ЖУРНАЛ «СТА» 4/2008

СТА 4/2008 www.cta.ru В ЗАПИСНУЮ КНИЖКУ ИНЖЕНЕРА Аппаратное резервирование в промышленной автоматизации Виктор Денисенко 92 Ч АСТЬ 3 Метод агрегирования Метод агрегирования линий связи описан в стандарте IEEE 802.3ad «Aggregation of Multiple Link Segments», который явля ется разделом общего стандарта IEEE 802.3 [20]. Этот метод ис пользует два и более параллельных кабелей и портов для каж дой линии связи. Объединение нескольких физических линий связи в один логический канал осуществляется с помощью протокола Link Aggregation Control Protocol (LACP). При этом группа (агрегат) линий связи и портов представляется одним логическим сервисным интерфейсом с одним MAC адресом. По протоколу LACP полные Ethernet фреймы попеременно от сылаются по параллельным линиям связи и объединяются в приёмнике. Пропускная способность такого агрегированного канала оказывается прямо пропорциональной количеству фи зических линий. При отказе одной линии данные пересылают ся по другой. Этот стандарт поддерживается многими произво дителями Ethernet коммутаторов. Метод резервирования, изложенный в стандарте IEEE 802.3ad, предполагает, что все агрегированные линии связи должны исходить из одного и того же коммутатора, то есть сеть должна иметь топологию звезды. Для устранения этого ограни чения фирмой Nortel были предложены три модификации ме тода агрегирования: SMLT (Split Multi Link Trunking), DSMLT (Distributed Split Multi Link Trunking) и R SMLT (Routed SMLT). Модификации этого метода предложены также фирма ми Cisco и Adaptec, однако они не совместимы между собой и со стандартом. Метод агрегирования используется для резервирования со единений между коммутаторами, между коммутатором и серве ром, а также между двумя компьютерами. Для дублирования связи между ПЛК и коммутатором контроллер должен иметь два Ethernet порта и драйвер, поддерживающий протокол LACP (IEEE 802.3ad), который предоставляет операционной системе один сетевой порт, физически состоящий из двух линий связи (рис. 18). При использовании 4 крат ного резервирования связи между сер вером и коммутатором (рис. 18) в сер вере устанавливается специальная 4 портовая Ethernet карта с соответст вующим драйвером, который заменя ет 4 физических Ethernet порта одним логическим. Достоинством метода является уве личение пропускной способности се ти, возможность добавления произ вольного количества линий связи для согласования пропускной способности разных каналов, малое время восстановления после отказа. Однако для резервирова ния сети в целом необходимо удвоенное количество кабелей и коммутаторов, что может быть неоправданно дорого. Кроме то го, практически используемые схемы агрегирования часто не соответствуют стандартам IEEE, а оборудование разных произ водителей может быть несовместимым. Метод агрегирования в соответствии с IEEE 802.3ad обеспе чивает резервирование только линий связи; коммутаторы или сетевые контроллеры подключённого к сети оборудования ос таются нерезервированными. Однако некоторые фирмы (на пример, компания SysKonnect) предлагают дополнительное программное обеспечение, позволяющее объединять в один логический порт несколько каналов, проходящих через разные коммутаторы, которые таким образом оказываются резервиро ванными. Протокол STP и его модификации Базовый Ethernet протокол STP (Spanning Tree Protocol, что переводится как «протокол остовного дерева», или «протокол связующего дерева») является протоколом 2 го уровня модели OSI [21] и описан в стандарте IEEE 802.1D [17], базовая версия которого была принята в 1990 году. Первоначально протокол был использован для того, чтобы избежать петель в больших и сложных офисных сетях с мостами (в современных сетях Ethernet мосты практически полностью вытеснены коммутато рами [21]), которые могли иметь сложную запутанную тополо гию. С появлением промышленного Ethernet этот протокол стал использоваться для «горячего» резервирования сетей с коммутаторами. Цель протокола STP состоит в том, чтобы сконфигурировать сеть в виде «дерева» (то есть без циклов) таким образом, дабы каждый узел сети («лист дерева») был связан с «корнем»по пу ти с наименьшим временем доставки сообщений. «Дерево» формируется путём отключения ветвей, которые могут образо вывать физические (не логические) петли в сети. Таким образом, при проектирова нии сети в неё могут быть добавлены из быточные ветви с целью резервирования, которые будут логически отключены протоколом STP при формировании «де рева» сети. STP протокол выполняет постоянный мониторинг сети с целью обнаружения происходящих в ней изменений. Если та кие изменения выявлены (например, ес ли одна ветвь стала неработоспособной), то STP протокол автоматически выпол няет перестроение «дерева», включая в Станция оператора Станция оператора Станция оператора Сервер ПЛК Коммутатор Рис. 18. Резервирование в сети Ethernet методом агрегирования линий связи