Was ist prioritätsbasierte Flusssteuerung und warum brauchen Sie sie?

PFC (Priority-based Flow Control) ist eine wichtige Funktion zur Verwaltung des Netzwerkverkehrs, die die Netzwerkstabilität bei Überlastung gewährleistet. Durch die Identifizierung und Priorisierung kritischer Datenströme Vorzugsstromregelung beugt Datenverlust effektiv vor. Dieser Artikel befasst sich eingehend mit dem Konzept und den Funktionsprinzipien von PFC.

Was ist PFC

Prioritätsbasierte Flusskontrolle ist eine Netzwerktechnologie zur Verwaltung des Netzwerkverkehrs, die Daten basierend auf der Priorität des Datenflusses priorisieren kann. Bei einer Netzwerküberlastung Vorzugsstromregelung PFC kann die Übertragung von Datenströmen mit niedriger Priorität vorübergehend unterbrechen und die Übertragung von Daten mit hoher Priorität priorisieren. PFC gewährleistet die Aktualität und Integrität kritischer Datenübertragungen und trägt dazu bei, Paketverluste zu vermeiden und so den reibungslosen Betrieb des Netzwerks zu gewährleisten.

Wie funktioniert PFC?

Die prioritätsbasierte Flusskontrolle basiert auf dem im Ethernet-Standard definierten IEEE 802.1Qbb-Standard, der die Priorität von Datenflüssen mithilfe von Prioritätsfeldern in den Ethernet-Frame-Headern identifiziert. PFC-spezifische Arbeitsprinzip kann wie folgt zusammengefasst werden:

Identifizieren der Prioritäts- und Pufferkorrespondenz

Gerät A verfügt über mehrere Prioritätswarteschlangen, während Gerät B über eine entsprechende Anzahl von Puffern verfügt. Jede Warteschlange ist einem Puffer zugeordnet, typischerweise in einer Eins-zu-eins-Beziehung.

Stauerkennung

Bei einer Netzwerküberlastung überschreitet die Anzahl der Pakete in den Puffern von Gerät B einen bestimmten Schwellenwert. In diesem Fall sendet Gerät B ein Backpressure-Signal an Gerät A.

Gegendruck-Signalübertragung

Gerät B sendet ein Gegendrucksignal „Stopp“ an Gerät A und fordert Gerät A auf, den Datenverkehr aus der entsprechenden Prioritätswarteschlange nicht mehr zu senden.

Geräteantwort senden

Wenn Gerät A das Backpressure-Signal empfängt, stoppt es die Datenflussübertragung in der betroffenen Prioritätswarteschlange. Dies trägt dazu bei, Netzwerküberlastungen zu verringern, indem eine übermäßige Paketübertragung in den überlasteten Bereich verhindert wird.

Getriebewiederherstellung

Wenn sich die Überlastung der Empfangspuffer von Gerät B verbessert, wird ein Wiederherstellungssignal an Gerät A gesendet. Sobald Gerät A das Wiederherstellungssignal empfängt, überträgt es den Datenfluss aus der betroffenen Warteschlange weiter, um die kontinuierliche Übertragung des Datenverkehrs sicherzustellen.

Dies ist das Funktionsprinzip von PFC. Noch wichtiger ist, dass PFC jede Warteschlange jederzeit pausieren oder neu starten kann, ohne die Verkehrsübertragung anderer Warteschlangen zu unterbrechen. Diese Funktion ermöglicht die Übertragung unterschiedlicher Verkehrsarten über dieselbe Verbindung.

Vorteile und Eigenschaften von PFC

Vorteile

Die Anwendung von PFC in Netzwerken bringt viele Vorteile mit sich, darunter:

Verbesserung der Netzwerkleistung

Die prioritäre Flusssteuerung verbessert die Netzwerkleistung und -zuverlässigkeit, indem sie Netzwerküberlastungen und Datenverluste vermeidet und so einen stabilen Betrieb auch bei hoher Belastung gewährleistet.

Reduzierung des Staurisikos

Bei einer Netzwerküberlastung kann PFC die Übertragung von Warteschlangenverkehr mit niedriger Priorität unterbrechen, wodurch ein übermäßiger Paketempfang in Puffern verhindert und das Risiko einer Netzwerküberlastung effektiv verringert wird.

Sicherstellung der Übertragung kritischer Daten

Bei Netzwerküberlastung unterbricht PFC die Übertragung von Warteschlangenverkehr mit niedriger Priorität basierend auf der Priorität und stellt so die rechtzeitige Übertragung von Warteschlangen mit hoher Priorität sicher. Dadurch wird die Möglichkeit eines Datenverlusts verringert und die Geschäftskontinuität sichergestellt.

