Influencia de la arquitectura tanto
hardware como del SO en el
rendimiento de los enrutadores IP
Prolegómenos
•
•
•
•
Crecimiento continuo de la Internet
Carga de trabajo en enrutadores
Los enrutadores “pierden la batalla”
Para buscar “voltear la tortilla” es
recomendable primero construir
modelos adecuados
• Un caso particular, enrutadores
basados en PCs
Indice
• Presentación general del problema
• Arquitectura de enrutadores IP: perspectiva
general
• Un caso particular: enrutadores IP realizados
con tecnología PC
• Evaluación de un enrutador IP basado en PC
• Problemas a resolver
Presentación General del
Problema
Routing and
forwarding rules
Network
adapter
@dst @fuente tipo ...
Network
adapter
• El problema no está en como hacerlo...
si no en hacerlo rápidamente sin perder
flexibilidad
• Otras cosas:
Seguridad
Contabilidad
Movilidad
etc...
Presentación General del
Problema
Routing and
forwarding rules
@dst @fuente tipo ...
Network
adapter
Network
adapter
• Rendimiento básico:
– Capacidad de remisión en modo datagrama
– Variaciones en el retardo
tiempo real
Presentación General del
Problema
Routing and
forwarding rules
@dst @fuente tipo ...
Network
adapter
Network
adapter
Ejemplo.
Dimensionar un equipo para acceso a Internet, pasarela de
seguridad, tráfico sensitivo a variaciones en el retardo:
¿Minimizar costo/beneficio?
¿Capacidad?
¿Configuración?
¿Retardo medio?
¿Retardo esperado en el 99o. Percentil?
Arquitectura de Enrutadores IP
•
Orígenes en computadoras de propósito
general:
–
–
–
–
–
Probar recientemente propuesta tecnología de
conmutación de paquetes.
Tecnología restringida.
Facilitar cambios
Complejidad en los extremos
Un único servicio: datagrama.
Arquitectura de Enrutadores IP
• Hoy día, el entorno ha cambiado en algunos
aspectos
– Tecnología probada y masificada
– Múltiples servicios
• En otros no
– Facilitar cambios
• Resultado: enrutadores de varios niveles de
complejidad (costo).
Arquitectura de Enrutadores IP
– Funcionalidad en software
– Hardware genérico
– Ejemplo:
•
•
•
•
Enrutadores basados en PC
Cisco 1600
Cisco 2500
Cisco 4x00
Procesos
Kernel
Packet
buffers
Controladores
RAM
CPU
Interface
CRP
• Nivel 1
Interface
Interface
Arquitectura de Enrutadores IP
– Funcionalidad en software
– Multiprocesador de
memoria compartida
– Ejemplo:
• Estaciones de trabajo SMP
Packet
buffers
Procesos
Kernel
CPU
Interface
CRP
• Nivel 2
Controladores
CPU
Interface
RAM
Interface
Arquitectura de Enrutadores IP
– Funcionalidad en software
– Multiprocesador de memoria
distribuida
– Interconexión por “shared bus”
– Ejemplo:
Packet
buffers
Procesos
Kernel
CPU
CRP
• Nivel 3
Controladores
RAM
• Cisco 7500 (VIP)
CPU
RAM
CPU
RAM
CPU
RAM
VIP
Interface
VIP
Interface
VIP
Interface
Arquitectura de Enrutadores IP
– Funcionalidad en software
– Multiprocesador de memoria
distribuida
– Interconexión por “cross-bar”
– Ejemplo:
Packet
buffers
Procesos
Kernel
CRP
• Nivel 4
Controladores
CPU
RAM
GRP
• Cisco 12000
Cross-bar switch
CPU
RAM
CPU
RAM
CPU
RAM
VIP
Interface
VIP
Interface
VIP
Interface
Enrutadores IP basados en PC
• BSD UNIX
• Interrupciones
software
• Desbanque
• Localidad
Title:
articulo02ar chsof t.eps
Cr eator :
f ig2dev Ver sion 3.2 Patchlevel 0- beta3
Preview :
This EPS picture w as not saved
w ith a preview included in it.
Comment:
This EPS picture w ill print to a
PostScr ipt printer, but not to
other types of printers.
Evaluación de un enrutador
basado en PC
Title:
articulo02modelo.eps
Cr eator :
f ig2dev Ver sion 3.2 Patchlevel 0- beta3
Preview :
This EPS picture w as not saved
w ith a preview included in it.
Comment:
This EPS picture w ill print to a
PostScr ipt printer, but not to
other types of printers.
