Περιεχόμενο
- Ευελιξία στη δρομολόγηση δεδομένων
- Πρωτόκολλο Gateway Gateway
- Προώθηση συγχρονισμού πινάκων
- No Bugs, No Stress - Ο οδηγός σας βήμα προς βήμα για τη δημιουργία λογισμικού που αλλάζει τη ζωή χωρίς να καταστρέφει τη ζωή σας
Πάρε μακριά:
Η κλιμάκωση δρομολόγησης μπορεί να ενισχυθεί σημαντικά από το Πρωτόκολλο Border Gateway, το οποίο βοηθά στην αποτελεσματικότερη δρομολόγηση των πακέτων.
Στην επιστήμη των υπολογιστών, μια σημαντική ιδέα είναι επεκτασιμότητα, ή πόσο καλά ένας τρόπος για να χειριστεί μια συγκεκριμένη εργασία εξακολουθεί να λειτουργεί καθώς αυξάνεται το μέγεθος της εργασίας. Για παράδειγμα, η εγγραφή αριθμών τηλεφώνου σε αποκόμματα χαρτιού λειτουργεί αρκετά καλά όταν χρειάζεται να παρακολουθείτε μια δωδεκάδα αριθμών τηλεφώνου: χρειάζονται μόνο δέκα δευτερόλεπτα για να βρεθεί ένας δεδομένος. Αλλά για μια πόλη με 100.000 άτομα, χρειάζονται πλέον εκατό χιλιάδες δευτερόλεπτα (περίπου μια ημέρα) για να βρουν έναν αριθμό. Χρησιμοποιώντας έναν τηλεφωνικό κατάλογο για μια πόλη με πληθυσμό 100.000 κατοίκων, χρειάζονται περίπου μισό λεπτό για να βρεθεί ένας αριθμός τηλεφώνου που να συνοδεύεται από ένα όνομα. Το μεγάλο πλεονέκτημα δεν είναι τόσο πολύ ότι η χρήση ενός βιβλίου είναι πολύ γρηγορότερη από τη χρήση μεμονωμένων απορριμμάτων χαρτιού, αλλά μάλλον ότι όταν διπλασιάζετε το μέγεθος του προβλήματος, δεν διπλασιάζετε το ποσό εργασίας για να το λύσετε: αναζήτηση μέσω τηλεφώνου το βιβλίο που είναι διπλάσιο του μεγέθους χρειάζεται μόνο μερικά δευτερόλεπτα: είναι το όνομα που ψάχνω στο πρώτο μισό του δεύτερου μισού; Δεν χρειάζεται διπλασιασμό, και έτσι τα τηλεφωνικά βιβλία είναι κλιμακωτά, αλλά τα αποκόμματα δεν είναι. Η κλιμάκωση της δρομολόγησης εφαρμόζει την έννοια της κλιμακώτητας στο πρόβλημα της παράδοσης πακέτων στον σωστό προορισμό μέσω του Διαδικτύου.
Ευελιξία στη δρομολόγηση δεδομένων
Η κλιμάκωση δρομολόγησης αποτελείται από δύο θέματα: το επίπεδο διαχείρισης και το επίπεδο δεδομένων.
Το επίπεδο δεδομένων είναι το κεντρικό ή κατανεμημένο στοιχείο σε δρομολογητή που λαμβάνει τα εισερχόμενα πακέτα και τα μεταφέρει στον επόμενο δρομολογητή στο δρόμο προς τον προορισμό τους. Αυτή η λειτουργία πρέπει για κάθε πακέτο προώθησης να βρει το επόμενο βήμα στον πίνακα προώθησης. Οι δύο κύριοι μηχανισμοί για να γίνει αυτό είναι ένα TCAM, μια εξειδικευμένη μνήμη με ενσωματωμένη υποστήριξη υλικού για την αναζήτηση μέσα από αυτό, και τακτική μνήμη που αναζητείται χρησιμοποιώντας προηγμένους αλγόριθμους. Η ταχύτητα των αναζητήσεων δεν μειώνεται όσο αυξάνεται το μέγεθος του πίνακα. Ωστόσο, το μέγεθος TCAM ή μνήμης ανεβαίνει γραμμικά (ή λίγο πιο γρήγορα από αυτό των αναζητήσεων πολλαπλών επιπέδων), γεγονός που αυξάνει το κόστος και τη χρήση ενέργειας. Επιπλέον, καθώς αυξάνεται ο αριθμός αναζητήσεων πίνακα προώθησης ανά δευτερόλεπτο, πρέπει να χρησιμοποιούνται πιο δαπανηρές και τεχνολογικά πεινασμένες τεχνολογίες. Αυτές οι αυξήσεις είναι αναπόφευκτες καθώς αυξάνονται οι ταχύτητες διασύνδεσης, αλλά επίσης εξαρτώνται από τα μεγέθη πακέτων μέσου όρου ή χειρότερης περίπτωσης και από τον αριθμό των διεπαφών ανά συσκευή ή ανά λεπίδα / μονάδα σε ορισμένες αρχιτεκτονικές δρομολογητών.
