Grundlegendes zur prioritätsbasierten Datenstromsteuerung

Zuverlässigkeit der Paketübermittlung in Standard-Ethernet-Netzwerken und in Layer-2-Netzwerken

Standard-Ethernet garantiert nicht, dass ein in das Netzwerk eingespeistes Paket am vorgesehenen Ziel ankommt. Die Zuverlässigkeit wird durch Protokolle der oberen Schicht gewährleistet. Im Allgemeinen besteht ein Netzwerkpfad aus mehreren Hops zwischen Quelle und Ziel. Ein Problem entsteht, wenn Sender Pakete schneller senden, als Empfänger sie annehmen können. Wenn den Empfängern der verfügbare Pufferspeicher für eingehende Datenströme ausgeht, verwerfen sie automatisch weitere eingehende Pakete. Dieses Problem wird in der Regel durch Protokolle der oberen Schicht gelöst, die die Verluste erkennen und eine erneute Übertragung anfordern.

Anwendungen, die Zuverlässigkeit in Layer 2 erfordern, müssen über eine Datenstromsteuerung verfügen, die Rückmeldungen von einem Empfänger an einen Sender bezüglich der Pufferverfügbarkeit beinhaltet. Mithilfe von IEEE 802.3x Ethernet PAUSE-Regelrahmen kann ein Empfänger einen MAC-Steuerrahmen generieren und eine PAUSE-Anforderung an einen Sender senden, wenn ein bestimmter Schwellenwert des Empfängerpuffers gefüllt wurde, um einen Pufferüberlauf zu verhindern. Nach Erhalt einer PAUSE-Anforderung stoppt der Absender die Übertragung neuer Pakete, bis der Empfänger den Absender darüber informiert, dass er über genügend Pufferspeicher verfügt, um sie erneut zu akzeptieren. Der Nachteil der Verwendung von Ethernet PAUSE besteht darin, dass es auf der gesamten Verbindung betrieben wird, die mehrere Datenströme übertragen kann. Einige Datenströme benötigen keine Flusssteuerung in Layer 2, da sie Anwendungen übertragen, die für ihre Zuverlässigkeit auf Protokolle der oberen Schicht angewiesen sind. PFC ermöglicht es Ihnen, die Layer-2-Datenstromsteuerung selektiv für den Datenverkehr zu konfigurieren, der sie benötigt, z. B. Fibre Channel over Ethernet (FCoE)-Datenverkehr, ohne dass sich dies auf den anderen Datenverkehr auf der Verbindung auswirkt. Sie können PFC auch für andere Datenverkehrstypen, z. B. iSCSI, aktivieren.

Berechnungen des Pufferbedarfs bei Verwendung von PFC PAUSE

Der Empfangspuffer muss groß genug sein, um alle Daten aufzunehmen, die empfangen werden, während das System auf einen PFC PAUSE-Frame reagiert.

Berücksichtigen Sie bei der Berechnung der Pufferanforderungen die folgenden Faktoren:

• Verarbeitungs- und Warteschlangenverzögerung der PFC-PAUSE: Im Allgemeinen ist die Zeit zum Erkennen des Fehlens von ausreichendem Pufferspeicher und zum Übertragen der PFC-PAUSE vernachlässigbar. Es kann jedoch zu Verzögerungen kommen, wenn der Switch eine Verringerung des Pufferspeichers erkennt, gerade wenn der Sender beginnt, einen Frame mit maximaler Länge zu senden.

• Übertragungsverzögerung über das Medium: Der Verzögerungsbetrag hängt von der Länge und Geschwindigkeit der physischen Verbindung ab.

• Reaktionszeit auf den PFC PAUSE-Rahmen

• Ausbreitungsverzögerung über das Medium auf dem Rückweg

Anmerkung:

Es wird empfohlen, mindestens 20 Prozent der Puffergröße für die Warteschlange zu konfigurieren, die PFC verwendet, und die genaue Option nicht anzugeben.

