Выключатель проходной подключить как обычный


Как подключить проходной выключатель как обычный и наоборот: можно ли это сделать

Содержание статьи:

Установка проходного выключателя является оптимальной, когда необходимо управлять световым устройством из нескольких разных мест. Зная схему подключения, для подобной системы можно использовать традиционный прибор. Чтобы обеспечить комфортное управление источником света, нужно знать, как подключить проходной выключатель как обычный.

Особенности конструкции

Применение проходного выключателя

Исходя из количества коммутируемых электрических цепей, устройства могут быть одно-, двух- и трехклавишными. Клеммы с винтовыми или пружинными зажимами. Также конструкция зависит от функционального назначения. Виды устройств отличаются при использовании для внешней или внутренней проводки.

Подобное электрооборудование предназначено для включения и выключения из разных мест одного или группы светильников. Нет потребности возвращаться в другой конец помещения, чтобы нажать клавишу. Электроприборы применяют в квартирах большой площади, в коридорах и на лестницах, при освещении садовых дорожек, в спальне. Кроме удобства, это дает экономию электроэнергии.

Проходные выключатели также используются в концертных залах, на стадионах, в подземных переходах и туннелях, в подъездах высотных домов.

Различия между проходным и традиционным выключателем

Разница между проходным и обычным выключателем (вид сзади)

По внешнему виду выключатели ничем не разнятся. Внутренняя конструкция обычного снабжена одним входом и выходом. Может иметь до трех клавиш, что позволяет управлять несколькими источниками освещения. Чаще устанавливают возле входа в помещение. Подключение осуществляется с помощью двух клемм.

Классический проходной имеет пару выходов и один вход. В этом случае электрический ток не разрывается, а перенаправляется на любой другой выход. Под корпусом изделия нанесена схема. Проходной одноклавишный снабжен трехжильной коммутацией и тремя клеммами с медными контактами. Это переключатель, который перенаправляет ток на другие участки.

По конструкции, способу установки и типу управления выключатели могут быть:

  • клавишные;
  • кнопочные;
  • ползунковые;
  • тяговые;
  • тумблерные.

Также их классифицируют в зависимости от напряжения и силы тока, степени защиты, климатических условий, в которых их устанавливают.

Важно не спутать электроприбор с перекидным или перекрестным. На клавише проходного обозначен вертикальный треугольник, в остальных он расположен в горизонтальном направлении.

Как подсоединить проходное устройство

Подвод тока осуществляют через распределительную коробку. Выбирают подходящее место, устанавливают ее и выводят трехжильный кабель. Кроме фазы и нуля он снабжен заземляющим проводом, что делает систему безопасной. Заводская цветовая маркировка жил упрощает монтаж. Чаще это медный гибкий кабель, сечение отдельных проводов от 1 до 1,5 мм.

Предварительно делают разметку, где будут располагаться выключатели и светильники. Затем штробят стены и выполняют разводку линий проводников. Сверлят ниши для монтажа механизма выключателя. После подготовительных работ можно подсоединять всю систему.

Провода в распределительной коробке

Для правильного и безопасного подключения следует соблюдать следующую последовательность:

  1. Прежде всего необходимо удостовериться, какой провод в коробке является фазой, обычно он красного цвета.
  2. Отключить напряжение.
  3. К близлежащему выключателю подводят фазу и подключают ее на клемму «1».
  4. По маркировке на клеммнике подсоединяют остальные жилы, запомнив соответствующие цвета.
  5. Аналогично выполняют работу на другом выключателе.
  6. Жилу от второго выключателя с фазой светильника соединяют с ярким проводом в распределительной коробке.
  7. Два других провода от первого выключателя подводят к соответствующим клеммам второго.
  8. Ноль и заземление от коробки подводят к таким же по цвету жилам светильника.
  9. Все скрутки необходимо выполнить правильно, заизолировать соединения.

Затем можно подать ток на несколько часов и проверить работу системы. Каждый из выключателей должен отключать и включать осветительный прибор независимо от другого. Если этого не происходит, следует проверить правильность схемы. Обнаруженные очаги тепла – признак слабого контакта. Необходимо обесточить систему и пересмотреть соединение.

Нельзя скручивать медную и алюминиевую жилу.

Как из простого выключателя сделать проходной

Схема управления освещением с двух мест с помощью проходных выключателей

Для преобразования понадобится два выключателя – одно- и двухклавишный. Лучше, если они будут от одного производителя и одинаковые по размеру. Суть переделки – добавление еще одного контакта в двухклавишный обычный выключатель. Предварительно нужно убедиться, что конструкция позволяет поменять местами клеммы.

На керамическом основании есть группа общих, частных и контакты «коромысла». Электрическую часть снимают, один из подвижных контактов разворачивают на 180°. Одну площадку из общей группы срезают. Получившийся механизм собирают, проверяя его работу.

Устройство закрывают одинарной крышкой. Можно оставить двойные клавиши, склеив их между собой. Таким образом, в одном положении активируется одна цепь. Переключив клавишу, будет подключаться другая.

Перекидной выключатель

Варианты схем

Снабжен двумя входами и выходами, имеет четыре клеммы, сразу переключает пару контактов. Используется не так часто, но в некоторых случаях незаменим. Облегчает передвижение в темное время суток:

  • в большом коридоре или холле с множеством дверей;
  • в квартире с тремя уровнями;
  • спальне с выключателем у входа и двумя рядом с кроватью;
  • находясь в доме, возможно управлять светильниками в гараже, на террасе, в беседке.

Чтобы обустроить освещение лестницы в трехэтажном здании, необходимо создать три точки контроля. Перекидной переключатель перекрестного типа не используется сам по себе. Подключать его нужно в разрыве между проходными выключателями. Зная порядок подключения проходного, несложно разобраться, как сделать переключатель перекидной.

Их количество может доходить до 10, но они всегда должны быть расположены между проходными.

Есть несколько схем для управления освещением из 3 и более мест. Собрать цепь можно через распределительный щиток, или минуя его. Возможно подключение сразу нескольких типов светильников.

Можно ли использовать проходной выключатель как обычный

Иногда необходимо из проходного выключателя сделать обычный двухклавишный. Устанавливают проходное устройство таким образом, чтобы оно работало как простое. Для этого нужно подключить его без пары.

