ما هو إخطار الازدحام الصريح الأمامي في الاتصالات FECN

في بعض الأحيان يمكن أن يعمل ازدحام الشبكة بشكل خارج عن السيطرة تمامًا بحيث يكون الحل الوحيد للأجهزة الطرفية أن تتوقف مرة أخرى عن نقل الإطارات إلى الشبكة، وغالباً ما يكون الحل الأقل قبولًا هو أن تتجاهل أجهزة الشبكة الإطارات بشكل عشوائي في محاولة لاستعادة النظام، كما تحاول الأجهزة الطرفية فقط إعادة الإرسال ممّا قد يجعل الوضع أسوأ.

ما هو إخطار الازدحام الصريح FECN

إخطار الازدحام الصريح (FECN): هو وظيفة شبكة تتم إضافتها إلى إطار مُستقبل وتتيح للمستقبل معرفة حدوث الازدحام، وعلى الرغم من أنّ المشكلة تقع على عاتق المرسل يمكن للمستلم إبلاغ المرسل بتنفيذ إجراءات تجنب الازدحام.

• “FECN” هي اختصار لـ “Forward-Explicit Congestion Notification”.

أساسيات إخطار الازدحام الصريح FECN

إنّ أنظمة وطرق استخدام إخطار (CE) متعددة لتجربة الازدحام في كل من إخطار الازدحام الصريح الأمامي (FECN) وإخطار الازدحام العكسي الصريح (BECN) في بيئة حوسبة عالية الأداء، بحيث يمكن أن توفر الطريقة النموذجية شبكة فرعية تشتمل على:

• مجموعة من المفاتيح.

• مجموعة محولات قناة مضيفة.

• مجموعة من العقد النهائية.

يمكن للطريقة أن تستقبل في عقدة نهائية متصلة بمحول قناة مضيفة حزمة دخول من عقدة نهاية بعيدة حيث اجتازت حزمة الإدخال، جزءًا على الأقل من الشبكة الفرعية الأولى قبل استلامها في العقدة النهائية ويمكن للطريقة عند استلام حزمة الإدخال، إرسال رسالة استجابة من العقدة النهائية المرفقة بمحول قناة المضيف إلى العقدة الطرفية البعيدة، حيث تشير رسالة الاستجابة إلى أن حزمة الإدخال تعرضت لازدحام أثناء اجتياز جزء على الأقل من الشبكة الفرعية الأولى.

كما يتم استخدام عدة أخطارات (CE) في كل من (FECN) و(BECN) في بيئة حوسبة عالية الأداء، بحيث تشتمل على كمبيوتر يشتمل على معالج أو أكثر من المعالجات الدقيقة، وشبكة فرعية يتم توفيرها على الكمبيوتر، والشبكة الفرعية الأولى التي تشتمل على مجموعة من المفاتيح ومجموعة المفاتيح التي تشتمل على مفتاح طرفي على الأقل.

وكذلك تشتمل كل مجموعة من المحولات على مجموعة من منافذ التبديل ومجموعة من محولات القنوات المضيفة، حيث يشتمل كل من محولات القناة المضيفة على منفذ واحد على الأقل لمحول القناة المضيفة وحيث يتم ربط مجموعة محولات القنوات المضيفة عبر مجموعة من المحولات، ومجموعة من العقد الطرفية بما في ذلك مجموعة من الأجهزة الافتراضية.

• “BECN” هي اختصار لـ “Backward Explicit Congestion Notification”.

• “CE” هي اختصار لـ “congestion experience”.

• “DE” هي اختصار لـ “Decentralized Execution”.

مبدأ عمل إخطار الازدحام الصريح FECN

يتم استلام حزمة الإدخال في عقدة نهائية متصلة بمحول قناة مضيفة من عقدة طرف بعيد، حيث اجتازت حزمة الإدخال جزءًا على الأقل من الشبكة الفرعية الأولى قبل استلامها في العقدة النهائية، وحيث تشتمل حزمة الإدخال على علامة تشير إلى أنّ حزمة الإدخال تعرضت لازدحام أثناء اجتياز جزء على الأقل من الشبكة الفرعية الأولى.

أمّا عند استلام حزمة الإدخال ترسل العقدة النهائية رسالة استجابة إلى العقدة الطرفية البعيدة وتشير رسالة الاستجابة إلى أنّ حزمة الإدخال تعرضت لازدحام، أثناء اجتياز جزء على الأقل من الشبكة الفرعية الأولى، وقد يحدث الازدحام عند تبديل الشبكة إذا كان معدل الحزم التي تمر عبر المحول وعلى سبيل المثال أعلى من سعة إنتاجية المحول.

