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新型高带宽低延网络——GSN

2/14/2005来源:电信网络人气:10590

新型高带宽低延网络——GSN(许耀昌) 摘要本文简要地介绍了一种新型的高带宽低延迟网络GSN,讨论了该网络的设计目标、关键 特性、技术和应用。 关键词GSN(吉字节系统网络) 特性 技术 应用 1设计目标 近年来,在网络中传输流媒体时,在带宽方面的改善远落后于处理器速度、内存容量及 二级存储器容量方面的改善。显然,新型的网络技术必须具有更高的带宽,以便使整个系统 在体系结构方面保持平衡。吉字节系统网络(Gigahyte System Network,简称GSN)就是这 样一种高带宽低延迟的新型网络。 在许多应用中,消息延迟时间的减小与高带责同样重要。消息延迟时间的缩短,意味着 从一台机器通过网络把消息发送到另一台机器的时间可以减少。换句话说,在传送大量消息 时,用户等待的时间可以缩短。而消息延迟时间的缩短实际上要求网络有更高的带宽。 从理论上说,网络应该能传送各种类型的信息。实际上,传送大容量的信息往往会长时 间地独占线路的带宽。例如流媒体传送、网络存储就是最常见的例子。这对小的信息包传输 会产生不利的影响。为此,当今绝大多数大容量信息的传送需要在专用的网络上进行。如果 能设计出一种网络机制允许多种类型信息共存,那当然是最好不过了。 在提供高带宽低延迟的同时,不能过多地使用其它资源,例如不能过多地使用CPU及存 储器带宽,这也是~个重要的设计目标。 再有,所设计出来的解决方案与其它技术相比,应该有良好的性能价格比,费用太高显 然是不能接受的。 最后,新的解决方案应当符合标准,在网络领域中,这意味着软、硬件都应遵循业界标 准。 2GSN的关键特征 除了高带宽低延迟的特征外,GSN还有某些特证,其中之一是它的可靠性。在GSN中可以 采用前向纠错技术来实现纠错功能,在每个32字节的微包中采用32比特的纠错码来校验。有 错误的微包可以自动重发。这就大大改善了包传送的效率。 GSN另~个重要特征是,硬件可以提供端对端的数据流的控制。当端对端的资源为包的 发送已预留好存储空间时,包才送入GSN中发送。 GSN定义了4个独立管理的虚拟通道(VC)。这些虚拟通道在逻辑上可以分别传送不同类 型的信息包。在GSN标准中规定使用VCO传送控制信息,VC1传送诸如ip这样的短信息,VC2和 VC3利用调度传输(ST)协议传送较长的信息。由于采用各自独立的VC,GSN消除了长消息使 短消息阻塞的问题,就像马路上划分了好几个车道一样互相不会干扰。 3GSN技术 吉字节系统网络是交互式网络的一种新技术,它可以800Mbit/s。或6.4Gbit/S的速率 在每个方向可靠地传输数据流。GSN链路的传输的速度,大约比ATM OC48c线路快3倍,比吉 比特以太网线路快8倍。GSN是ASNI T11.1HIPPI任务小组作为HIPPI(高性能并行接口)新一 代标准研制出来的,它也可以称作HIPPI-6400;此外它还具有HIPPI、ATM、Ethernet的最 好特性。 GSN使用调度传输(ST)协议及4个独立的虚拟通道。一般的HIPPI用户叮以发现只用一 个通道在大数据量以及交互式通信传输时会出现交通阻塞问题,在GSN中数据是以 32字节的 微包加上带外控制字传输的,使用小的封包以及虚拟通道,意味着在交互式通信时非常大的 交换机文件传输也心全封锁主机或交换机的端口。链路控制以及向前看的(ForwardLooking) 流控制由管理微包来实现。管理微包的长度和数据微包相同,它们都是32字节。 GSN对消息的最大长度作了规定。当某一数据长度超出规定时会自动地对消息进行分割, 以适合传输的需要。消息的分割与重组是由调度头来控制的。 调度传输(ST)协议可以在数据开始传递前,在信源、信宿两个端点上为此次传送进行 准备和预先安排。GSN利用ST协议可以旁路操作系统而直接完成存储器到存储器的数据传输。 换句话说,ST允许书点之间直接进行存储器存取而无需操作系统介入。采用ST协议在数据传 递前,可以在接受端预先分配好存储空间,这样就为解决网络拥塞问题提供了一种简单的处 理方法。ST中准备工作的第一步就是要建立一个虚连接,然后通过一个握手过程来分配数据 传送所需要的存储空间。这个存储空间使用完后可以释放。 GSN中正确的链路状态是在链路层通过CRC(循环冗余码)检验和来检验的。数据的完整 性是用第二个CRC检验和在整个数据路径上实现的。 GSN可使用两类通用的传输介质:铜缆或并行光缆。铜缆由20根同轴线组成,每个方向 信号的带宽可达500MHz,最大传输距离为40m。并行光缆每个方向可使用10条多模光纤,带 宽可达1GHz,传输距离为300m。并行光缆可在1999年未投入使用。单模光缆连接的距离可达 21km。 目前正在开发32X32连接的交换机。交换机可以看成是一种平移的桥接器。在一个GSN节 点内可连接8条HIPPI-800传输线。GSN也使用标准的MAC(媒体访问控制)地址格式,该格 式允许GSN使用802.2标准的其他介质桥接。 调度传输(ST)协议允许存储器与存储器之间透明地传输数据。该技术与GSN和其他网 络诸如Fibre Channel、ATM及吉比特以太网的结合无关。ST在其他一些标准协议(如IP)之 上。 GSN,也就是HIPPI-6400,在物理层和协议层已作了明确规定。GSN当前已处于ANSI国 际化标准的最后确定阶段。GSN的物理层协议是在HIPPI互连标准基础上发展起来的。它的正 式项目代号为1213-D。 SGI已为Origin2000、Onyx2、Origin200的GIGA通道提供GSN适配器。这是一种单端口的 网络接口板,符合ANSI HIP-PI-6400-PH规范。它可以在GSN用铜缆在每个方向以800Mbit /s速率传输数据。此速率比Fiber Channel快8倍,每小时在每个方向阿以传送2.5TB的数据。 在GSN方面SGI一直处于领先地位。