H ướng tắtG ó i
3.4.4 Thành phần điều khiển
Nh chúng ta đã đề cập trên đây, các thành phần chuyển tiếp gói và điều khiển không chỉ áp dụng đối với kiến trúc định tuyến thông thờng mà còn áp dụng đối với chuyển mạch nhãn. Trong phần này chúng ta sẽ cùng nhau xem xét một số khái niệm cơ bản liên quan tới thành phần điều khiển chuyển mạch nhãn.
Thành phần điều khiển của chuyển mạch nhãn có nhiệm vụ:
Định tuyến multicast Định tuyến unicast với kiểu dich vụ Định tuyến unicast Chức năng định tuyến Thuât toán
(a) Phân bổ thông tin định tuyến giữa các LSR
(b)Thực hiện các thủ tục chuyển đổi các thông tin định tuyến vào bảng chuyển tiếp nằm tại thành phần chuyển tiếp.
Giống nh thành phần điều khiển của bất kỳ một hệ thống định tuyến nào, thành phần điều khiển chuyển mạch nhãn phải cung cáp thông tin định tuyến tờng minh giữa các LSR, trên cơ sở thông tin định tuyến , bộ định tuyến thiết lập các thủ tục để tạo ra các bảng chuyển tiếp dựa trên các thông tin này.Trong thực tế, thành phần điều khiển chuyển mạch nhãn sử dụng tất cả các giao thức định tuyến trong các bộ định tuyến thông thờng (OSPF, BGP, PIM, v..v.). Có thể coi nh cấu trúc định tuyến chuyển mạch nhãn có một tập nhỏ thuộc về bộ định tuyến thông thờng.
Tuy nhiên, thành phần điều khiển của bộ định tuyến thông thờng không hỗ trợ một cách hoàn toàn hiệu quả đối với chuyển mạch nhãn, bởi vì kiến trúc định tuyến thông thờng không thích hợp để tạo ra các bảng chuyển tiếp trên cơ sở của thành phần chuyển tiếp chuyển mạch nhãn, lý do là trong thành phần bảng chuyển tiếp chứa hoạt động tráo đổi nhãn và các bớc kế tiếp. Để hỗ trợ đầy đủ, chúng ta xem xét các thủ tục mà LSR phải thực hiện:
a. Tạo ra liên kết ràng buộc giữa nhãn và lớp chuyển tiếp tơng đơng (FEC) b. Thông tin tới các LSR khác về liên kết ràng buộc này
c. Sử dụng cả (a) và (b) để xây dựng và duy trì bảng chuyển tiếp
Cấu trúc chung của thành phần điều khiển chuyển mạch nhãn chỉ ra trên hình 3.9 dới đây.
Hình 3.9: Thành phần điều khiển chuyển mạch nhãn
Các giao thức lớp mạng cung cấp cho các LSR thông tin về sự sắp xếp các FEC và các địa chỉ bớc kế tiếp. Các thủ tục tạo liên kết nhãn và phân bổ thông tin tới các LSR về thông tin liên kết nhãn và FEC. Hình 3.10 dới đây mô tả hai kiểu liên kết nhãn để tạo ra bảng chuyển tiếp chuyển mạch nhãn.
Thủ tục phân bổ thông tin về nhãn liên kết nhãn đã tạo Thủ tục tạo liên kết giữa nhãn và FEC Các giao thức định tuyến lớp mạng
Hình 3.10:Cấu trúc bảng chuyển tiếp chuyển mạch nhãn.
Chúng ta nhớ rằng mỗi mục từ trong bảng chuyển tiếp chứa một nhãn đầu vào và một hoặc nhiều nhãn đầu ra. Tơng ứng với hai loại nhãn trong bảng chuyển tiếp, thành phần điều khiển chuyển mạch nhãn cung cấp hai kiểu kiên kết ghép nhãn. Kiểu thứ nhất đợc thực hiện trực tiếp trên LSR, và kiểu thứ hai (từ xa) đợc thực hiện trên các LSR khác. Thành phần điều khiển chuyển mạch nhãn sử dụng liên kết nhãn trực tiếp đối với các nhãn đầu vào, và gián tiếp (từ xa) đối với các nhãn đầu ra, hoặc ng ợc lại,
gọi là liên kết nhãn downstream và upstream.
Liên kết nhãn downstream thực hiện liên kết nhãn với luồng FEC thực tế mà gói tin nằm trên đó, đợc tạo ra bởi LSR đặt nhãn vào gói tin. Các thông tin liên kết nhãn ngợc hớng với chiều của các gói tin.
Liên kết nhãn upstream thực hiện liên kết nhãn với luồng FEC thực tế mà gói tin nằm trên đó, đợc tạo ra cùng LSR đặt nhãn vào gói tin. Các thông tin liên kết nhãn cùng chiều với chiều của các gói tin.
Hình 3.11:Liên kết nhãn downstream và upstream
Trên hình 3.11 minh hoạ liên kết nhãn downstream và upstream, chúng ta dễ dàng nhận thấy rằng; trong trờng hợp downstream, liên kết đợc tạo ra tại phía cuối của kết nối downstream;trong trờng hợp upstream liên kết đợc tạo ra tại cuối của kết nối upstream .