Κατά τη διάρκεια του εργαστηρίου δρομολόγησης και διεύθυνσης Αρχιτεκτονική Διαδικτύου που πραγματοποιήθηκε στο Άμστερνταμ το 2006, προβλήθηκε το επιχείρημα ότι η απαιτούμενη ταχύτητα μνήμης αυξάνεται πέρα από τις αυξήσεις των επιδόσεων σε εξαρτήματα εκτός του ράφι, ειδικά τώρα που ξεχωριστά SRAM δεν χρησιμοποιούνται ευρύτερα. Προηγουμένως, οι υπολογιστές χρησιμοποιούσαν υψηλής ταχύτητας SRAM ως μνήμη cache, αλλά αυτές τις μέρες η λειτουργία αυτή περιλαμβάνεται στην ίδια την CPU, οπότε η SRAM δεν είναι πια ένα εύκολα διαθέσιμο τσιπ εμπορευμάτων. Αυτό σημαίνει ότι το κόστος για τους δρομολογητές ανώτατου ορίου θα αυξηθεί πολύ πιο γρήγορα από ό, τι μέχρι τώρα. Ωστόσο, μετά το εργαστήριο δρομολόγησης και διευθυνσιοδότησης της IAB, αρκετοί πωλητές δρομολογητών ανέφεραν και δήλωσαν σε συνομιλίες και σε λίστες αλληλογραφίας ότι αυτό το πρόβλημα δεν είναι άμεσο αυτή τη στιγμή και ότι η αύξηση στα τρέχοντα προβλεπόμενα επίπεδα δεν θα δημιουργήσει προβλήματα στο εγγύς μέλλον.
Πρωτόκολλο Gateway Gateway
Το επίπεδο διαχείρισης αποτελείται από έναν επεξεργαστή δρομολόγησης που εκτελεί το πρωτόκολλο δρομολόγησης BGP και τις συναφείς εργασίες που πρέπει να εκτελούνται από ένα δρομολογητή ώστε να είναι σε θέση να δημιουργήσει έναν πίνακα προώθησης. Το BGP είναι το πρωτόκολλο που χρησιμοποιούν οι πάροχοι υπηρεσιών διαδικτύου και ορισμένα άλλα δίκτυα για να ενημερώνουν το ένα το άλλο σχετικά με τις διευθύνσεις IP που χρησιμοποιούνται εκεί, έτσι ώστε τα πακέτα που προορίζονται για αυτές τις διευθύνσεις IP να μπορούν να προωθούνται σωστά. Η επεκτασιμότητα του BGP επηρεάζεται από την ανάγκη επικοινωνίας ενημερώσεων, αποθήκευσης τους στο δρομολογητή και επεξεργασίας τους. Αυτή τη στιγμή, το εύρος ζώνης για την διάδοση ενημερώσεων δεν είναι καθόλου πρόβλημα. Στην πράξη, οι απαιτήσεις μνήμης για την αποθήκευση ολοένα και μεγαλύτερων πινάκων BGP μπορούν να δημιουργήσουν πρόβλημα, αυτό συμβαίνει συνήθως λόγω των περιορισμών εφαρμογής στους δρομολογητές που διατίθενται στο εμπόριο, όχι λόγω εγγενών τεχνολογικών ζητημάτων. Ένας επεξεργαστής διαδρομής είναι βασικά ένας υπολογιστής γενικής χρήσης, ο οποίος μπορεί εύκολα να κατασκευαστεί με RAM 16 gigabytes ή περισσότερο. Επί του παρόντος, ο δημόσιος δρομολογητής διαδρομών Προβολές διαδρομής λειτουργεί με μνήμη RAM 1 GB και διαθέτει περίπου 40 πλήρεις ροές BGP με περίπου 560.000 προθέματα έκαστο (στοιχεία Δεκεμβρίου 2015).