عادة في حالة حدوث ازدحام عند التبديل سوف يتفاعل المحول وفقًا لبروتوكول المحول، وعلى سبيل المثال قد يتم إرسال حزمة من كمبيوتر مصدر إلى كمبيوتر وجهة عبر عدد من المحولات، وعادةً على سبيل المثال إذا كانت الحزمة تتوافق مع بروتوكول (Ethernet)، وتم استقبالها بواسطة جهاز التوجيه أو مفتاح (Ethernet) فقد يحدد جهاز التوجيه أو محول (Ethernet) وجود ازدحام.

استجابة لتحديد وجود الازدحام قد يقوم جهاز التوجيه أو محول (Ethernet) بتعيين قيمة في حقل إخطار الازدحام الصريح (ECN) للحزمة لإخطار الكمبيوتر الوجهة بالازدحام، أو قد يرسل حزمة إلى الكمبيوتر المصدر وفقًا لإخطار الازدحام الكمي (QCN) لإخطار الكمبيوتر المصدر بالازدحام، كما يمكن بعد ذلك أن يتفاعل الكمبيوتر المصدر والكمبيوتر الوجهة ويتكيفان مع الازدحام.

بالإضافة إلى ذلك قد يسقط جهاز التوجيه أو محول (Ethernet) حزمة واحدة أو أكثر استجابةً لتحديد وجود الازدحام، وبالمثل إذا كانت الحزمة التي تم إرسالها بواسطة الكمبيوتر المصدر تتوافق مع بروتوكول (InfiniBand) وتم استلامها بواسطة محول (InfiniBand)، فقد يحدد محول InfiniBand وجود ازدحام.

استجابة لتحديد وجود الازدحام قد يقوم مفتاح (InfiniBand) عادةً بتعيين قيمة في حقل إخطار الازدحام الصريح (FECN) للحزمة لإخطار الكمبيوتر الوجهة بالازدحام، وبعد استلام الحزمة فإنّ الكمبيوتر الوجهة قد يرسل إلى الكمبيوتر المصدر حزمة ذات قيمة محددة في حقل إخطار الازدحام العكسي الصريح (BECN).

• “ECN” هي اختصار لـ “Engineering Change Notice”.

• “QCN” هي اختصار لـ “Quantity Congestion Notice”.

النظام المحسّن E-FECN لشبكات إيثرنت مراكز البيانات

تحل (Ethernet) محل تقنيات شبكات التخزين التقليدية مثل قناة الألياف و(Infiniband) في مراكز البيانات والميزة الرئيسية لهذه التقنيات التقليدية التي تجعلها مناسبة لمركز البيانات، هي تشغيلها منخفض الفقد والتأخير المنخفض، وبالتالي تعمل لجنة معايير (IEEE 802.1) على تطوير مواصفات جديدة لإدارة الازدحام لشبكات (Ethernet) في شبكات مراكز البيانات.

يُعد إخطار الازدحام العكسي (BCN) وإخطار الازدحام الصريح (FECN) هما مقترحان أوليان، وكل من المقترحات مزاياه وعيوبه، بحيث يتفوق (FECN) على (BCN) في الإنصاف ووقت الاستجابة بينما تستطيع (BCN) الاستجابة للزيادات المفاجئة في الحمل في أقل من وقت رحلة الذهاب والإياب، وفي الوقت الحالي نظراً للاستغلال السريع لشبكات مراكز البيانات الحديثة (DCN)، يتم استخدام (Ethernet) بشكل بارز أكثر من تقنيات شبكات التخزين التقليدية مثل (Fibre Channel) و(Infiniband).

تعتبر العمليات منخفضة الخسارة والتأخير المنخفض جانباً أساسياً من هذه التقنيات التقليدية التي تجعلها مناسبة لمركز البيانات، وفقًا لذلك تعمل لجنة معايير (IEEE 802.1) على تطوير مواصفات جديدة لإدارة الازدحام لشبكات (Ethernet) في شبكات مراكز البيانات، وهي:

• إخطار الازدحام العكسي (BCN).

• إخطار الازدحام الصريح الأمامي (FECN).

• إخطار الازدحام الصريح المُحسَّن (E-FECN).

• إخطار الازدحام الكمي (QCN).

• إخطار الازدحام التقريبي (AF-QCN).

• إخطار الازدحام بالكميات العادلة (F -QCN).

مع الإشارة إلى الحقول المفردة المسمى إخطار الازدحام الصريح الأمامي (FECN) وإخطار الازدحام الصريح المتخلف (BECN) والتجاهل المؤهل (DE)، فإنّ (FECN) و(BECN) مثالان وكما تدل أسمائهما وعلى إخطار الازدحام الصريح، كما يتم تغطية (FECN) و(BECN) في (ITU-T Q.922) أي التذييل الأول لاستجابات ازدحام الشبكة.

ملاحظة:“F -QCN” هي اختصار لـ “Fair Quantity Congestion Notice” و”AF-QCN” هي اختصار لـ “Approximate Fair Quantity Congestion Notice”.

ملاحظة:“BCN” هي اختصار لـ “Backward Congestion Notification” و”E-FECN” هي اختصار لـ “enhancer Forward Explicit Congestion Notification”.