Агрегация каналов

Агрегация каналов (англ. Link aggregation) или IEEE 802.3ad — технология объединения нескольких физических каналов в один логический. Это способствует не только значительному увеличению пропускной способности магистральных каналов коммутатор—коммутатор или коммутатор—сервер, но и повышению их надежности. Несмотря на существование стандарта IEEE 802.3ad, многие компании ещё используют для своих продуктов патентованные или закрытые технологии.

Описание

Главное преимущество агрегации каналов в том, что радикально повышается скорость — суммируется скорость всех используемых адаптеров. Также в случае отказа адаптера трафик посылается следующему работающему адаптеру - без прерывания сервиса. Если же адаптер вновь начинает работать, то через него опять посылают данные.

Использование в параллель несколько Ethernet-адаптеров выглядит так. Допустим - есть два адаптера Ethernet: eth0 и eth1. Их можно объединить в псевдо-Ethernet-адаптер eth3. Система распознает эти агрегированные адаптеры как один. Все агрегированные адаптеры настраиваются на один MAC-адрес, поэтому удалённые серверы обращаются с ними как с одним адаптером. Eth3 можно настроить на один IP-адрес как любой Ethernet адаптер. Из-за этого программы обращаются к нему как к самому обычному адаптеру, скорость которого в два раза выше.

Предшественники

Раньше, до стандарта 802.3ad, был так называемый EtherChannel (закрытая разработка Cisco). Он уступает тем, что требовал настройки на всех коммутаторах. Но плюс его был в том, что он поддерживает разные режимы посылки пакетов, тогда как 802.3ad поддерживает только стандартный.

Динамическое добавление адаптеров

Также на некоторых платах поддерживается динамическое добавление адаптеров (Dynamic Adapter Membership), что позволяет динамически подключать и отключать адаптеры из агрегированного адаптера без прерывания сервиса для пользователя.

Dynamic Adapter Membership также позволяет создавать сеть EtherChannel на один адаптер, а если он перестанет работать - его можно заменить во время работы сервиса.

Можно превратить EtherChannel в IEEE 802.3ad Link Aggregation или наоборот - чтобы пользователи могли поэкспериментировать с этим функционалом - без необходимости удалять и восстанавливать EtherChannel.

Стандарт 802.3ad

Стандарт IEEE 802.3ad принят в 2000-ом году. Полное название — «802.3ad Link aggregation for parallel links».

Примером может служить сервер с 8 сетевыми 1000-мбитными карточками и свитч, объединяющий эти 8 каналов в один 8 гигабитный канал.

802.3ad намного дешевле, чем одна 10-гигабитная плата, но имеет ограничение — максимальная скорость 8 гигабит/сек.

Агрегация каналов позволяет постепенно увеличивать скорость каналов в системе без необходимости покупать разом дорогостоящие новые платы, более быстрые на порядок.

На практике часто возникает ситуация, что кабелей прокладывают больше, чем будет использоваться в ближайшее время. Это делается из-за того, что стоимость работ по прокладке кабеля намного больше, чем стоимость самого кабеля. Компании тем самым избегают платы за прокладку новых кабелей, если такая ситуация возникнет в будущем. Агрегация каналов может использовать эти каналы, увеличивая пропускную способность системы при небольшой стоимости.

Сетевые карты для скорости передачи данных в 10-гигабит/сек существуют, но пока что дороги и используются только для узкого круга задач. С агрегацией каналов можно создать сеть с пропускной способностью до 8-гигабит/сек, используя намного более дешевые 1-гигабитные коммутаторы.

Эффективность

При использовании 40-50 % портов коммутатора для магистрального канала, обновление коммутатора на другой с большим количеством портов, либо с более высокой скоростью на порт (например новый 10-гигабитный коммутатор), вполне может быть более оправданным решением, нежели простое добавление большего числа коммутаторов. Особенно если старый коммутатор можно использовать в менее загруженной части локальной сети, где быстродействие не так критично.

Агрегация сетевых адаптеров

Агрегация каналов используется не только в коммутаторах. К сетевым адаптерам также можно применять агрегацию каналов.

К сожалению надо отметить, что агрегация адаптеров работает только среди некоторых типов адаптеров одной фирмы. Агрегация устанавливается на уровне драйверов адаптера, то есть ниже уровня операционной системы. Если в будущем предполагается расширение агрегации, то первый адаптер должен иметь возможность объединяться с другими адаптерами. Иначе может быть выгоднее сразу купить новые адаптеры для агрегации, а старые использовать в другом месте.

Использование разных портов и скоростей

Обычно все порты при агрегации должны быть одного типа. Например, все порты с медным покрытием (CAT-5E/CAT-6), все порты оптоволокна одномодового (SM) или все многомодового (MM).

Так же все порты должны действовать на одной скорости. Возможно объединить 100-мегабитные порты вместе, но объединить 100-мегабитный порт и гигабитный порт скорее всего не получится, хотя по стандарту 802.3ad смешивать порты с разной скоростью допустимо.

Ограничения на агрегацию бюджетных коммутаторов

Некоторые бюджетные коммутаторы обычно имеют 24 или 48 10/100-мбитных портов, и два дополнительных порта для магистрального кабеля. Ожидается, что есть один гигабитный магистральный кабель и второй гигабитный порт передает магистральный канал дальше к следующему коммутатору.

Хотя эти два гигабитных порта могут быть агрегированы в один 2-гигабитный канал, нет способа передать этот двух-гигабитный канал дальше другим коммутаторам. Для сети, где максимальная скорость опорной линии в максимуме два гигабита, такое решение приемлемо, когда можно распределить трафик одним удалённым коммутатором с 24 или 48 10/100-мбитным портами. Так же такое решение приемлемо, когда есть много коммутаторов и есть один гигабитный коммутатор, который передаёт весь трафик с других.

Поддержка агрегации и совместимость между изделиями разных фирм

Большинство решений для гигабитной агрегации основывается на стандарте IEEE 802.3ad, принятом в 2000-ом году. Однако нестандартизованные протоколы других фирм существовали ещё до принятия этого стандарта. Некоторые из них используются до сих пор. Примеры таких протоколов: Cisco EtherChannel trunking, Adaptec’s Duralink trunking, Nortel MLT MultiLink trunking. Эти протоколы в большинстве своём работают исключительно с продукцией одной компании или продукцией одной линии.

В настоящее время большинство производителей выпускают сетевые устройства с поддержкой стандарта IEEE 802.3ad, что в теории должно обеспечивать возможность совместной работы устройств различных марок. На практике же такие сочетания могут быть неработоспособны, поэтому рекомендуется заранее уточнять о возможности совместной работы тех или иных устройств.

Литература и ссылки

• IEEE 802.3ad Link Aggregration Task Force
• ITworld.com - Link Aggregation with 802.3ad
• Linux Link Aggregation and High Availability with Bonding
• Intel Advanced Networking Services

См. также

• Модель OSI
• IEEE 802
• Сетевой протокол
• IEEE 802.3