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イーサネットスイッチのネットワークレイテンシについて

Charlene

翻訳者 ともや
2019年12月26日 に投稿された

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 今のインターネット時代では、ネットワークレイテンシはほとんどの人にとって新しい用語ではありません。ネットワークレイテンシという言葉をよく耳にしますが、一体ネットワークレイテンシとは何ですか?ネットワークレイテンシが生じる原因は何ですか?待ち時間を最小限に抑える方法は何ですか?この記事では、ネットワークレイテンシの原因となる要因を探り、イーサネットスイッチのネットワークレイテンシを解決する方法についてご説明いたします。

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図1:ネットワークレイテンシ

イーサネットスイッチのネットワークレイテンシとは何ですか?

 レイテンシ(Latency)は、通信の遅延時間を意味する言葉で、データ転送における代表的な指標のひとつであり、転送要求を出してから実際にデータが送られてくるまでに生じる、通信の遅延時間のことを指します。明らかに、ネットワークレイテンシは多くの場合ではゼロに近いと予想されますが、現在これを実現するのはほぼ不可能です。

ネットワークスイッチ はネットワークインフラの重要な一部で、そのレイテンシも自然にネットワーク全体のレイテンシの1つのセクションとなります。データパケットがデバイスを通過してから、スイッチまたはルーターが次のデータ送信場所を決定するときに遅延が発生することがあります。そのような個々の遅延が短いですが、積み重なると長くなる可能性があります。従って、高帯域幅、低レイテンシのスイッチが、より高いパフォーマンスを実現するネットワーク展開の主流となっています。

ネットワークレイテンシの原因は何ですか?

 ネットワークレイテンシには多くの原因があります。現在では、考えられる要因は次の通りです。


  • パケットが送信元から宛先に到達するまで時間がかかます。

  • ルーターまたはスイッチからのエラーです。各ゲートウェイはパケットヘッダーの確認と変更に時間がかかるため、パケットがスイッチを通過することに時間がかかります。

  • メッセージが送信される前に、ウイルス対策および同様のセキュリティプログラムは、メッセージの再編成と分解することにより時間がかかります。

  • スイッチやブリッジなどの中間デバイスでは、パケットがストレージまたはディスクアクセスの遅延の影響を受ける場合、ストレージの遅延が発生します。

  • ユーザー側からのソフトウェアのバグです。

  • 問題は伝送媒体自体にあります。1つのパケットを送信元から宛先まで、光ファイバから同軸ケーブルまで送信することにある程度の時間がかかります。

  • あるノードから別のノードに光速でパケットが送信されても、遅延が発生します。

イーサネットスイッチのネットワークレイテンシを測定する方法

 前文からわかるように、スイッチレイテンシは、ネットワークレイテンシに影響する重要な要素の1つです。では、どうやってそれを測定しますか。

 イーサネットスイッチにおけるあるポートから別のポートへのスイッチレイテンシが測定され、スイッチで採用されている変換パラダイムに応じて、さまざまな方法で報告できます。例えば、IEEE仕様RFC2544、netperf、Ping Pongなどのさまざまなツールと方法があります。その中で、IEEE仕様RFC2544は業界で認められた、ストア&フォワード装置のレイテンシを測定する方法です。Netperfは、要求または応答テスト(TCP_RRおよびUDP_RR)を使用して待ち時間をテストできます。一方、Ping Pongは、高性能コンピューティングクラ スターのレイテンシを測定する方法であり、メッセージパッシングインターフェイス(MPI)を介して送信される遠隔手続き呼出し(RPC)の往復時間を測定します。

イーサネットスイッチでネットワークレイテンシを最小限に抑える方法

 イーサネットスイッチでネットワークレイテンシを減らすには、次のいくつかの方法があります。

必要な容量の拡大

 イーサネットスイッチを使用する時、待ち時間と衝突を減らすには、必要な容量を提供することが重要です。スイッチをチェックして、ネットワーク容量を拡張する機能を提供できるかどうかを確認してください。ここで、必要なのは高速エンジンです。パケット損失ゼロのイーサネットスイッチは、ネットワークのパフォーマンス向上に役立ちます。それに、LACPとは、複数の物理的なポートを束ねてひとつの論理的チャネルとして扱ってネットワークパフォーマンスを向上させる標準機能です。FS S3900シリーズスイッチ は、LACPをサポートして帯域幅を拡大し、ネットワークパフォーマンスを向上させます。

VLANを使用してネットワークをセグメント化する

 従来のフラットなネットワークでは、スイッチリンクに過負荷をかけやすいから、VLAN機能を備えた イーサネットスイッチは、トラフィックが行きやすい場所にトラフィックを送信できます。多くのレイヤ2およびレイヤ3 VLANイーサネットスイッチは、ポート、動的 VLAN割り当て、プロトコル、MACアドレス、その他のタイプに基づいて、トラフィックをセグメント化します。

カットスルー交換技術の使用

 カットスルー交換は、ネットワークレイテンシを最小限に抑えることを目的としたパケット交換システムの手法の一種です。この手法は、通常、パケット全体を受信し終わる前に、送信先アドレスを解析すると同時に転送を開始して、スイッチ全体の遅延が減少します。ただし、トラフィックを低速ポートから高速ポートへ、または同じ速度のあるポートから別のポートへ送信する場合は動作しないことにも注意してください。

 以上をもって、イーサネットスイッチでネットワーク遅延を最小限に抑えるためのヒントについてです。市場には多くの低レイテンシイーサネットスイッチがあり、ネットワークパフォーマンスの向上を実現できます。ただし、ネットワークレイテンシを最小限に抑えるには、ネットワークを構成するスイッチに焦点を当てるだけでなく、ネットワークのレイテンシとレイテンシの変動をシステムとして理解することも必要です。

結論

 この記事は、イーサネットスイッチのネットワークレイテンシとは何か、ネットワークレイテンシの最小化に対処する方法について紹介しました。ネットワークレイテンシは解消されませんが、可能な限り低く抑えることができます。イーサネットスイッチを使用してネットワークレイテンシを最小限に抑えるのは今利用可能なオプションです。

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