Da es obligatorisch ist, einen bestimmten Prozentsatz der Puffergröße explizit für PFC zu konfigurieren, müssen Sie auch explizit eine gewisse Puffergröße für alle anderen Weiterleitungsklassen konfigurieren, die Sie verwenden möchten (einschließlich der Standardweiterleitungsklassen und der benutzerdefinierten Weiterleitungsklassen). Der Prozentsatz, den Sie zuordnen, hängt von der Nutzung der jeweiligen Klassen ab.

Funktionsweise von PFC- und Überlastungsbenachrichtigungsprofilen mit oder ohne DCBX

PFC kann auf eine Schnittstelle angewendet werden, unabhängig davon, ob das Data Center Bridging Capability Exchange Protocol (DCBX) aktiviert ist.

Für die automatische Steuerung und Ankündigung von PFC ist jedoch DCBX erforderlich:

• Wenn DCBX aktiviert ist: DCBX erkennt die PFC-Konfiguration des DCB-Nachbarn (Data Center Bridging), verwendet die automatische Aushandlung, um lokale und Peer-PFC-Konfigurationen anzukündigen, und aktiviert oder deaktiviert dann PFC, je nachdem, ob die Konfigurationen kompatibel sind oder nicht. Wenn PFC aktiviert ist, wird das Überlastungsbenachrichtigungsprofil verwendet, das Sie konfiguriert und auf die Schnittstelle angewendet haben.

• Wenn DCBX nicht aktiviert ist: Class of Service (CoS) löst PFC aus, wenn der eingehende Frame über ein UP-Feld (User Priority) verfügt, das mit dem für das Überlastungsbenachrichtigungsprofil angegebenen Dreibitmuster übereinstimmt.

Um die Verwendung von PFC auf der Schnittstelle unabhängig von der Konfiguration der Peer-Datencenter-Geräte manuell zu steuern, können Sie die Konfiguration von DCBX auf der Schnittstelle explizit ändern, um die automatische PFC-Aushandlung zu deaktivieren. Weitere Informationen finden Sie unter Deaktivieren von DCBX zum Deaktivieren der PFC-Autonegotiation auf Switches der EX-Serie (CLI-Verfahren). Wenn die automatische PFC-Aushandlung deaktiviert ist, wird PFC unabhängig von der Konfiguration des DCB-Peers durch das Überlastungsbenachrichtigungsprofil für PFC ausgelöst.

Anmerkung:

PFC funktioniert nur effektiv, wenn die an die lokale Schnittstelle angeschlossenen Peer-Geräte ebenfalls PFC verwenden und mit der lokalen Schnittstelle kompatibel sind. PFC muss symmetrisch sein: Wenn PFC nicht so konfiguriert ist, dass sowohl auf der lokalen als auch auf der Peer-Schnittstelle dieselbe Datenverkehrsklasse (Codepunkt) verwendet wird, hat dies keine Auswirkungen auf den Datenverkehr.

Tabelle 1 zeigt die Eins-zu-Eins-Zuordnung zwischen dem UP-Feld eines mit IEEE 802.1Q markierten Frames, der Datenverkehrsklasse und der Ausgangswarteschlange. Zusätzlich zum Festlegen eines PFC-Überlastungsbenachrichtigungsprofils für einen Eingangsport müssen Sie eine Weiterleitungsklasse festlegen, die der im PFC-Überlastungsbenachrichtigungsprofil angegebenen Priorität entspricht und den Frame an die entsprechende Warteschlange weiterleitet.

Die Ethernet-Switches der EX-Serie von Juniper Networks unterstützen bis zu sechs Datenverkehrsklassen und ermöglichen es Ihnen, diese Klassen sechs verschiedenen Überlastungsbenachrichtigungsprofilen zuzuordnen. (Die Switches unterstützen bis zu 16 Weiterleitungsklassen.)

Tabelle 1: Eingabe für PFC-Überlastungsbenachrichtigungsprofil und Zuordnung zu Datenverkehrsklasse und Ausgangswarteschlange

UP-Feld des mit IEEE-802.1Q getaggten Frames	Traffic-Klasse	Ausgangs-Warteschlange
000	TC 0	Warteschlange 0
001	TC 1	Warteschlange 1
010	TC 2	Warteschlange 2
011	TC 3	Warteschlange 3
100	TC4-KARTON	Warteschlange 4
101	TC 5	Warteschlange 5