Keywords: Clos-network switch, packet dispatching algorithms, packet switching network, stability of switching network.
1. WSTĘP Nieustanny wzrost uzależnienia funkcjonowania ludzi od różnego rodzaju usług sieciowych, zarówno w sferze biznesowej, społecznościowej, jak i rozrywkowej, powoduje konieczność ciągłego udoskonalania infrastruktury sieciowej. Problem ten odnosi się do wszystkich aspektów funkcjonowania Internetu, łącznie z centrami danych, od których zależy szybkość reakcji na żądania użytkowników. Coraz wyższe wymagania jakościowe i pojemnościowe dotyczą przede wszystkim systemów transmisyjnych, a także pakietowych węzłów komutacyjnych. Zwiększanie szybkości transmisji jest obecnie możliwe dzięki systemom optycznym i technice WDM (Wavelength Division Multiplexing). W celu zwiększenia pojemności węzłów komutacyjnych stosuje się obecnie łączenie routerów w klastry. Dla przykładu najnowsze routery klasy operatorskiej firmy CISCO - CRS-X (Carrier Routing System) mogą być łączone w klastry, zawierające maksymalnie 72 chassis, oferując przepustowość 922 Tb/s [15]. Rozwiązanie takie nie jest idealne, ponieważ część zasobów każdego routera jest zaangażowana w realizowanie wymiany danych między routerami w ramach klastra. Poszukuje się zatem nowych rozwiązań, które mogą zwiększyć przepustowość routerów do poziomu Pb/s. Jednym z ważnych modułów każdego routera/ przełącznika są pola komutacyjne, które pozwalają na jednoczesne zestawienie dróg połączeniowych i przesyłanie pakietów między portami wejściowymi i żądanymi portami wyjściowymi. W urządzeniach klasy operatorskiej stosuje się pola wielosekcyjne, a nawet wielopłaszczyznowe, gdzie każda płaszczyzna jest polem wielosekcyjnym. Niesłabnącym zainteresowaniem cieszą się pola komutacyjne budowane zgodnie z zasadami sformułowanymi przez C. Closa [2], dzięki ich modułowej konstrukcji i możliwości łatwej rozbudowy. W zależności od lokalizacji buforów pakietowe pola komutacyjne możemy sklasyfikować następująco [1]: MMM (Memory-Memory-Memory), MSM (Memory- Space-Memory), SMM (Space-Memory-Mem [...]


Metoda płatności: Płatności elektroniczne (karta kredytowa, przelew elektroniczny) | |
Dostęp do publikacji - jednorazowy (płatność elektroniczna) - tylko 6,00 zł
(płacisz 45% mniej niż przy płatności SMS) |
|
Dostęp do Wirtualnej Czytelni - archiwalne e-zeszyty czasopisma - 1h tylko 24.60 zł | |
Dostęp do Wirtualnej Czytelni - archiwalne e-zeszyty czasopisma - 4h tylko 43.05 zł | |
Dostęp do Wirtualnej Czytelni - archiwalne e-zeszyty czasopisma - 12h tylko 73.80 zł | |
Metoda płatności: SMS Premium | |
Dostęp do publikacji - jednorazowy (płatność SMS'em) - 11,07 zł brutto (9,00 zł + VAT) | |
Prenumerata
Bibliografia
[1] Chao H. J., Liu B. 2007. High Performance Switches and
Routers. Wiley-Interscience, New Jersey, USA: Wiley.
[2] Clos C.1953. "A Study of Non-Blocking Switching Networks",
Bell Sys. Tech. Jour.: 406-424.
[3] Foster, F.G. 1953. "On the stochastic matrices associated
with certain queuing processes". Ann. Math. Statistics. 24,
355-360.
[4] Kleban J. 2017. "Packet dispatching using module matching
in the modified MSM Clos-network switch". Telecommunication
Systems, 66 (3): 505-513.
[5] Kleban J., Sobieraj M., Węclewski S. 2007. "The Modified
MSM Clos Switching Fabric with Efficient Packet Dispatching
Scheme", Proc. IEEE High Performance Switching
and Routing 2007 - HPSR 2007, New York: 241-246.
[6] Kleban J., Wieczorek A. 2006. "CRRD-OG: A packet Dispatching
Algorithm with Open Grants for Three-Stage
Buffered Clos-Network Switches", Proc. High Performance
Switching and Routing 2006 - HPSR 2006, Poznan:
315-320.
[7] Kleban J., Warczyński J. 2016. "Stabilność buforowanych
pól komutacyjnych Closa". Przegląd Telekomunikacyjny i
Wiadomości Telekomunikacyjne, 8-9: 976-981.
[8] Kleban, J., Warczyński, J. 2018. "SMM Clos-Network
Switches under SD Algorithm", Journal of Telecommunications
and Information Technology, 1: 24-31.
[9] Lyapunov A. M. 1892. "The General Problem of the Stability
of Motion" (In Russian), Doctoral dissertation, Univ.
Kharkov. English translations: (1) Stability of Motion, Academic
Press, New-York & London, 1966 (2) The General
Problem of the Stability of Motion, Taylor & Francis, London
1992.
[10] McKeown N., Mekkittikul A., Anantharam V., Walrand J.
1999. "Achieving 100% Throughput in an Input-queued
Switch", IEEE Trans. Commun., Aug. 1999, 1260-1267.
[11] Meyn, S., Tweedie, R. 1993. Markov Chains and Stochastic
Stability. Springer, New York.
[12] Noormohammadpour M., Raghavendra C. S. 2018. "Datacenter
Traffic Control: Understanding Techniques and
Trade-offs". IEEE Communications Surveys & Tutorials,
20: 1492-1525
[13] Oki E., Jing Z., Rojas-Cessa R., Chao H. J. 2002. "Concurrent
round-robin-based dispatching schemes for Clos-network
switches'", IEEE/ACM Transactions on Networking,
10 (6): 830-844.
[14] Rojas-Cessa R. 2017. Interconnections for Computer Communications
and Packet Networks. CRC-Press, New York,
USA.
[15] Router-Switch.com, "Cisco CRS-X Core Router to Offer
10 Times Capacity of Original" [Online].
http://blog.router-switch.com/2013/06/cisco-crs-x-corerouter-
to-offer-10-times-capacity-of-original/.