Evaluación de un enrutador
basado en PC
Title:
Cc2+6.0.graf 1.eps
Title:
Cc2+6.0.graf 2.eps
Title:
Cc2+6.0.graf 3.eps
Cr eator :
gnuplot 3.7 patchlevel 1
Cr eator :
gnuplot 3.7 patchlevel 1
Cr eator :
gnuplot 3.7 patchlevel 1
Preview :
This EPS picture w as not saved
Preview :
This EPS picture w as not saved
Preview :
This EPS picture w as not saved
w ith a preview included in it.
w ith a preview included in it.
w ith a preview included in it.
Comment:
This EPS picture w ill print to a
Comment:
This EPS picture w ill print to a
Comment:
This EPS picture w ill print to a
PostScr ipt pr inter, but not to
other types of pr inters.
PostScr ipt pr inter, but not to
other types of pr inters.
PostScr ipt pr inter, but not to
other types of pr inters.
Title:
Cc2+6.0.graf 4.eps
Title:
Cc2+6.0.graf 5.eps
Title:
Cc2+6.0.graf 6.eps
Cr eator :
gnuplot 3.7 patchlevel 1
Cr eator :
gnuplot 3.7 patchlevel 1
Cr eator :
gnuplot 3.7 patchlevel 1
Preview :
This EPS picture w as not saved
Preview :
This EPS picture w as not saved
Preview :
This EPS picture w as not saved
w ith a preview included in it.
w ith a preview included in it.
w ith a preview included in it.
Comment:
This EPS picture w ill print to a
Comment:
This EPS picture w ill print to a
Comment:
This EPS picture w ill print to a
PostScr ipt pr inter, but not to
other types of pr inters.
PostScr ipt pr inter, but not to
other types of pr inters.
PostScr ipt pr inter, but not to
other types of pr inters.
Evaluación de un enrutador
basado en PC
Title:
packet.delay.eps
Title:
snk.delay.eps
Title:
snk.delay.fx3.eps
Cr eator :
gnuplot 3.7 patchlevel 1
Cr eator :
gnuplot 3.7 patchlevel 1
Cr eator :
gnuplot 3.7 patchlevel 1
Preview :
This EPS picture w as not saved
Preview :
This EPS picture w as not saved
Preview :
This EPS picture w as not saved
w ith a preview included in it.
w ith a preview included in it.
w ith a preview included in it.
Comment:
This EPS picture w ill print to a
Comment:
This EPS picture w ill print to a
Comment:
This EPS picture w ill print to a
PostScr ipt pr inter, but not to
other types of pr inters.
PostScr ipt pr inter, but not to
other types of pr inters.
PostScr ipt pr inter, but not to
other types of pr inters.
Evaluación de un enrutador
basado en PC
100MHz
200MHz
500MHz
Capacidad
12kpps
22kpps
60kpps
Latencia
19ms
2ms
1ms
0.75 CPU
9kpps
17kpps
45kpps
Evaluación de un enrutador
basado en PC
Title:
losses.eps
Cr eator :
gnuplot 3.7 patchlevel 1
Preview :
This EPS picture w as not saved
w ith a preview included in it.
Comment:
This EPS picture w ill print to a
PostScr ipt printer, but not to
other types of printers.
Evaluación de un enrutador
basado en PC
Title:
latency.eps
Cr eator :
gnuplot 3.7 patchlevel 1
Preview :
This EPS picture w as not saved
w ith a preview included in it.
Comment:
This EPS picture w ill print to a
PostScr ipt printer, but not to
other types of printers.
Evaluación de un enrutador
basado en PC
Title:
cpuutil.eps
Cr eator :
gnuplot 3.7 patchlevel 1
Preview :
This EPS picture w as not saved
w ith a preview included in it.
Comment:
This EPS picture w ill print to a
PostScr ipt printer, but not to
other types of printers.
Cuestiones “abiertas”
• Mejora en mecanismo software para
manejar multicanalización (interrupciones)
– Propuesta de Mogul
• Mecanismos de planificación software de
actividades (protocolarias) para soporte de QoS
– “Alternate queuing for BSD UNIX”
– “Differentiated services support”
Cuestiones “abiertas”
• Arquitectura hardware:
– Planificación hardware de actividades:
“simultaneous multithreading”, otras…
– Gestión de memoria
localidad.
• Arquitectura software:
– Planificación software de actividades:
[micro|exo]kernels, otras...
• ¿Se les ocurren otras cosas?
Descargar

Influencia del SO y arquitectura en el rendimiento de los