Однако тогда теряется смысл элементов его конструкции. А ведь сложность механизма и количество деталей сказывается на цене. Нет смысла покупать дорогой проходной выключатель и использовать его как обычный.

Недостатки проходных устройств

Перед подключением нужно всегда проверять схему. Входные и выходные контакты перекидного выключателя могут располагаться по-разному

Положение клавиш не позволяет определить, выключена или включена система. Например, сразу не удастся понять, отключен свет или перегорела лампочка. Невозможно одновременно из разных мест управлять световым прибором. Большое количество подключенных приборов подразумевает массу скруток в распределительной коробке. Ошибки в подключении вынуждают собирать всю схему заново.

Проходной выключатель обладает многими функциональными возможностями. Но чтобы его подсоединить, нужно приобрести еще один прибор. Также возрастает количество соединительных проводов, что увеличивает общую стоимость системы. Обыкновенный выключатель имеет сравнительно низкий ценовой показатель, но проигрывает в функциональности.

://

Прямой и перекрестный кабель

Кабели Ethernet

могут быть прямыми или перекрестными. Прямой переход является наиболее распространенным типом и используется для подключения компьютеров к концентраторам или коммутаторам. Скорее всего, это то, что вы найдете, когда пойдете в местный компьютерный магазин и купите соединительный кабель. Перекрестный кабель Ethernet чаще используется для подключения компьютера к компьютеру, и его может быть немного сложнее найти, поскольку они используются не так часто, как прямой кабель Ethernet.Тогда в чем разница между прямым и перекрестным кабелем? Прочтите этот пост, чтобы найти ответ.

Стандартные схемы подключения T568A и T568B
Разъем RJ45 представляет собой модульный 8-позиционный 8-контактный разъем, используемый для оконечной нагрузки соединительного кабеля Cat5e или кабеля Cat6. Распиновка - это определенное расположение проводов, определяющее, как должен быть завершен разъем. ANSI, TIA и EIA признают два стандарта прокладки кабелей Ethernet. Первый - это стандарт проводки T568A, а второй - T568B.T568B превзошел 568A и рассматривается как стандартная схема подключения для структурированных кабелей на основе витой пары. Если вы не уверены, что использовать, выберите 568B.

Прямой и перекрестный кабель

Что такое прямой кабель?

Прямой кабель - это тип кабеля витой пары, который используется в локальных сетях для подключения компьютера к сетевому концентратору, например маршрутизатору. Этот тип кабеля также иногда называют патч-кабелем и является альтернативой беспроводным соединениям, когда один или несколько компьютеров получают доступ к маршрутизатору через беспроводной сигнал.На прямом кабеле штыри совпадают. Для прямого кабеля используется один стандарт проводки: на обоих концах используется стандарт проводки T568A или на обоих концах используется стандарт проводки T568B. На следующем рисунке показан прямой кабель, оба конца которого подключены в соответствии со стандартом T568B.

Что такое перекрестный кабель?
Перекрестный кабель Ethernet - это тип кабеля Ethernet, который используется для прямого соединения вычислительных устройств. В отличие от прямого кабеля, перекрестный кабель RJ45 использует два разных стандарта проводки: на одном конце используется стандарт проводки T568A, а на другом конце - стандарт проводки T568B.Внутренняя разводка перекрестных кабелей Ethernet меняет местами передачу и прием сигналов. Чаще всего он используется для подключения двух устройств одного типа: например, два компьютера (через контроллер сетевого интерфейса) или два коммутатора друг к другу.

Прямой или перекрестный кабель , какой выбрать?
Прямой или перекрестный кабель, какой выбрать? Обычно прямые кабели в основном используются для подключения разнородных устройств. А перекрестные кабели используются для подключения подобных устройств.
Используйте прямой кабель Ethernet для следующих кабелей:

  • Переключиться на роутер
  • Переключиться на ПК или сервер
  • Концентратор к ПК или серверу

Используйте перекрестные кабели для следующих кабелей:

  • Переключатель на переключатель
  • Переключиться на хаб
  • От концентратора к концентратору
  • Маршрутизатор к маршрутизатору
  • Порт Ethernet маршрутизатора к ПК NIC
  • ПК к ПК

Заключение по прямому и перекрестному кабелю

Прямой и перекрестный кабели подключаются по-разному.Один простой способ определить, что у вас есть, - это посмотреть на порядок цветных проводов внутри разъема RJ45. Если порядок расположения проводов на обоих концах одинаковый, значит, у вас прямой кабель. Если нет, то, скорее всего, это перекрестный кабель или неправильно подключен. В настоящее время прямой кабель гораздо более популярен, чем перекрестный, и широко используется людьми. FS.COM предоставляет полный спектр кабелей Ethernet Cat5e, Cat6, Cat6a и Cat7 с разной длиной и разными цветами.Ищите соединительные кабели Ethernet, просто приходите на FS.COM!

Статьи по теме: Типы кабелей Ethernet
- Cat5e, Cat6, Cat6a и Cat7 Патч-кабель
и перекрестный кабель: в чем разница?
Быстрый просмотр кабелей Ethernet Cat5, Cat5e и Cat6

.

Разница между прямым и перекрестным кабелем

Кабели

Ethernet могут быть прямыми или перекрестными. Прямой переход является наиболее распространенным типом и используется для подключения компьютеров к концентраторам или коммутаторам. Скорее всего, это то, что вы найдете, когда пойдете в местный компьютерный магазин и купите соединительный кабель. Перекрестные кабели чаще используются для подключения компьютера к компьютеру, и их может быть немного сложнее найти, поскольку они используются не так часто, как прямой кабель.Тогда в чем разница между ними? В этом блоге будет представлена ​​разница между прямыми и перекрестными кабелями.

Стандартные схемы подключения T568A и T568B

Разъем RJ45 - это модульный 8-позиционный 8-контактный разъем, используемый для подключения кабеля витой пары Cat5e или Cat6. Распиновка - это определенное расположение проводов, определяющее, как должен быть завершен разъем. ANSI, TIA и EIA признают два стандарта прокладки кабелей Ethernet.Первый - это стандарт проводки T568A, а второй - T568B. T568B превзошел 568A и рассматривается как стандартная схема подключения для структурированных кабелей на основе витой пары. Если вы не уверены, что использовать, выберите 568B.

Что такое прямой кабель?

