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Die (R)Evolution der Rechenzentren; Teil 25 Priority Grouping for DCB-Networks – Enhanced Transmission Selection (ETS)

| Autor / Redakteur: Dr. Franz-Joachim Kauffels / Dipl.-Ing. (FH) Andreas Donner

Ein seit langem bekanntes Problem bei der Priorisierung in IEEE 802-Netzen sind die durch den Mechanismus erzeugten relativen Prioritäten. Eine auf diese Weise herbeigeführte „Quality of Service“ bei Gigabit- und 10-Gigabit-Ethernets ist Unsinn ist und bringt keinen Vorteil gegenüber einem in dieser Hinsicht ungesteuerten Netz. Wesentlich wirkungsvoller ist dagegen die mit den DCB-Protokollen eingeführte differenzierte Priorisierung. Um sie nutzen zu können, muss allerdings eine Vorklassifizierung des Gesamtverkehrs vorgenommen werden. Das macht man mit ETS.

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Konvergenz über Ethernet bedeutet eine echt priorisierte Behandlung der einzelnen Datenströme LAN, SAN und IPC; Bild: Dr. Franz-Joachim Kauffels
Konvergenz über Ethernet bedeutet eine echt priorisierte Behandlung der einzelnen Datenströme LAN, SAN und IPC; Bild: Dr. Franz-Joachim Kauffels
( Archiv: Vogel Business Media )

Ein Verkehrsstrom mit einer höheren Priorität wird im einfachsten Fall durch die Manipulation der Warteschlangen schneller durchgeleitet als ein Verkehrsstrom niedrigerer Priorität. Aus der Warteschlangentheorie weiß man, dass bei einer solchen Mechanik insgesamt nur ein einziger Verkehrsstrom gewinnt, nämlich der mit der höchsten Priorität. Der Verkehrsstrom mit der zweithöchsten Priorität hat in etwa das gleiche Leben wie in einer ungesteuerten Variante.

Alle Verkehrsströme mit niedrigerer Priorität werden also benachteiligt und stehen schlechter da als bei einer ungesteuerten Lösung. Und der Gewinn für den einen bevorzugten Verkehrsstrom bezieht sich zudem lediglich auf die mittlere Verzögerung und die Varianz der Verzögerung; keineswegs aber auf die für diesen Verkehrsstrom zur Verfügung stehenden Datenrate.

Funktioniert manchmal – aber nicht immer

Das hat bei IEEE eine lange Tradition und es gibt ja auch viele Anwendungen, bei denen das gut funktioniert. Ein Voice-Datenstrom braucht bspw. vergleichsweise wenig Bandbreite, ist aber extrem pingelig hinsichtlich einer Varianz in der Verzögerung. Wendet man in einem System, in dem Sprache und Daten gemischt auftreten, eine Priorisierung für den Voice Verkehr nach oben beschriebenem Muster an, wird das sehr gut funktionieren, weil das ansonsten auftretende Problem des Voice-Verkehrs damit wirkungsvoll abgestellt werden konnte.

Ähnliches gilt z.B. im Wireless-Bereich. Ein Video-Datenstrom ist an und für sich gegen nichts wirklich empfindlich, benötigt aber recht viel Bandbreite. Wird die nun im Fall von Wireless-Netzen aber knapp, kann man ihn erfolgreich priorisieren. Er grabscht sich dann soviel Bandbreite wie es geht, alle anderen Verkehrsströme werden übel untergebuttert. Dennoch ist das z.B. für den Home-Bereich eine sinnvolle Lösung.

Insgesamt kann man sagen, dass die Priorisierung dann gut funktioniert, wenn ein Datenstrom mit einer prozentual insgesamt relativ geringen Bandbreite bevorzugt werden muss – so wie beim genannten Voice-Beispiel. Die Priorisierung von Video im Heimbereich ist dagegen ein Beispiel dafür, wie man es eigentlich nicht machen sollte: denn die Auswirkung auf die anderen Datenströme ist fürchterlich.

Ziel von DCB/FCoE: The Best of both Worlds

Ziel der DCB/FCoE-Bemühungen ist es aber grade, einen fetten Datenstrom, der auch noch hohe Ansprüche stellt („lossless“), heil zusammen mit anderen Datenströmen über eine Leitung zu bringen. Und da versagt IEEE 802.1 p/Q auch in Verbindung mit 802.1ar Congestion Control sowohl in der Warteschlangentheorie, als auch bei Simulationen kläglich. Es gibt Hersteller, die behaupten, in der Praxis würde es funktionieren. Ich nehme stark an, sie haben Ihre Versuchsaufbauten noch nicht belastet.

Dabei gibt es im Bereich der Carrier Netze, verankert in der Tradition der optischen Netze, hierfür durchaus standardisierte Lösungen.

Das Ziel des Projektes IEEE 802.1 Priority Grouping for DCB-Networks Enhanced Transmission Selection (ETS) ist es, dies auch endlich in das normale IEEE 802.1-Universum zu tragen. Das Projekt wird von folgenden Herstellern unterstützt: Juniper, Brocade, Cisco, Fujitsu, Marvell, Qlogic, Broadcom, IBM, Mellanox, Nuova, Intel, Dell, HP, Emulex und PLX. Viel mehr geht nicht.

Das Dokument zu ETS beinhaltet Definitionen und ein Betriebsmodell für Prioritätsbearbeitung und Bandbreitezuordnung auf konvergierten Links für Endsysteme und Switches in einer DCB-Umgebung. Durch prioritätsbasierte Verarbeitung und Bandbreitenzuordnung können unterschiedliche Verkehrstypen wie LAN, SAN, IPC und Management so konfiguriert werden, dass sie mit einer bestimmten Bandbreite, geringer Latenz oder anderen Charakteristika wie Best Effort übertragen werden können.

weiter mit: Die Ziele für ETC in 802.1Q-Brücken

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