Load-balanced switch
لوڈ بیلنسڈ سوئچ ایک سوئچ فن تعمیر ہے جو ہر پیکٹ کو کراس بار کے پار دو بار بھیجنے کی قیمت پر بغیر کسی مرکزی ثالثی کے 100% تھرو پٹ کی ضمانت دیتا ہے۔ عملی مرکزی ثالثی کے نقطہ نظر سے آگے بڑھے ہوئے بڑے راؤٹرز کے لیے لوڈ بیلنسڈ سوئچ تحقیق کا موضوع ہیں۔ انٹرنیٹ راؤٹرز عام طور پر سوئچ سے منسلک لائن کارڈز کا استعمال کرتے ہوئے بنائے جاتے ہیں۔ اعتدال پسند کل بینڈوتھ کی حمایت کرنے والے راؤٹر بس کو اپنے سوئچ کے طور پر استعمال کر سکتے ہیں، لیکن اعلی بینڈوتھ راؤٹر عام طور پر کسی قسم کے کراس بار انٹرکنکشن کا استعمال کرتے ہیں۔ کراس بار میں، ہر آؤٹ پٹ ایک ان پٹ سے جڑتا ہے، تاکہ معلومات بیک وقت ہر آؤٹ پٹ سے گزر سکیں۔ پیکٹ تبدیل کرنے کے لیے استعمال ہونے والے کراس بار عام طور پر فی سیکنڈ دسیوں ملین بار دوبارہ ترتیب دیے جاتے ہیں۔ ان ترتیبات کا شیڈول ایک مرکزی ثالث کے ذریعے طے کیا جاتا ہے، مثال کے طور پر ایک ویو فرنٹ ثالث، لائن کارڈز کی طرف سے ایک دوسرے کو معلومات بھیجنے کی درخواستوں کے جواب میں۔ کامل ثالثی کے نتیجے میں تھرو پٹ صرف ہر کراس بار ان پٹ یا آؤٹ پٹ کے زیادہ سے زیادہ تھرو پٹ تک محدود رہے گا۔ مثال کے طور پر، اگر لائن کارڈ اے اور بی میں آنے والا تمام ٹریفک لائن کارڈ سی کے لیے متعین ہے، تو زیادہ سے زیادہ ٹریفک جو کارڈ اے اور بی ایک ساتھ عمل کر سکتے ہیں سی کے ذریعے محدود ہے۔ کامل ثالثی کو بڑے پیمانے پر حساب کی ضرورت ہوتی ہے، جو کراس بار پر بندرگاہوں کی تعداد سے کہیں زیادہ تیزی سے بڑھتا ہے۔ عملی نظام نامکمل ثالثی ہیورسٹکس (جیسے آئی ایس ایل آئی پی) کا استعمال کرتے ہیں جن کا معقول وقت میں حساب لگایا جا سکتا ہے۔ لوڈ بیلنسڈ سوئچ کا تعلق لوڈ بیلنسنگ سوئچ سے نہیں ہے، جو ایک قسم کے روٹر سے مراد ہے جو ویب سرورز کے فارم کے فرنٹ اینڈ کے طور پر استعمال ہوتا ہے تاکہ بہت سے سرورز میں ایک ہی ویب سائٹ پر درخواستیں پھیلائی جا سکیں۔ بنیادی فن تعمیر جیسا کہ دائیں طرف کے اعداد و شمار میں دکھایا گیا ہے، ایک لوڈ بیلنسڈ سوئچ میں این ان پٹ لائن کارڈ ہوتے ہیں، جن میں سے ہر ایک ریٹ آر کا ہوتا ہے، ہر ایک ریٹ آر/این کے لنک کے ذریعے این بفر سے منسلک ہوتا ہے۔ وہ بفر بدلے میں ہر ایک N آؤٹ پٹ لائن کارڈ سے جڑے ہوتے ہیں، ہر ایک کی شرح R، شرح R/N کے لنکس کے ذریعے۔ مرکز میں بفرز کو این ورچوئل آؤٹ پٹ قطاروں میں تقسیم کیا جاتا ہے۔ ہر ان پٹ لائن کارڈ اپنے پیکٹ کو این بفرز تک یکساں طور پر پھیلاتا ہے، جو کچھ یہ واضح طور پر بغیر کسی تنازعہ کے کر سکتا ہے۔ ہر بفر ان پیکٹوں کو آر کی مشترکہ شرح سے ایک بفر-لوکل میموری میں لکھتا ہے۔ بیک وقت، ہر بفر ہر آؤٹ پٹ لائن کارڈ پر ہر ورچوئل آؤٹ پٹ قطار کے سرے پر پیکٹ بھیجتا ہے، پھر ہر کارڈ پر آر/این کی شرح سے۔ آؤٹ پٹ لائن کارڈ واضح طور پر ان پیکٹوں کو بغیر کسی تنازعہ کے لائن سے باہر بھیج سکتا ہے۔ لوڈ بیلنسڈ سوئچ میں ہر بفر شیئرڈ میموری سوئچ کے طور پر کام کرتا ہے، اور لوڈ بیلنسڈ سوئچ بنیادی طور پر شیئرڈ میموری سوئچ کو بڑھانے کا ایک طریقہ ہے، جس میں دو بار R/N کی شرح سے فارورڈنگ پیکٹ سے وابستہ اضافی تاخیر کی قیمت ہوتی ہے۔ لوڈ بیلنسڈ سوئچز کی تحقیقات کرنے والا اسٹینفورڈ گروپ ان نفاذ پر توجہ مرکوز کر رہا ہے جہاں بفرز کی تعداد لائن کارڈز کی تعداد کے برابر ہے۔ ہر لائن کارڈ پر ایک بفر رکھا جاتا ہے، اور دو باہم مربوط میش دراصل ایک ہی میش ہوتے ہیں، جو لائن کارڈ کے ہر جوڑے کے درمیان شرح 2R/N فراہم کرتے ہیں۔ لیکن بنیادی لوڈ بیلنسڈ سوئچ فن تعمیر کے لیے یہ ضروری نہیں ہے کہ بفرز کو لائن کارڈز پر رکھا جائے، یا یہ کہ بفرز اور لائن کارڈز کی ایک ہی تعداد ہو۔ لوڈ بیلنسڈ سوئچ کی ایک دلچسپ خاصیت یہ ہے کہ، اگرچہ لائن کارڈز کو بفرز سے جوڑنے والے میش کو ہر لائن کارڈ کو ہر بفر سے جوڑنا ضروری ہے، لیکن اس بات کی کوئی ضرورت نہیں ہے کہ میش نان بلاکنگ کراس بار کے طور پر کام کرے، اور نہ ہی یہ کہ کنکشن کسی ٹریفک پیٹرن کے مطابق ہوں۔ اس طرح کا کنکشن مرکزی ثالثی کراس بار سے کہیں زیادہ آسان ہے۔ پیکٹوں کو ترتیب میں رکھنا اگر ایک ہی آؤٹ پٹ کے لیے مقرر دو پیکٹ ایک لائن کارڈ پر بیک ٹو بیک پہنچتے ہیں، تو انہیں دو مختلف بفرز میں پھیلا دیا جائے گا، جن میں دو مختلف قبضے ہو سکتے ہیں، اور اس طرح پیکٹوں کو آؤٹ پٹ پر پہنچائے جانے تک دوبارہ ترتیب دیا جا سکتا ہے۔ اگرچہ دوبارہ ترتیب دینا قانونی ہے، لیکن یہ عام طور پر ناپسندیدہ ہے کیونکہ ٹی سی پی دوبارہ ترتیب شدہ پیکٹوں کے ساتھ اچھی کارکردگی کا مظاہرہ نہیں کرتا ہے۔ مزید تاخیر اور بفرنگ کو شامل کرکے، لوڈ بیلنسڈ سوئچ صرف مقامی معلومات کا استعمال کرتے ہوئے بہاؤ کے اندر پیکٹ آرڈر کو برقرار رکھ سکتا ہے۔ ایسا ہی ایک الگورتھم ایف او ایف ایف (فللی آرڈرڈ فریم فرسٹ) ہے۔ ایف او ایف ایف میں پیتھولوجیکل ٹریفک پیٹرن کی کسی بھی کمزوری کو دور کرنے اور ترجیحات کو نافذ کرنے کے لیے ایک طریقہ کار فراہم کرنے کے اضافی فوائد ہیں۔ عمل درآمد سنگل چپ کراس بار پلس لوڈ بیلنسنگ آربیٹر اسٹینفورڈ یونیورسٹی ٹینی ٹیرا پروجیکٹ (ابریزیو دیکھیں) نے ایک سوئچ فن تعمیر متعارف کرایا جس میں خود سوئچنگ کپڑے (کراس بار سلائس اور آربیٹر) کے لیے کم از کم دو چپ ڈیزائن کی ضرورت ہوتی ہے۔ لوڈ بیلنسنگ کو شامل کرنے کے لیے ثالث کو اپ گریڈ کرنے اور ان آلات کو یکجا کرنے سے وشوسنییتا، لاگت اور تھرو پٹ کے فوائد حاصل ہو سکتے ہیں۔ چونکہ لوڈ بیلنسڈ سوئچ میں لائن کارڈز کو جسمانی طور پر ایک دوسرے کے قریب ہونے کی ضرورت نہیں ہے، اس لیے ایک ممکنہ عمل درآمد یہ ہے کہ پورے براعظم یا عالمی سائز کے بیکبون نیٹ ورک کو انٹرکنکشن میش کے طور پر استعمال کیا جائے، اور کور راؤٹرز کو "لائن کارڈز" کے طور پر استعمال کیا جائے۔ اس طرح کے نفاذ میں تمام تاخیر کو بدترین صورت میں ترسیل کی تاخیر سے دوگنا کرنے کا نقصان ہوتا ہے۔ لیکن اس کے بہت سے دلچسپ فوائد ہیں: ریڑھ کی ہڈی کے بڑے پیکٹ نیٹ ورک میں عام طور پر نامکمل صلاحیت کی منصوبہ بندی، بھیڑ اور دیگر مسائل سے نمٹنے کے لیے بڑے پیمانے پر زیادہ صلاحیت (10x یا اس سے زیادہ) ہوتی ہے۔ ایک لوڈ بیلنسڈ سوئچ بیکبون صرف 2x کی زیادہ صلاحیت کے ساتھ 100% تھرو پٹ فراہم کر سکتا ہے، جیسا کہ پورے سسٹم میں ماپا جاتا ہے۔ ریڑھ کی ہڈی کے بڑے نیٹ ورک کی بنیاد عام طور پر آپٹیکل چینل ہوتے ہیں جنہیں جلدی سے تبدیل نہیں کیا جا سکتا۔ یہ نقشہ لوڈ بیلنسڈ سوئچ کے میش کے مستقل شرح 2R/N چینلز کے ساتھ اچھی طرح سے ملتا ہے۔ عالمی بھیڑ کی معلومات کی بنیاد پر روٹ ٹیبل کو تبدیل کرنے کی ضرورت نہیں ہے، کیونکہ وہاں کوئی عالمی بھیڑ نہیں ہے۔ نوڈ کی ناکامی کی صورت میں ری روٹنگ کے لیے آپٹیکل چینلز کی ترتیب کو تبدیل کرنے کی ضرورت ہوتی ہے۔ لیکن ری روٹ کو پہلے سے شمار کیا جا سکتا ہے (نوڈس کی صرف ایک محدود تعداد ہے جو ناکام ہو سکتی ہے)، اور ری روٹ کسی بھی بھیڑ کا سبب نہیں بنتا ہے جس کے بعد روٹ ٹیبل میں مزید تبدیلیوں کی ضرورت ہوگی۔ حوالہ جات بیرونی روابط آپٹیمل لوڈ بیلنسنگ I. کیسلیسی، C. چانگ، N. میک کیون، اور D. لی اسکیلنگ انٹرنیٹ راؤٹرز آپٹکس I. کیسلیسی، S. چوانگ، K. یو، D. ملر، M. ہورووٹز، O. سولگارڈ، اور N. میک کیون کمپیوٹر نیٹ ورکنگ میڈیا رسائی کنٹرول کا استعمال کرتے ہوئے