Прямой кабель - это тип кабеля витой пары, который используется в локальных сетях для подключения компьютера к сетевому концентратору, например маршрутизатору. Этот тип кабеля также иногда называют патч-кабелем и является альтернативой беспроводным соединениям, когда один или несколько компьютеров получают доступ к маршрутизатору через беспроводной сигнал.На прямом кабеле контакты разводки совпадают. Для прямого кабеля используется один стандарт проводки: на обоих концах используется стандарт проводки T568A или на обоих концах используется стандарт проводки T568B. На следующем рисунке показан прямой кабель, оба конца которого подключены в соответствии со стандартом T568B.

Что такое перекрестный кабель?

Перекрестный кабель Ethernet - это тип кабеля Ethernet, который используется для прямого соединения вычислительных устройств. В отличие от прямого кабеля, в перекрестных кабелях используются два разных стандарта проводки: на одном конце используется стандарт проводки T568A, а на другом конце - стандарт проводки T568B.Внутренняя разводка перекрестных кабелей Ethernet меняет местами передачу и прием сигналов. Чаще всего он используется для подключения двух устройств одного типа: например, два компьютера (через контроллер сетевого интерфейса) или два коммутатора друг к другу.

Выберите прямой или перекрестный кабель?

Обычно прямые кабели используются в основном для подключения разнородных устройств. А перекрестные кабели используются для подключения разных устройств к подобным устройствам.

Используйте прямой кабель для следующих кабелей:

  • Переключиться на роутер
  • Переключиться на ПК или сервер
  • Концентратор к ПК или серверу

Используйте перекрестные кабели для следующих кабелей:

  • Переключатель на переключатель
  • Переключиться на хаб
  • От концентратора к концентратору
  • Маршрутизатор к маршрутизатору
  • Порт Ethernet маршрутизатора к ПК NIC
  • ПК к ПК

Заключение

Прямой и перекрестный кабели имеют разную разводку.Один простой способ определить, что у вас есть, - это посмотреть на порядок цветных проводов внутри разъема RJ45. Если порядок расположения проводов на обоих концах одинаковый, значит, у вас прямой кабель. Если нет, то, скорее всего, это перекрестный кабель или неправильно подключен. В настоящее время прямой кабель намного более популярен, чем кроссовый, и широко используется людьми. FS.COM предоставляет полный спектр прямых патч-кабелей Cat5e, Cat6, Cat6a и Cat7 Ethernet с различными вариантами длины и цвета.Ищите соединительные кабели Ethernet, просто приходите на FS.COM!

Источник: http: //www.cables-solutions.com/difference-between-straight-through-and-crossover-cable.html

.Аппаратная коммутация

и промежуточная коммутация Ethernet для сред с малой задержкой

Что вы узнаете

В этом документе основное внимание уделяется требованиям к задержке в центре обработки данных. В нем обсуждаются характеристики задержки двух парадигм коммутации Ethernet, которые выполняют пересылку пакетов на уровне 2: сквозное и промежуточное хранение. . Он обеспечивает функциональное обсуждение двух методологий переключения, а также общую оценку того, где коммутатор любого типа подходит в центре обработки данных.

В этом документе обсуждаются общие архитектуры обработки пакетов уровня 2, поскольку они относятся к требованиям сквозной задержки. Он не касается конкретных возможностей продукта, но, если необходимо, Cisco Коммутационные платформы ® Ethernet упоминаются как примеры решений.

Здесь рассматриваются следующие основные моменты, связанные с выбором решения для ЦОД с малой задержкой:

• Требования к сквозной задержке приложений должны быть основным критерием для определения коммутаторов LAN с соответствующими характеристиками задержки.

• В большинстве центров обработки данных и других сетевых средах подходят технологии коммутации LAN как с сквозным подключением, так и с промежуточным хранением.

• В тех немногих случаях, когда требуется действительно низкая задержка в микросекундах, следует рассмотреть технологии сквозной коммутации, а также определенный класс коммутаторов с промежуточным хранением и малой задержкой. В этом контексте низкий, или, скорее, сверхнизкий, относится к решению, которое имеет сквозную задержку около 10 микросекунд.

• Для сквозных задержек приложений менее 3 микросекунд следует изучить возможности InfiniBand.

• Функция, производительность, плотность портов и стоимость являются важными критериями при рассмотрении коммутатора после того, как будут поняты истинные требования к задержке приложений.

Обзор парадигм коммутации Ethernet

В 1980-х годах, когда предприятия начали испытывать более низкую производительность в своих сетях, они закупили мосты Ethernet (прозрачные или обучающиеся) для ограничения доменов коллизий.

В 1990-х годах достижения в технологиях интегральных схем позволили производителям мостов перенести решение о пересылке на уровне 2 с процессоров вычислений со сложным набором команд (CISC) и вычислений с сокращенным набором команд (RISC) на специализированные интегральные схемы (ASIC) и программируемые логические элементы массивы (FPGA), тем самым сокращая время обработки пакетов в мосте (то есть задержку) до десятков микросекунд, а также позволяя мосту обрабатывать намного больше портов без потери производительности.Термин «коммутатор Ethernet» стал популярным.

Самый ранний метод пересылки пакетов данных на уровне 2 назывался «коммутация с промежуточным хранением», чтобы отличить его от термина, введенного в начале 1990-х годов для сквозного метода пересылки пакетов.

Перенаправление уровня 2

Как коммутаторы уровня 2 с промежуточным хранением, так и сквозные коммутаторы основывают свои решения о пересылке на MAC-адресе назначения пакетов данных. Они также изучают MAC-адреса, исследуя поля исходного MAC-адреса (SMAC) пакетов, когда станции связываются с другими узлами в сети.

Когда коммутатор Ethernet уровня 2 инициирует решение о пересылке, последовательность шагов, которые выполняет коммутатор, чтобы определить, следует ли пересылать или отбрасывать пакет, отличает методологию сквозного доступа от его аналога с промежуточным хранением.

В то время как коммутатор с промежуточным хранением принимает решение о пересылке пакета данных после того, как он получил весь кадр и проверил его целостность, сквозной коммутатор включается в процесс пересылки вскоре после того, как он проверил MAC-адрес назначения (DMAC). входящего кадра.