Ωστόσο, αυτό αφήνει την επεξεργασία. Το ποσό της επεξεργασίας που απαιτείται για το BGP εξαρτάται από τον αριθμό των ενημερώσεων του BGP και τον αριθμό των προθεμάτων ανά. Δεδομένου ότι ο αριθμός των προθεμάτων ανά αναπροσαρμογή είναι μάλλον μικρός, θα αγνοήσουμε αυτήν την πτυχή και θα εξετάσουμε μόνο τον αριθμό των ενημερώσεων. Πιθανώς, εκτός από οποιαδήποτε αυτόνομη ανάπτυξη, ο αριθμός των ενημερώσεων αυξάνεται γραμμικά με τον αριθμό των προθεμάτων. Η πραγματική επεξεργασία των ενημερώσεων του BGP είναι πολύ περιορισμένη, οπότε η συμφόρηση είναι ο χρόνος που απαιτείται για την πρόσβαση στη μνήμη για την εκτέλεση μιας ενημέρωσης. Επίσης, κατά τη διάρκεια του εργαστηρίου δρομολόγησης και διευθυνσιοδότησης της IAB, παρουσιάστηκαν πληροφορίες που δείχνουν ότι η αύξηση της ταχύτητας DRAM είναι αρκετά περιορισμένη και δεν θα μπορέσει να συμβαδίσει με την αύξηση του πίνακα δρομολόγησης.
Προώθηση συγχρονισμού πινάκων
Εκτός από τα ξεχωριστά ζητήματα προώθησης και δεδομένων, υπάρχει το πρόβλημα του συγχρονισμού του πίνακα προώθησης με τον BGP / πίνακα δρομολόγησης μετά από ενημερώσεις. Ανάλογα με την αρχιτεκτονική του πίνακα προώθησης, η ενημέρωση μπορεί να είναι σχετικά χρονοβόρα. Το BGP συχνά περιγράφεται ως πρωτόκολλο δρομολόγησης "φορέα διαδρομής", πολύ παρόμοιο με τα πρωτόκολλα διανυσματικών διαφορών. Ως εκ τούτου, εφαρμόζει μια ελαφρώς τροποποιημένη έκδοση του αλγορίθμου Bellman-Ford, η οποία, τουλάχιστον θεωρητικά, απαιτεί αριθμό επαναλήψεων ίσων με τον αριθμό κόμβων (στην περίπτωση του BGP: εξωτερικά αυτόνομα συστήματα καθώς και εσωτερικούς δρομολογητές iBGP ) στο γράφημα μείον ένα για σύγκλιση. Στην πράξη, η σύγκλιση συμβαίνει πολύ γρηγορότερα, επειδή δεν είναι βιώσιμο σχέδιο να χρησιμοποιήσει τη μεγαλύτερη δυνατή διαδρομή μεταξύ δύο θέσεων στο δίκτυο. Ωστόσο, ένας σημαντικός αριθμός επαναλήψεων με τη μορφή ξεχωριστών ενημερώσεων που πρέπει να επεξεργαστούν μπορεί να προκύψει μετά από ένα μόνο συμβάν εξαιτίας των πολλαπλασιαστικών αποτελεσμάτων. Για παράδειγμα, στην περίπτωση που δύο ASes διασυνδέονται σε δύο θέσεις, μια ενημέρωση στο πρώτο AS θα πολλαπλασιαστεί δύο φορές στο δεύτερο AS μέσω κάθε διασύνδεσης. Αυτό οδηγεί στις ακόλουθες δυνατές επιλογές:
No Bugs, No Stress - Ο οδηγός σας βήμα προς βήμα για τη δημιουργία λογισμικού που αλλάζει τη ζωή χωρίς να καταστρέφει τη ζωή σας
Δεν μπορείτε να βελτιώσετε τις δεξιότητες προγραμματισμού σας όταν κανείς δεν ενδιαφέρεται για την ποιότητα του λογισμικού.
Αυτή η πτυχή του BGP δεν αναγνωρίζεται ρητώς από πολλούς ανθρώπους, παρόλο που μελέτες όπως η απόσβεση της διαδρομής των διαδρομών επιδεινώνουν τη σύγκλιση διαδρομών διαδικτύου για να αντιμετωπίσουν τη συμπεριφορά που προκύπτει.
Με βάση τα προαναφερθέντα, μπορούμε να συμπεράνουμε ότι το BGP έχει κάποια ζητήματα κλιμάκωσης: το πρωτόκολλο και οι δρομολογητές που το υλοποιούν δεν είναι έτοιμοι για ένα διαδίκτυο όπου ίσως πέντε εκατομμύρια και σίγουρα 50 εκατομμύρια ατομικά προθέματα πρέπει να διοικούνται από το BGP. Ωστόσο, η σημερινή ανάπτυξη είναι σχετικά σταθερή σε περίπου 16% ετησίως για το IPv4, επομένως δεν υπάρχει λόγος άμεσης ανησυχίας. Αυτό ισχύει ιδιαίτερα για το IPv6, το οποίο επί του παρόντος έχει μόνο 25.000 προθέματα στο BGP.