Bộ định tuyến chuyển mạch nhãn LSR thờng duy trì một số nhãn “tự do”(nhãn không liên kết) trong ngăn xếp nhãn. Khi LSR khởi tạo lần đầu tiên các nhãn này đợc sử dụng cho liên kết nhãn trực tiếp, số lợng nhãn này chỉ ra khả năng liên kết nhãn đồng thời của LSR. Khi bộ định tuyến tạo ra liên kết nhãn mới, các nhãn sẽ đợc lấy ra từ ngăn xếp nhãn và khi huỷ bỏ liên kết các nhãn sẽ đợc trả lại cho lần sử dụng tiếp theo.
Thủ tục phân bổ thông tin về nhãn liên kết nhãn đã tạo Thủ tục tạo liên kết giữa nhãn và FEC Các giao thức định tuyến lớp mạng
Duy trì bảng chuyển tiếp
Sắp xếp FEC vào nhãn Sắp xếp FEC
vào bước kế tiếp
Gói tin có nhãn X
Thông tin liên kết nhãn Y
Gói tin có nhãn Y
Thông tin liên kết nhãn X
Chú ý rằng, bộ định tuyến chuyển mạch nhãn có hai dạng bảng chuyển tiếp, chuyển tiếp đơn và đa bảng chuyển tiếp. Tơng ứng với hai kiểu này, bộ định tuyến chuyển mạch nhãn sẽ có một hoặc nhiều ngăn xếp chứa nhãn.
Tạo và huỷ bỏ liên kết nhãn
Bộ định tuyến chuyển mạch nhãn LSR tạo và huỷ bỏ liên kết nhãn với lớp chuyển tiếp tơng đơng FEC dựa trên tác động từ gói tin chuyển tiếp và thông tin điều khiển (ví dụ, cập nhật thông tin định tuyến OSPF, bản tin RSPV,v..v.).Quá trình tạo và huỷ bỏ liên kết nhãn và khi có tác động từ phía gói tin chuyển tiếp đợc gọi là quá trình liên kết nhãn hớng dữ liệu “data-driven”. Quá trình tạo và huỷ bỏ liên kết nhãn dới tác động của thông tin điều khiển đợc gọi là hớng điều khiển “control-driven”. Bộ định tuyến chuyển mạch nhãn (LSR) hỗ trợ một miền rộng các tiếp cận để lựa chọn điều khiển. Ví dụ, tiếp cận theo hớng dữ liệu sẽ tạo ra liên kết nhãn với luồng tin qua gói tin đầu tiên tới LSR, hoặc có thể chờ một vài gói tin đến rồi mới thực hiện liên kết nhãn nếu các gói tin đến theo luồng.Việc lựa chọn phơng pháp thiết lập liên kết có thể ảnh hởng tới hiệu năng và độ mềm dẻo của LSR, vì vậy, chúng ta sẽ cùng nhau xem xét một số điều kiện và yêu cầu của mạng để rõ hơn các sở cứ lựa chọn phơng pháp.
Phần trên đây của cuốn tài liệu này đã nêu lên một số u điểm khi sử dụng chuyển mạch nhãn, và một trong số các vấn đề đặt ra là chuyển mạch nhãn đa ra khả năng cải thiện hiệu năng của hệ thống. Trong phần này chúng ta sẽ phân tích kỹ hơn xung quanh vấn đề này. Điều đầu tiên khi chúng ta đề cập đến hiệu năng cuả hệ thống là chúng ta phải đa ra đợc giả thiết về điều kiện hoạt động, trong ttrờng hợp này để dễ dàng phân tích chúng ta coi hệ thống hoạt động trong điều kiện lý tởng. Một bộ định tuyến chuyển mạch nhãn có thể chuyển tiếp dữ liệu tại bất kỳ một tốc độ nào ( chỉ phụ thuộc vào thành phần chuyển tiếp chuyển mạch nhãn), bất kể là bộ định tuyến hoạt động theo phơng pháp điều khiển nào . Trong rất nhiều trờng hợp , tốc độ này đợc quyết định bởi cơ cấu phần cứng chuyển mạch của bộ định tuyến . Ví dụ, nếu bộ định tuyến chuyển mạch nhãn chạy trên nền ATM thì hiệu năng chuyển gói cao nhất thuộc về khả năng của trờng chuyển mạch ATM. Hầu hết các chuyển mạch ATM có thể chuyển tiếp toàn bộ lu lợng đến từ tất cả các giao diện đầu vào, nếu kiến trúc của trờng chuyển mạch ATM là kiến trúc không tắc nghẽn (non -blocking). Dới điều kiện lý t- ởng, bất kỳ một phơng pháp điều khiển chuyển mạch nhãn nào cũng cần phải đạt đợc thông lợng theo yêu cầu. Mấu chốt ở đây là “ dới điều kiện lý tởng “, và chúng ta rất muốn biết cách tiếp cận tới điều kiện lý tởng đó từ môi trờng hoạt động thực tế. Nhng điều đó là rất khó, đặc biệt là đối với phơng pháp điều khiển hớng dữ liệu. Điều này có thể dễ dàng nhận thấy vì khi các nhãn đợc dán liên kết với các luồng dữ liệu ứng dụng có thời gian sống khác nhau ( không tính đợc, chỉ dự đoán), điều kiện lý tởng trong tr- ờng hợp này là luồng gói tin đến có thời gian sống dài vô tận, khi đó giá thành thiết lập đờng chuyển mạch nhãn (LSP) sẽ giảm xuống tới mức có thể bỏ qua. Nh vậy điều kiện lý tởng sẽ khác xa những gì mà môi trờng mạng thực tế đem lại.