Теоретически сквозной коммутатор принимает и проверяет только первые 6 байтов кадра, который несет адрес DMAC. Однако по ряду причин, как будет показано в этом документе; сквозные переключатели ждут, пока не будут оценены еще несколько байтов кадра, прежде чем они решат, пересылать или отбрасывать пакет.

Характеристики коммутации Ethernet с промежуточным хранением

В этом разделе представлен обзор функций и возможностей коммутаторов Ethernet с промежуточным хранением.

Проверка ошибок

На рисунке 1 показан коммутатор с промежуточным хранением, полностью получающий фрейм Ethernet. В конце этого кадра коммутатор сравнивает последнее поле дейтаграммы со своими собственными вычислениями контрольной последовательности кадра (FCS), чтобы гарантировать отсутствие в пакете физических ошибок и ошибок канала передачи данных. Затем коммутатор выполняет процесс пересылки.

В то время как коммутатор с промежуточным хранением отбрасывает недопустимые пакеты, сквозные устройства пересылают их, потому что у них нет возможности оценить FCS перед передачей пакета.

Рис. 1. Фрейм Ethernet , входящий в мост или коммутатор с промежуточным хранением (слева направо)

Автоматическая буферизация

Процесс сохранения и последующей пересылки позволяет коммутатору обрабатывать ряд сетевых условий просто в зависимости от того, как он работает.

Процесс входной буферизации, который выполняет коммутатор с промежуточным хранением, обеспечивает гибкость для поддержки любого сочетания скоростей Ethernet, начиная с 10 Мбит / с.Например, обработка входящего кадра на порт Ethernet 1 Гбит / с, который должен быть отправлен через интерфейс 10 Гбит / с, является довольно простым процессом. Процесс пересылки упрощается за счет того, что архитектура коммутатора хранит весь пакет.

Списки контроля доступа

Поскольку коммутатор с промежуточным хранением хранит весь пакет в буфере ему не нужно выполнять дополнительный код ASIC или FPGA для оценки пакета по списку управления доступом (ACL).Пакет уже есть, поэтому коммутатор может проверить соответствующие части, чтобы разрешить или запретить этот кадр.

Характеристики сквозной коммутации Ethernet

В этом разделе исследуется сквозная коммутация Ethernet. Поскольку сквозное переключение не так хорошо известно, как переключение с промежуточным хранением, оно описано более подробно, чем технология с промежуточным хранением.

Неверные пакеты

В отличие от коммутации с промежуточным хранением, сквозная коммутация отмечает, но не имеет возможности отбрасывать недопустимые пакеты.Пакеты с ошибками физического или канального уровня будут пересылаться в другие сегменты сети. Затем на принимающей стороне хост аннулирует FCS пакета и отбрасывает пакет.

Сроки сквозного пересылки

Теоретически, как показано на рисунке 2, сквозной коммутатор может принять решение о пересылке, как только он найдет DMAC-адрес пакета данных. Коммутатору не нужно ждать, пока остальная часть пакета примет решение о пересылке.

Однако более новые переключатели не обязательно используют этот подход. Сквозной коммутатор может анализировать входящий пакет, пока не соберет достаточно информации из содержимого кадра. Затем он может принять более сложное решение о пересылке, соответствующее разнообразию функций обработки пакетов, которые коммутаторы с промежуточным хранением предлагали за последние 15 лет.

Рис. 2. Прорезная коммутация Ethernet : теоретически кадры пересылаются, как только коммутатор получает адрес DMAC, но на самом деле до начала пересылки прибывает еще несколько байтов.

Поле EtherType

При подготовке к решению о пересылке сквозной коммутатор может выбрать заранее определенное количество байтов на основе значения в поле EtherType, независимо от количества полей, которые коммутатор должен проверить.Например, после распознавания входящего пакета как одноадресной дейтаграммы IPv4, сквозной коммутатор проверяет наличие конфигурации фильтрации на интерфейсе, и, если таковая имеется, сквозной коммутатор ожидает дополнительные несколько микросекунд или наносекунд, чтобы получать заголовки IP и транспортного уровня (20 байтов для стандартного заголовка IPv4 плюс еще 20 байтов для раздела TCP или 8 байтов, если транспортным протоколом является UDP). Если интерфейс не имеет ACL для сопоставления трафика, сквозной коммутатор может дождаться только заголовка IP и затем продолжить процесс пересылки.В качестве альтернативы, в более простой реализации ASIC, коммутатор извлекает весь IPv4 и заголовки транспортного уровня и, следовательно, получает в общей сложности 54 байта до этого момента, независимо от конфигурации. Затем сквозной коммутатор может пропустить пакет через механизм политики, который будет проверять соответствие ACL и, возможно, конфигурацию качества обслуживания (QoS).

Время ожидания

Благодаря современным контроллерам MAC, ASIC и троичной адресуемой памяти (TCAM) сквозной коммутатор может быстро решить, нужно ли проверять большую часть заголовков пакетов.Он может анализировать первые 14 байтов (SMAC, DMAC и EtherType) и обрабатывать, например, 40 дополнительных байтов для выполнения более сложных функций, связанных с заголовками IPv4 Layer 3 и 4. При скорости 10 Гбит / с для получения 40 байтов заголовков IPv4 и транспортных заголовков может потребоваться еще примерно 100 наносекунд. В контексте требований к задержке между задачами (или между процессами или даже между приложениями), которые попадают в широкий диапазон, вплоть до требуемых 10 микросекунд для подавляющего большинства приложений, это дополнительное ожидание время не имеет значения.Пути кода ASIC становятся менее сложными, когда IP-кадры анализируются до заголовка транспортного уровня с незначительным штрафом за задержку.

Преимущества сквозной коммутации Ethernet

Основным преимуществом сквозных коммутаторов является то, что время, необходимое коммутатору для начала пересылки пакета (называемое задержкой коммутатора), составляет всего лишь несколько микросекунд, независимо от размера пакета. Если приложение использует кадры размером 9000 байт, сквозной коммутатор будет пересылать кадр (если это подходящее решение для данной дейтаграммы) на несколько микросекунд или на несколько миллисекунд раньше, чем его аналог с промежуточным хранением (на несколько микросекундами раньше в случае Ethernet 10 Гбит / с).

Кроме того, сквозные переключатели больше подходят для чрезвычайно требовательных приложений высокопроизводительных вычислений (HPC), которым требуется время ожидания между процессами не более 10 микросекунд.