Flexibilität und Konfigurierbarkeit

Netzwerkadministratoren können PFC basierend auf Netzwerkanforderungen und Anwendungsszenarien mit unterschiedlichen Prioritätswarteschlangen- und Puffereinstellungen konfigurieren, was eine flexible Verwaltung des Netzwerkverkehrs und eine Anpassung des Betriebsmodus nach Bedarf ermöglicht.

Breite Anwendbarkeit

Als Verkehrssteuerungstechnologie auf Basis von IEEE-Standards bietet PFC hervorragende Kompatibilität und kann mit Geräten und Netzwerken verwendet werden, die den IEEE-Standards entsprechen, wodurch ein breiteres Spektrum an Anwendungs- und Bereitstellungsoptionen für verschiedene Szenarien bereitgestellt wird.

Eigenschaften

PFC verfügt über mehrere Funktionen, die wie folgt zusammengefasst werden können:

Prioritätsbasierte Flusskontrolle

Die Prioritätsflusssteuerung kann den Datenfluss anhand voreingestellter Prioritäten steuern. Bei einer Netzwerküberlastung kann sie die Übertragung von Datenströmen mit niedriger Priorität pausieren, um die vorrangige Übertragung von Datenströmen mit hoher Priorität sicherzustellen.

Schwellenwertbasierte Pausenbilder

Das Gerät sendet einen PFC-PAUSE-Frame, wenn eine bestimmte Verkehrskategorie einen Empfangsschwellenwert erreicht. Nach dem Empfang des Pause-Frames unterbrechen oder setzen die Geräte die Datenübertragung je nach Priorität fort, um Netzwerküberlastungen effektiv zu bewältigen.

Feinkörnige Konfiguration

Mit PFC können Netzwerkadministratoren einzelne Ports konfigurieren, um spezifische Netzwerkanforderungen und Anwendungsszenarien zu erfüllen. Administratoren können die Einstellungen basierend auf den tatsächlichen Bedingungen anpassen und konfigurieren, um optimale Leistung und Zuverlässigkeit zu erzielen.

Problemlösung

PFC kann helfen, Fehler oder Hardwareprobleme zu identifizieren, indem es die Flussmuster und Änderungen an den Switch-Ports beobachtet. Darüber hinaus ist die Analyse von Protokollen auf PFC-bezogene Fehlermeldungen eine gängige Methode zur Fehlerbehebung. Die priorisierte Flusskontrolle kann außerdem Verkehr mit niedriger Priorität rechtzeitig pausieren und so Netzwerküberlastungen verringern.

Warum brauchen wir PFC

Warum wird die prioritätsbasierte Flusskontrolle heute immer häufiger eingesetzt und warum benötigen wir PFC? Im Folgenden wird die Bedeutung von PFC erläutert:

Einschränkungen herkömmlicher Durchflussregelungstechnologien

Die grundlegendste Flusssteuerungstechnologie ist der in IEEE 802.3 definierte Ethernet-Pause-Mechanismus. Seine Funktion besteht darin, dass ein Downstream-Gerät, wenn es feststellt, dass seine Empfangskapazität geringer ist als die Sendekapazität des Upstream-Geräts, Pausen-Frames an das Upstream-Gerät sendet und dieses auffordert, die Datenübertragung für eine gewisse Zeit einzustellen. 

Wenn das Upstream-Gerät jedoch die Datenübertragung pausiert, wird die gesamte Datenübertragung gestoppt, was die Kontinuität der Dienste beeinträchtigt.

Vorteile der PFC-Technologie

Wie wir dem vorherigen Text entnehmen können, kann die PFC-Technologie die Übertragung hochprioritärer Daten durch die Verwendung voreingestellter Warteschlangenprioritäten im Falle einer Netzwerküberlastung sicherstellen. Ihr Mechanismus ähnelt dem Ethernet-Pause-Mechanismus. Der Hauptunterschied besteht jedoch darin, dass das Upstream-Gerät nach Empfang des Pause-Frames die Übertragung niedrigprioritärer Daten pausiert und so die Übertragung hochprioritärer Daten sicherstellt. Diese Funktion verdeutlicht den Unterschied zwischen PFC und herkömmlichen Flusskontrolltechnologien, was zu ihrer weit verbreiteten Anwendung führt.

Fazit

Als wichtige Optimierungstechnologie in modernen Netzwerken verwaltet PFC den Netzwerkverkehr effektiv und verhindert so Netzwerküberlastungen und Paketverluste. Darüber hinaus bietet es flexible Konfigurierbarkeit, sodass Administratoren das Verkehrsmanagement an ihre Nutzungsanforderungen und Anwendungsszenarien anpassen können. Dadurch wird die Netzwerkleistung verbessert und ein nahtloses Benutzererlebnis gewährleistet. Bei Fragen zu PFC wenden Sie sich bitte an die CCIE/HCIE-Ingenieure von QSFPTEK unter [email protected]. Unsere Ingenieure unterstützen Sie umfassend.