معماری کامپیوتر و سیستم‌های موازی: شبکه حلقه‌ای (Ring) - نکته رسمی

شبکه حلقه‌ای (Ring)

1. شبکه حلقه ای (Ring Network) یک توپولوژی شبکه است که در آن هر گره (node) دقیقاً به دو گره دیگر متصل است و بدین ترتیب یک مسیر ارتباطی دایره ای شکل را تشکیل می دهد.
2. در معماری شبکه حلقه ای، داده ها به صورت یک طرفه (unidirectional) یا دوطرفه (bidirectional) در طول حلقه حرکت می کنند. در حالت یک طرفه، هر گره داده ها را دریافت کرده و در صورت نیاز به مقصد، آن ها را پردازش می کند و در غیر این صورت به گره بعدی ارسال می نماید.
3. مکانیسم اصلی دسترسی به رسانه در شبکه های حلقه ای اغلب از نوع 'علامت گذار' (token passing) است. یک بسته داده کوچک به نام 'توکن' (token) به طور مداوم در حلقه گردش می کند و تن ها گره ای که مالک توکن است، مجاز به ارسال داده است.
4. مزیت اصلی استفاده از مکانیسم توکن گذار در شبکه های حلقه ای، جلوگیری از تصادم (collision) داده ها است، زیرا در هر لحظه تن ها یک گره می تواند داده ارسال کند.
5. با این حال، شبکه های حلقه ای در صورت خرابی یک گره یا قطع شدن یک لینک، مستعد از کار افتادن کل شبکه هستند، مگر اینکه از مکانیزم های افزونگی (redundancy) مانند حلقه های دوگانه (dual rings) استفاده شود.
6. افزودن یا حذف یک گره از شبکه حلقه ای نیازمند قطع موقت ارتباط شبکه است، که این امر می تواند یک نقطه ضعف عملیاتی محسوب شود، خصوصاً در شبکه هایی که نیاز به دسترسی مداوم دارند.
7. شبکه های حلقه ای به دلیل سادگی پیاده سازی و هزینه نسبتاً پایین در گذشته محبوبیت داشتند، اما امروزه در مقایسه با توپولوژی های ستاره ای (star) یا مش (mesh) کمتر مورد استفاده قرار می گیرند.
8. برای غلبه بر مشکل خرابی تک نقطه ای (single point of failure) در شبکه های حلقه ای، می توان از معماری حلقه های دوگانه استفاده کرد که در آن دو حلقه مجزا وجود دارد و در صورت خرابی یک حلقه، ترافیک از حلقه دوم هدایت می شود.
9. عملکرد شبکه های حلقه ای به تعداد گره ها و سرعت انتقال داده بستگی دارد. با افزایش تعداد گره ها، تأخیر (latency) در انتقال داده ها افزایش می یابد زیرا داده ها باید از گره های بیشتری عبور کنند.
10. در سیستم های موازی، شبکه های حلقه ای می توانند برای ارتباط بین پردازنده ها در معماری هایی مانند پردازنده های برداری (vector processors) یا خوشه های محاسباتی (computational clusters) به کار روند، هرچند که توپولوژی های پیشرفته تر مانند توروس (torus) یا مش معمولاً ارجحیت دارند.