Однако в некоторых сценариях сквозные переключатели теряют свои преимущества.

Оконные протоколы и увеличенное время отклика

Даже там, где может использоваться сквозная методология, оконные протоколы (например, TCP) могут увеличить время сквозного отклика, снижая эффективность более низкой задержки переключения при сквозном переключении и делая задержку при сохранении и сохранении. передние переключатели по существу такие же, как и у сквозных переключателей.

Восприятие пользователем времени отклика для большинства приложений

В большинстве корпоративных сред, включая центры обработки данных, пользователи не замечают разницы во времени отклика независимо от того, поддерживается ли их среда коммутаторами с промежуточным хранением или сквозными коммутаторами.

Например, пользователи, запрашивающие файл с сервера (через FTP или HTTP), не замечают, задерживается ли получение начала файла на несколько сотен микросекунд.Кроме того, сквозные задержки для большинства приложений составляют десятки миллисекунд. Например, задержка приложения около 20 миллисекунд на переключателе сквозного или промежуточного хранения, который имеет задержку в 20 микросекунд (что составляет 1/1000 задержки приложения), ничтожно мала.

Исследование дополнительных полей

Коммутаторы не обязательно имеют «режимы» работы в режиме «сквозной» и «промежуточный». Как было сказано ранее, сквозные коммутаторы обычно получают заранее определенное количество байтов, в зависимости от типа входящего пакета, прежде чем принять решение о пересылке.Коммутатор не переключается из одного режима в другой в зависимости от конфигурации, разницы скоростей, перегрузки или любых других условий.

Например, в случае конфигурации, которая разрешает или запрещает пакеты с определенными диапазонами портов IPv4 TCP, сквозной коммутатор проверяет 54 байта перед тем, как принять решение о пересылке. Для пакета, не относящегося к IP, коммутатор может получить первые 16 байтов кадра, если пользователь настроил какую-либо политику QoS на основе битов приоритета IP в байте типа обслуживания (ToS) или на дифференцированном биты кодовой точки услуг (DSCP).

На рисунке 3 показана стандартная структура пакета IPv4 в кадре Ethernet ARPA. Сквозной коммутатор принимает 54 байта заголовка Ethernet (не считая 8 байтов преамбулы, которые служат только для пробуждения трансивера и индикации прибытия кадра) и, в зависимости от конструкции поставщика, может затем запустите механизм политики по соответствующим полям в заголовке IPv4, чтобы определить, соответствует ли, например, порт назначения TCP ACL или IP-адрес источника находится в диапазоне этого ACL.

Рисунок 3. Решение о сквозной пересылке принимается, как только коммутатор получает достаточно байтов для принятия соответствующего решения

Многолучевое распространение

Некоторые сложные коммутаторы уровня 2 используют поля помимо MAC-адресов источника и назначения, чтобы определить физический интерфейс, который будет использоваться для отправки пакетов через PortChannel.

Сквозные коммутаторы выбирают либо только значения SMAC и DMAC, либо заголовки IP и транспорта для генерации хеш-значения, которое определяет физический интерфейс, который будет использоваться для пересылки этого кадра через PortChannel.

Важно понимать уровень поддержки PortChannel в данном коммутаторе. Хорошо спроектированные сквозные коммутаторы должны иметь возможность включать IP-адреса и номера портов транспортного уровня, чтобы обеспечить большую гибкость при распределении пакетов по PortChannel.

списков контроля доступа IP

Хорошо спроектированный сквозной коммутатор Ethernet должен поддерживать списки управления доступом для разрешения или запрета пакетов на основе IP-адресов источника и назначения, а также номеров портов источника и назначения TCP и UDP.Несмотря на то, что коммутатор работает на уровне 2, он должен иметь возможность фильтровать пакеты на основе уровней 3 и 4 стека протоколов взаимодействия открытых систем (OSI).

Благодаря способности ASIC за несколько наносекунд анализировать пакеты и выполнять ряд инструкций параллельно или в конвейере, применение входного или выходного ACL для конкретного интерфейса не должно приводить к снижению производительности. Фактически, учитывая более гибкие и простые пути кода ASIC, пакет IPv4 или IPv6 будет иметь заранее определенное количество байтов, отправленных механизму политики, чтобы чрезвычайно быстро оценить результаты любых конфигураций ACL.

Со списками ACL или без них, в конфигурации, которая имеет или не имеет PortChannel, сквозная коммутация имеет преимущество в задержке по сравнению с коммутацией с промежуточным хранением, если размер пакета составляет несколько тысяч байтов. В противном случае сквозная коммутация и коммутация с промежуточным хранением могут обеспечить очень похожие рабочие характеристики.

Скорость Ethernet

Если коммутатор использует архитектуру фабрики, порты, работающие на скорости 1 Гбит / с, считаются медленными по сравнению с этой фабрикой, которая должна обрабатывать ряд высокоскоростных интерфейсов, как правило, на скорости передачи данных.Кроме того, хорошо спроектированные коммутационные фабрики предлагают функцию «ускорения» в фабрике, чтобы уменьшить конкуренцию и приспособить внутренние заголовки коммутации. Например, если коммутационная матрица работает на скорости 12 Гбит / с, более медленный входной порт 1 Гбит / с обычно буферизует входящий кадр, прежде чем планировать его через матрицу к надлежащему порту (ам) назначения. В этом сценарии сквозной переключатель функционирует как устройство с промежуточным хранением.

Кроме того, если скорость, с которой коммутатор принимает кадр, не такая высокая или выше, чем скорость передачи из устройства, коммутатор будет испытывать недостаточную работу, в результате чего передающий порт работает быстрее, чем может ручка.Выходной порт со скоростью 10 Гбит / с будет передавать 1 бит данных за одну десятую времени входящего интерфейса со скоростью 1 Гбит / с. Интерфейс передачи должен ждать девять разрядов (0,9 наносекунды), прежде чем он увидит следующий бит от входного интерфейса 1 Гбит / с. Таким образом, чтобы гарантировать отсутствие битовых "пропусков" на исходящей стороне, весь кадр должен быть принят из низкоскоростной локальной сети Ethernet, прежде чем сквозной коммутатор сможет передать этот кадр.

