O que é latência de rede em switches Ethernet?

A latência de rede, um aspecto fundamental das redes modernas, tem um efeito profundo na eficiência da transmissão de dados. Latência Ethernet é um termo que aparece frequentemente， mas você tem uma compreensão aprofundada sobre ele? Este artigo discute o que é latência de rede, o que causa atraso na rede, como medi-la e como reduzi-la com switches Ethernet. Continue lendo para saber mais.

O que é latência de rede?

O significado de latência em redes

O termo "latência de rede" refere-se ao atraso na transmissão de dados em uma rede. A latência de switch Ethernet refere-se ao tempo específico que um pacote Ethernet leva para atravessar um switch de rede. Uma rede com um atraso longo é chamada de rede de alta latência, enquanto uma rede com um atraso curto é chamada de rede de baixa latência.

Switch Ethernet a latência pode ser conceituada a partir de duas perspectivas - latência unidirecional e latência de ida e volta. Esta última é normalmente usada como a métrica principal e inclui o tempo total que um pacote Ethernet leva para viajar da origem ao destino. Hoje, o atraso de ida e volta é uma métrica importante porque o dispositivo usa o protocolo de rede TCP/IP para enviar os dados específicos ao seu destino e aguarda o retorno de uma confirmação antes de enviar outro. Portanto, esse método tem um impacto significativo no desempenho da rede. 

A Importância do Atraso de Rede

À medida que um número crescente de empresas passa pela transformação digital, elas estão utilizando aplicações e serviços baseados em nuvem para executar funções empresariais essenciais. As atividades operacionais também dependem de dados coletados de dispositivos inteligentes conectados à Internet, coletivamente denominados Internet das Coisas (IoT). Atrasos de latência podem levar a ineficiências, particularmente em operações em tempo real que dependem de dados de sensores. Além disso, a alta latência reduz o retorno sobre os investimentos feitos para aumentar a capacidade da rede, impactando a experiência do usuário e a satisfação do cliente, mesmo que as empresas tenham implementado infraestruturas de rede caras.

O que causa  latência na rede?

As seções anteriores abordaram o conceito de latência de rede. Esta seção explora as causas da latência. Muitos fatores contribuem para a duração da latência de rede. Aqui estão alguns fatores potenciais que podem contribuir para ela.

Impacto do Meio de Transmissão

Como os dados são transmitidos por meios ou enlaces de transmissão, o impacto dos meios ou enlaces de transmissão na latência é significativo. Por exemplo, a latência em redes de fibra óptica é menor em comparação com redes sem fio. Da mesma forma, toda vez que uma rede muda de um tipo de meio para outro, o tempo total de transmissão aumenta em alguns milissegundos.

Análise de cabeçalho 

A latência pode surgir em switches Ethernet, pois eles ocasionalmente exigem tempo adicional para analisar os detalhes do cabeçalho dos pacotes e incorporar dados essenciais. Isso pode resultar em tempo de travessia prolongado para os pacotes que passam pelo switch. 

Atrasos de pacotes relacionados ao armazenamento

Atrasos de armazenamento podem ocorrer quando os pacotes sofrem atrasos no armazenamento ou no acesso ao disco em dispositivos intermediários, como switches e bridges.

Latência do Processo de Segurança

O atraso da rede pode ser influenciado por processos antivírus e de segurança, que exigem tempo para concluir a recombinação e a desmontagem das mensagens antes da transmissão.

Bugs de software

Atrasos podem ter origem em bugs de software no lado do usuário, contribuindo para a latência na rede.

Medição da latência de rede em switches Ethernet

Como ficou evidente no capítulo anterior, a latência do switch constitui um elemento vital que impacta a latência da rede. Portanto, surge a pergunta: como medi-la?

Especificação IEEE RFC2544

A especificação IEEE RFC2544 fornece uma abordagem amplamente aceita para avaliar a latência de dispositivos store-and-forward. A RFC2544 exige que o teste de atraso seja repetido pelo menos 20 vezes e que o resultado seja a média de todos os resultados dos testes.

Netperf 

Netperf é uma ferramenta de medição de desempenho de rede para transporte baseado em TCP ou UDP. Os resultados do teste Netperf refletem a rapidez com que um sistema pode enviar dados para outro sistema e a rapidez com que o outro sistema pode receber dados.

Ping Pong

Ping Pong representa uma abordagem usada para medir a latência em um cluster de computação de alto desempenho. Esse método avalia a duração de ida e volta das chamadas de procedimento remoto (RPCs) transmitidas pela interface de passagem de mensagens (MPI).

Como reduzir a latência da rede com switches Ethernet?

Várias metodologias são empregadas para minimizar o atraso da rede usando switches Ethernet. Essas abordagens incluem:

Aumentando a capacidade da rede

Uma das abordagens mais simples e eficazes para mitigar a latência e as colisões envolve equipar seu switch Ethernet com a capacidade necessária.   É importante verificar se o switch oferece a capacidade de expandir a capacidade da rede.   Switches Ethernet que garantem perda zero de pacotes desempenham um papel fundamental na melhoria do desempenho da rede. O Link Aggregation Control Protocol, ou LACP, para abreviar, é um recurso padrão que melhora o desempenho da rede por meio de agregação de portas. Para saber mais sobre LACP, leia este artigo:  LACP vs PAGP: Qual é a diferença? - QSFPTEK

Uso de VLANs para segmentação de rede

Como as redes planas convencionais frequentemente levam à sobrecarga de links, switches Ethernet equipados com recursos de VLAN podem rotear eficientemente o tráfego para seus destinos pretendidos.  Uma variedade de switches Ethernet VLAN de camada 2 e camada 3 está disponível para segmentação de tráfego com base em fatores como porta, atribuição dinâmica de VLAN, protocolo, endereço MAC e muito mais.

Implementação da tecnologia Cut-Through

Este método refere-se a sistemas de comutação de pacotes e busca minimizar as latências de rede.  A comutação cut-through reduz a latência da rede ao permitir que o switch inicie o encaminhamento de pacotes mesmo antes que o pacote completo seja recebido, assim que o endereço de destino é processado.  No entanto, é importante observar que essa tecnologia funciona de forma ideal quando aplicada a portas operando na mesma velocidade.

Reduza a latência com RDMA

RDMA, ou Remote Direct Memory Access, é uma tecnologia de rede de ponta que revoluciona a eficiência da transferência de dados. Ao contrário dos métodos tradicionais que envolvem a CPU, o RDMA permite a troca direta de dados entre memórias de computadores dentro de uma rede. Isso contorna a CPU e reduz a latência, resultando em comunicação de dados acelerada para tarefas como simulações em tempo real, análise de dados e computação de alto desempenho. QSFPTEK's S5600 e S7600 os switches da série oferecem suporte a RDMA para fornecer alta taxa de transferência e latência ultrabaixa.

Conclusão

Em conclusão, a latência de rede é vital para a transmissão eficiente de dados em switches Ethernet. O objetivo deste artigo é esclarecer o conceito de latência Ethernet em switches Ethernet e fornecer insights sobre estratégias para reduzi-la. Embora talvez não seja possível eliminar completamente a latência de rede, o objetivo é minimizá-la o máximo possível. Compreender as implicações da latência de rede e aplicar estratégias de mitigação são essenciais no cenário atual dependente de redes.