Priority Grouping for DCB-Networks – Enhanced Transmission Selection (ETS)

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Die Ziele für ETC in 802.1Q-Brücken

Mit DCB und anderen neuen Modellen müssen 802.1Q-Brücken (zum Verständnis: damit sind immer Switches gemeint, denn ein Switch ist nach IEEE 802 nichts weiter als eine Multiport-Brücke) verschiedene Verkehrstypen mit anderen Anforderungen, als es sie bisher beim Einsatz von 802.1Q-Brücken gab, bedienen können.

Ein konvergiertes Ethernet wird Verkehrsströme behandeln müssen, die in verschiedener Weise empfindlich sind. So mag Speicherverkehr keinen Paketverlust, während IPC kritisch hinsichtlich der Latenz ist. Auf einer einzelnen konvergierten Verbindung müssen diese Verkehrsströme koexistieren können, ohne sich gegenseitig ernsthaft negativ in der Leistung zu beeinflussen. Um das zu erreichen, müssen DCB-Brücken folgendes unterstützen:

• Zuordnung von Prioritäten zu Priotitätsgruppen derart, dass jede Verkehrsart, die ein bestimmtes Verhalten der Verbindung verlangt, von einer solchen Gruppe repräsentiert wird, z.B. LAN, SAN, IPC
• Möglichkeit von unterschiedlichen Prioritäten in einer Prio-Gruppe
• Konfiguration von Bandbreitenzuordnung für jede Prio-Gruppe. Die Zuordnung wird dabei in Prozent der insgesamt zur Verfügung stehenden Bandbreite ausgedrückt, die Auflösung ist 1%; Beispiel: 40% LAN, 40% SAN, 20% IPC. Die weitere Unterverteilung dieser Bandbreite im Rahmen der innerhalb einer Prio-Gruppe möglichen Prioritäten liegt außerhalb des Betrachtungsbereiches von ETS
• Unterstützung von Minimalanforderungen an den Scheduler zur Minimierung des Einflusses der Abbildung unterschiedlicher Verkehrsströme auf eine Verbindung
• Möglichkeit der Koexistenz von Verkehrstypen, die geringe Latenz verlangen, mit solchen, die bandbreiteintensiv, aber weniger empfindlich gegenüber der Latenz sind
• Möglichkeit der Bewahrung relativer Priorisierung für manche Verkehrsarten bei gleichzeitiger Möglichkeit, die Bandbreite unter anderen Strömen aufzuteilen
• Bereitstellung eines konsistenten Management-Frameworks um das alles via MIB-Objekten konfigurieren zu können.

Also, dabei kann schon mal etwas durcheinander geraten. Daher noch mal die Definitionen:

• Priorität, Priority (Pri): es gibt acht mögliche Prioritäten für einen Verkehr, die durch das 3-bit 802.1Q-Tag festgelegt werden
• Prioritäten-Gruppe, Priority Group: eine Gruppe von Prioritäten, die durch eine Systemverwaltung zum Zwecke der Bandbreiten-Zuordnung zusammengebunden wird. Es wird erwartet, dass alle Prioritäten in einer einzelnen Gruppe gleichartige oder verwandte Anforderungen an die Behandlung des zu ihnen gehörigen Verkehrs hinsichtlich Latenz oder Paketverlust haben
• Priority Group Identifier (PGID): ein 4-bit Identifier, der einer Prio-Gruppe zugeordnet wird. Dabei ist PGID = 15 ein spezieller Wert, der die Konfiguration von Prioritäten mit „No Bandwidth Limit“ erlaubt. PGID-Werte von 8 bis 14 sind reserviert.
• Priority Group Bandwidth (PG%): der einer bestimmten PGID zugeordnete prozentuale Anteil einer verfügbaren Verbindung

Auf dieser Grundlage lassen sich dann Tabellen für die Abbildung von Prios in Prio-Gruppen und die Abbildung dieser Gruppen auf prozentuale Bandbreitenanteile erstellen. Die Summe der prozentualen Bandbreiteanteile muss immer 100 Prozent sein, sonst ist das Verhalten unspezifiziert. Die Abbildung 1 macht klar, wie die Begriffe zusammenhängen.

Damit kann man nun die Verhaltensweisen bei bisher üblichen Konfigurationen beschreiben. Ist eine IEEE 802.1Q-Brücke so spezifiziert, dass sie eine strikte Abarbeitung nach Prioritäten als Grundverfahren vornimmt, so lässt sich dies nachbilden in dem man nur eine einzige Prio-Gruppe bildet, die alle Prios umfasst und mit PGID=15 die gesamte Bandbreite bekommt.

Ist eine Brücke so spezifiziert, dass sie Prios auf Verkehrsklassen abbildet, braucht diese Abbildung nicht geändert zu werden. Man muss dann lediglich definieren, welche Bandbreite die jeweiligen Verkehrsklassen bekommen sollen.

Um größtmögliche Flexibilität und Leistungsfähigkeit zu gewährleisten gibt es eine Reihe von Empfehlungen für DCB-Geräte:

• DCB-Geräte sollten mindestens 3 Prio-Gruppen unterstützen
• DCB-Geräte sollen die Abbildung auf und die Zuordnung zu einer einzigen Prio-Gruppe mit PBIB=15 gestatten
• DCB-Geräte sollen mindestens eine Prio-Gruppe mit Bandbreitezuordnung erlauben, bei der Priority Flow Control aktiviert ist
• DCB-Geräte sollen mindestens eine Prio-Gruppe mit Bandbreitezuordnung erlauben, bei der PFC deaktiviert ist
• DCB-Geräte sollten eine Konfiguration der Bandbreitenzuordnung mit einer Granularität von einem Prozentpunkt erlauben
• DCB-Geräte sollten ein Verfahren zur Übertragungsselektion unterstützen, welches keine Bandbreite verschwendet. Sollte eine der Prio-Gruppen ihre Bandbreite nicht aufbrauchen, muss diese für andere Prio-Gruppen verfügbar werden

Interessant ist eine Fußnote aus dem hier zitierten Dokument: „Die Spezifikation der Präzision eines Schedulers ist außerhalb der Perspektive dieses Dokuments. Wir erwarten aber, dass die Genauigkeit eines Schedulers im Bereich von +/- 10% liegt. Als Konsequenz davon kann eine Prio-Gruppe mit PG% 0% dennoch bis zu 10% der verfügbaren Gesamtbandbreite erhalten, auch wenn die anderen Gruppen zusammen an und für sich die 100%. ausschöpfen.“