В обратной ситуации, когда входной интерфейс быстрее, чем выходной порт, коммутатор по-прежнему может выполнять сквозную коммутацию, планируя кадр через структуру и выполняя требуемую буферизацию на выходной стороне.

Перегрузка выходного порта

Некоторые состояния перегрузки также приводят к тому, что сквозной коммутатор сохраняет весь кадр, прежде чем действовать на нем. Если сквозной коммутатор принял решение о пересылке для выхода из определенного порта, в то время как этот порт занят передачей кадров, поступающих с других интерфейсов, коммутатор должен буферизовать пакет, для которого он уже принял решение о пересылке. В зависимости от архитектуры сквозного коммутатора буферизация может происходить в буфере, связанном с входным интерфейсом, или в буфере матрицы.В этом случае кадр не пересылается сквозным способом.

В хорошо спроектированной сети трафик уровня доступа, поступающий от клиента, обычно не превышает пропускную способность выходного порта или PortChannel, выходящего на сервер. Более вероятный сценарий, при котором может возникнуть конфликт портов, - это уровень распределения (агрегации) сети. Обычно коммутатор агрегации подключает ряд низкоскоростных пользовательских интерфейсов к ядру сети, где приемлемый коэффициент переподписки должен быть встроен в структуру сети.В таких случаях переключатели прямого действия работают так же, как переключатели промежуточного хранения.

Спецификация моста IEEE 802.1D

Хотя сквозное переключение может нарушить спецификацию моста IEEE 802.1D, если не проверять контрольную сумму кадра, практический эффект гораздо менее драматичен, поскольку принимающий хост отбрасывает этот ошибочный кадр, а аппаратная плата сетевого интерфейса (NIC) хоста выполняет функция discard, не влияя на загрузку ЦП хоста (как это было в 1980-х годах).Кроме того, с современной инфраструктурой проводки и разъемов Ethernet, установленной за последние 5 лет или более, узлы не должны обнаруживать много недопустимых пакетов, которые им необходимо отбросить.

С точки зрения мониторинга сети, сквозные коммутаторы уровня 2 отслеживают обнаруженные ошибки контрольной суммы Ethernet.

Для сравнения, IP-коммутация уровня 3 не может нарушать требования IP-маршрутизации, как указано в RFC 1812, поскольку она изменяет каждый пакет, который необходимо пересылать.Маршрутизатор должен внести необходимые изменения в пакет, иначе каждый кадр, который отправляет маршрутизатор, будет содержать ошибки уровня IP, а также ошибки уровня Ethernet, которые заставят конечный хост отбросить его.

Возрождение сквозной коммутации Ethernet

В начале 1990-х годов последовали дебаты о том, что является «лучшей» парадигмой переключения, при этом эксперты подчеркивали преимущества одной методологии перед другой. Со временем акцент сместился с сквозного переключения на переключение с промежуточным хранением.Теперь Cisco возвращает улучшенную модель сквозной коммутации.

Распространение ошибки циклической проверки избыточности

В 1990-х годах концентраторы (или повторители) увеличили возникновение конфликтов в корпоративных сетях Ethernet за счет расширения сегментов Ethernet, что также увеличило присутствие фрагментов. Кроме того, из-за проблем качества и инженерных проблем с разъемами Ethernet, кабельной инфраструктурой и оборудованием сетевых карт при полудуплексных соединениях возникло больше недействительных пакетов.Как и концентраторы, сквозные коммутаторы также пересылали эти недопустимые пакеты, что усугубляло проблему циклического контроля избыточности (CRC).

Кроме того, поскольку любой пакет, предназначенный для хоста или группы хостов, обрабатывался получателями через программное прерывание, которое влияло на производительность этого хост-процессора, пакеты, содержащие ошибки контрольной суммы, увеличивали загрузку центрального процессора хоста, в некоторых случаях влияя на производительность приложений. на этих хостах.

Четность функций

В середине-конце 1990-х предприятиям требовалось нечто большее, чем ограниченные возможности сквозных коммутаторов первого поколения.Они были готовы рассмотреть любую сменную парадигму, если она предлагает более сложные функции.

Предприятиям нужны были ACL, возможности QoS, лучшая детализация в Cisco EtherChannel®, а затем возможности PortChannel в своих коммутаторах. В то время ограничения ASIC и FPGA поставили разработчиков сквозной коммутации перед серьезными проблемами при включении этих более сложных функций уровня 2. Сетевая индустрия отказалась от сквозной коммутации, поскольку требования предприятий к большему количеству функций привели к увеличению сложности. этой методологии пересылки.Эти возросшие сложности не могли компенсировать преимущества сквозной коммутации в задержках и согласованности джиттера.

Более того, усовершенствования ASIC и FPGA сделали характеристики задержки коммутаторов с промежуточным хранением аналогичными характеристикам сквозных коммутаторов.

По этим причинам сквозная коммутация исчезла, а коммутаторы с промежуточным накоплением стали нормой в мире Ethernet.

Почему Cisco вернула сквозную коммутацию Ethernet?

В отличие от 1980-х и 1990-х годов, когда коммутаторы с промежуточным хранением были более чем достаточны для удовлетворения требований приложений, ОС хоста и сетевых адаптеров, современные центры обработки данных часто включают приложения, которые могут извлечь выгоду из более низких задержек сквозной коммутации и других приложения получат выгоду от последовательной доставки пакетов, не зависящей от размера пакета.

Успешный опыт Cisco в реализации сквозной коммутации и коммутации с промежуточным хранением с малой задержкой в ​​течение нескольких лет, в сочетании с повышением гибкости и производительности в дизайне ASIC, сделал возможными сквозные коммутационные функции, которые намного сложнее, чем те, которые использовались ранее. 1990-е гг. Например, современные сквозные коммутаторы предоставляют функции для лучшей балансировки нагрузки на PortChannels, разрешая и запрещая пакеты данных на основе полей, расположенных глубже внутри пакета (например, списки контроля доступа IP, которые используют IP-адреса и номера портов TCP / UDP, которые используются быть трудным для аппаратной реализации при сквозной пересылке).

Кроме того, коммутаторы Cisco могут уменьшить блокировку заголовка (HOL), предоставляя возможности виртуальной очереди вывода (VOQ). В реализациях VOQ пакеты, предназначенные для хоста через доступный выходной порт, не должны ждать, пока не будет запланирован пакет HOL.

