9、网络路由、交换与缓存内存层次结构解析

网络路由、交换与缓存内存层次结构解析

1. 路由与交换

在网络通信中，死锁是一个潜在的危险。不过，我们可以通过采用合适的路由算法，如维度有序路由，或者使用虚拟通道来避免死锁。

网络中还存在一个普遍问题，即多个消息可能同时传输，并试图同时使用相同的网络链路。当这种情况发生时，部分消息传输必须被阻塞，而其他消息则允许继续传输。用于协调网络中并发消息传输的技术被称为流量控制机制。这种技术在各种网络中都非常重要，包括局域网和广域网。像 TCP 这样的流行协议就包含了复杂的流量控制机制，以获得较高的有效网络带宽。

流量控制机制通常旨在避免网络拥塞，以确保消息能够快速传输。链路级流量控制机制是其中一个重要方面，它主要考虑消息或数据包在网络单条链路上的传输情况。假设一条链路连接了两个交换机 A 和 B，当一个数据包要从 A 传输到 B 时，如果 A 和 B 之间的链路空闲，数据包可以从 A 的输出端口传输到 B 的输入端口，然后再转发到 B 的合适输出端口。但如果 B 繁忙，可能会出现 B 的输入端口没有足够的缓冲区空间来存储来自 A 的数据包的情况。这时，数据包必须保留在 A 的输出缓冲区中，直到 B 的输入缓冲区有足够的空间。这可能会给 A 之前的交换机带来反向压力，从而导致网络拥塞的风险。链路级流量控制机制的原理是，当接收交换机的输入缓冲区空间不足时，会向发送交换机提供反馈，以阻止额外数据包的传输。这种反馈会在网络中迅速向后传播，直到到达原始发送节点。发送节点可以通过降低传输速率来避免进一步的数据包延迟。

然而，链路级流量控制虽然有助于减少拥塞，但反馈传播可能太慢，当反馈到达原始发送者时，网络可能已经拥塞。端到端流量控制通过直接向原始发送者提供反馈，可能会导致更快的反应。TC