Эти факторы позволили Cisco представить коммутаторы Cisco Nexus серии 5000: сквозные коммутаторы с малой задержкой и функциями, сравнимыми с функциями коммутаторов с промежуточным хранением.

Прямая коммутация в современном центре обработки данных

Как объяснялось ранее, усовершенствования в возможностях ASIC и характеристиках производительности позволили повторно ввести сквозные переключатели, но с более сложными функциями.

Достижения в разработке приложений и усовершенствования операционных систем и возможностей сетевых адаптеров обеспечили оставшиеся части, которые делают возможным сокращение времени транзакции пакетов от приложения к приложению или от задачи к задаче до менее 10 микросекунд.Такие инструменты, как удаленный прямой доступ к памяти (RDMA) и обход ядра ОС хоста предоставляют законные возможности в нескольких средах корпоративных приложений, которые могут использовать функциональные и производительные характеристики сквозных коммутаторов Ethernet с задержкой около 2 или 3 микросекунд.

Коммутаторы Ethernet с характеристиками низкой задержки особенно важны в средах высокопроизводительных вычислений.

Требования к задержке и высокопроизводительные вычисления

Высокопроизводительные вычисления, также известные как технические вычисления, включают в себя кластеризацию стандартных серверов для формирования более крупной виртуальной машины для приложений проектирования, производства, исследований и интеллектуального анализа данных.

Дизайн HPC посвящен разработке алгоритмов параллельной обработки и программного обеспечения, с программами, которые можно разделить на более мелкие части кода и распределить по серверам, чтобы каждая часть могла выполняться одновременно. Эта вычислительная парадигма делит задачу и ее данные на отдельные подзадачи и распределяет их между процессорами.

В основе параллельных вычислений лежит передача сообщений, которая позволяет процессам обмениваться информацией.Данные распределяются по отдельным процессорам для вычислений, а затем собираются для вычисления окончательного результата.

В большинстве реальных сценариев HPC требуется, чтобы характеристики задержки между приложениями составляли около 10 микросекунд. Этим требованиям могут удовлетворить хорошо спроектированные сквозные коммутаторы, а также несколько коммутаторов уровня 2 с промежуточным хранением и задержкой 3 микросекунды.

В некоторых средах есть приложения со сверхнизкими требованиями к сквозной задержке, обычно в диапазоне 2 микросекунды.Для этих редких сценариев следует учитывать технологию InfiniBand, поскольку она используется в производственных сетях и удовлетворяет требованиям очень требовательных приложений.

Приложения HPC можно разделить на три категории:

• Тесно связанные приложения: Эти приложения характеризуются значительным обменом сообщениями межпроцессорной связи (IPC) между вычислительными узлами. Некоторые тесно связанные приложения очень чувствительны к задержке (в диапазоне от 2 до 10 микросекунд).

• Слабо связанные приложения: приложения в этой категории используют небольшой трафик IPC между вычислительными узлами или не используют его вообще. Низкая задержка не является обязательным требованием.

• Приложения с параметрическим исполнением: эти приложения не имеют трафика IPC. Эти приложения нечувствительны к задержкам.

Категория приложений с сильной связью требует коммутаторов с характеристиками сверхмалой задержки.

Предприятия, которым необходимы высокопроизводительные вычисления, можно разделить на следующие широкие категории:

• Нефть: Разведка нефти и газа

• Производство: автомобилестроение и авиакосмическая промышленность

• Биологические науки

• Финансы: анализ данных и моделирование рынка

• Университетские и государственные научно-исследовательские институты и лаборатории

• Моделирование климата и погоды: Национальное управление океанических и атмосферных исследований (NOAA), Weather Channel и т. Д.

На рисунке 4 показаны некоторые приложения для высокопроизводительных вычислений, которые используются в ряде отраслей.

Рисунок 4. Примеры приложений HPC

Дополнительные критерии выбора коммутатора

Определение необходимых характеристик задержки в центре обработки данных коммутатора Ethernet, особенно в средах высокопроизводительных вычислений, является первым важным шагом в выборе подходящей платформы коммутации. Здесь кратко перечислены некоторые другие критерии, важные при выборе коммутатора Ethernet.

• Функция:
После определения требуемой функции коммутационной платформы предприятия должны убедиться, что рассматриваемые коммутаторы удовлетворяют всем этим требованиям, как функциональным, так и эксплуатационным, без снижения производительности или увеличения задержки.

Например, такие функции, как отслеживание протокола управления группами Интернета версии 3 (IGMPv3), если требуется, должны поддерживаться без снижения производительности. Точно так же предприятия должны тщательно изучить возможность коммутатора поддерживать IP-адреса и номера портов TCP / UDP для балансировки нагрузки через PortChannel.Например, может потребоваться фильтрация пакетов, выходящая за рамки списков ACL уровня MAC, например фильтрация IP-адреса и номера порта UDP / TCP.

Предприятия также должны быть уверены, что поставщики поддерживают сложные инструменты мониторинга и другие средства устранения неполадок, такие как возможность отладки пакетов в коммутаторе и средства, которые проверяют программные и аппаратные функции коммутатора, когда он находится в сети в действующей сети. Возможность мониторинга аппаратных и программных компонентов для отправки уведомлений о критических системных событиях по электронной почте также может быть важной.

• Производительность:
Для удовлетворения требований к подключению и приложениям коммутатор должен либо поддерживать скорость передачи данных на всех портах с настроенными желаемыми функциями, либо иметь избыточную подписку и иметь более низкие пороговые значения производительности, что является жизнеспособным вариантом до тех пор, пока существуют ограничения производительности. хорошо понятно и приемлемо.

• Плотность портов:
Удовлетворение функциональных требований и требований к производительности при минимальном экономически эффективном количестве коммутаторов очень важно, особенно в средах высокопроизводительных вычислений с малой задержкой, где приложения будут выполняться на серверах в пределах (в идеале) одного коммутатора.

• Стоимость:
Необходимо учитывать общую стоимость эксплуатации и поддержки коммутатора в центре обработки данных. Стоимость должна включать не только цену самого коммутатора, но и расходы, необходимые для обучения инженерного и эксплуатационного персонала. Предприятиям также необходимо учитывать доступность сложных инструментов упреждающего и реактивного мониторинга и их общее влияние на сокращение времени, необходимого для поиска и устранения любых проблем, которые могут возникнуть.

Примеры коммутаторов Cisco уровня 2 с низкой задержкой

Коммутатор уровня доступа Cisco Nexus серии 5000 представляет собой пример реализации сквозной одноэтапной коммутационной сети с малой задержкой, которая отвечает требованиям всех приложений, кроме приложений со сверхмалой задержкой.Cisco Nexus серии 5000 использует VOQ, чтобы минимизировать конфликты портов.

Еще одна платформа, которая отвечает большинству требований приложений с низкой задержкой, - это коммутатор Cisco Catalyst® 4900M, коммутатор с промежуточным хранением, который подходит для уровней доступа и распределения центра обработки данных. Cisco Catalyst 4900M использует архитектуру с общей памятью и конструкцию ASIC со сверхнизкой задержкой.

Заключение

В большинстве прикладных сред центров обработки данных тип используемого коммутатора Ethernet должен основываться на функции, производительности, плотности портов и реальной стоимости установки и эксплуатации устройства, а не только на характеристиках низкой задержки.

Функциональные требования в некоторых прикладных средах диктуют необходимость поддержки сквозных задержек менее 10 микросекунд. В этих средах сквозные коммутаторы и класс коммутаторов с промежуточным хранением могут дополнять инструменты ОС и сетевых адаптеров, такие как RDMA и обход ядра ОС, для удовлетворения требований приложений с низкой задержкой.

Сетевые коммутаторы с сквозным подключением и промежуточным хранением подходят для большинства сетевых сред ЦОД.В некоторых из этих сред, где приложениям действительно требуется время отклика менее 10 микросекунд, коммутаторы Ethernet или InfiniBand с малой задержкой являются подходящим выбором для сети.

Для получения дополнительной информации:

Коммутаторы Cisco Nexus серии 5000: http://www.cisco.com/en/US/products/ps9670/index.html Коммутатор Cisco Catalyst 4900M: http://www.cisco.com/en/US/products/ps9310/index.html Коммутатор Cisco Catalyst 4948: http: // www.cisco.com/en/US/products/ps6026/index.html В отличие от коммутации уровня 2, переадресация IP уровня 3 изменяет содержимое каждого отправляемого пакета данных, как предусмотрено в RFC 1812. Для правильной работы в качестве IP-маршрутизатора коммутатор должен выполнять перезапись заголовка MAC источника и назначения, уменьшая время -to-live (TTL), а затем повторно вычислить контрольную сумму IP-заголовка. Кроме того, необходимо пересчитать контрольную сумму Ethernet. Если маршрутизатор не изменяет соответствующие поля в пакете, каждый кадр будет содержать ошибки IP и Ethernet.Если реализация сквозного уровня 3 не поддерживает рециркуляцию пакетов для выполнения необходимых операций, коммутация уровня 3 должна быть функцией промежуточного хранения. Рециркуляция устраняет преимущества задержки при сквозном переключении. В действительности, ряд реализаций коммутации с промежуточным хранением хранит заголовок (определенного заранее размера, в зависимости от значения EtherType в кадре Ethernet II) в одном месте, в то время как тело пакета находится в другом месте памяти. Но с точки зрения обработки пакетов и принятия решения о пересылке, как и где хранятся части пакета, не имеет значения.Как было объяснено ранее, в секции сквозной коммутации сложность в основном является результатом необходимости выполнения обоих типов коммутации Ethernet. В определенных условиях сквозные переключатели ведут себя как устройства с промежуточным хранением, в то время как в других условиях они функционируют где-то посередине между двумя парадигмами. Кроме того, во время перегрузки выходного порта коммутатор должен сохранить весь пакет до того, как пакет может быть запланирован на выходном интерфейсе, поэтому программное и аппаратное обеспечение сквозных коммутаторов, как правило, было более сложным, чем у коммутаторов с промежуточным хранением. .Протоколы RDMA - это серверные ОС и реализации сетевых адаптеров, посредством которых процессы связи изменяются для выполнения большей части работы, выполняемой в сетевом оборудовании, а не в ядре ОС, освобождая практически все циклы обработки сервера, чтобы сосредоточиться на приложении, а не на связи. Кроме того, протоколы RDMA позволяют приложению, работающему на одном сервере, получать доступ к памяти на другом сервере через сеть с минимальными издержками связи, сокращая сетевую задержку всего до 5 микросекунд, в отличие от десятков или сотен микросекунд для традиционных без RDMA Связь TCP / IP.Каждый сервер в среде HPC может получить доступ к памяти других серверов в том же кластере через (в идеале) коммутатор с малой задержкой. С помощью обхода ядра приложения могут обходить ядро ​​ОС хост-машины, получая прямой доступ к оборудованию и значительно сокращая переключение контекста приложения.
.

CGR_2010.book

% PDF-1.5 % 1 0 obj > endobj 11 0 объект > endobj 2 0 obj > endobj 3 0 obj > поток 2014-01-24T23: 55: 55ZFrameMaker 7.22014-01-25T00: 13: 37Z2014-01-25T00: 13: 37ZAcrobat Distiller 10.1.9 (Windows) application / pdf

  • CGR_2010.book
  • diahayes
  • uuid: 45ad11d7-54fd-4278-b0d7-41d51313956buuid: 41401e4f-b487-4e89-a6f1-398da9f9a2e2 конечный поток endobj 4 0 obj > endobj 5 0 obj > endobj 6 0 obj > endobj 7 0 объект > endobj 8 0 объект > endobj 9 0 объект > endobj 10 0 obj > endobj 12 0 объект 3628 endobj 13 0 объект > endobj 14 0 объект > endobj 15 0 объект > endobj 16 0 объект > endobj 17 0 объект > поток h ޜ XI [7W \ Բ% ( -6E \ P ؞ L ۜ d \ D $: Y | frf_? Jś + | NDI 2q3Vw, / w ފ AD ^ X8F1 # I [sDZ% Y ﰨ DF * + 6b1ʻa ~ u buJH, egqZ '> h $ t9;! MVV'n2: {! DF [p! J & l̯ ('sV2RuJV @ XH [iT0gϴLG & v @% tI2 & uH = ^ i ) fR! ІvBPe ݮ I2dXj {'0 ۏ B

    .

    Смотрите также