文档介绍：数据链路层故障诊断与排除
本章重点介绍以下内容:
数据链路层概述;
网卡故障诊断与排除;
网桥故障诊断与排除;
交换机故障诊断与排除;
数据链路层故障排除实例。
数据链路层概述
数据链路层利用物理层提供的服务,与对等层进行以信元为信息单位的通信,它们对其上一层网络提供服务。
数据链路层的功能为:在物理层提供比特流传输服务的基础上,在通信的实体之间建立数据链路连接,传送以帧为单位的数据,通过差错控制,流量控制方法,使有差错的物理线路变成无差错的数据链路。数据链路层在OSI模型中的位置如图3-1所示。
网卡故障诊断与排除
网卡是LAN的接入设备,是单机与网络间架设的桥梁。它主要完成如下功能:
读入由其他网络设备(路由器、交换机、集线器或其他NIC)传输过来的数据包,经过拆包,将其变成客户机或服务器可以识别的数据,通过主板上的总线将数据传输到所需设备中(CPU、RAM或硬盘驱动器);
将PC设备(CPU、RAM或硬盘驱动器)发送的数据,打包后输送至其他网络设备中。
目前,市面上常见的网卡种类繁多。按所支持的带宽分,有10Mbps网卡、100Mbps网卡、10/100Mbps自适应网卡、1000Mbps网卡和10000Mbps网卡。按总线类型分,有PCI网卡、ISA网卡、EISA网卡及其他总线网卡。由于历史原因,以太网的传输介质并不统一,使网卡的网络接口有些复杂,按传统介质分,以太网可分为粗缆网(AUI接口)、细缆网(BNC接口)及双绞线网(RJ45接口),网卡相应地分为RJ-45口、IPC口(RJ45+BNC)、TPO口(RJ45)、COMBO口(RJ45+AUI+BNC)和TP口(BNC+AUI)。其中TP口现在已经很少见到。在采购网卡之前应搞清楚自己的网络需要什么接口,以免买回来以后无法使用。一般来讲,10Mbps网卡大多为ISA总线,100Mbps网卡中全部是PCI总线;服务器端的网卡可能有EISA总线或其他总线。众所周知,ISA为16位总线,PCI为32位总线,PCI网卡比ISA网卡的总线多,速度快。
老的网卡上用的都是分离元件,性能不稳定且设置复杂,兼容性差,且主要是采用逐帧处理技术,这种工作方式大大降低了系统的性能。针对这些缺点,后来进行了多方面的改进。例外如,提高了集成度,网卡的稳定性有所增强;采用了标准软件接口;传送方面采用了多帧处理技术,即多帧缓冲技术。发送数据时,网卡在发送前一帧的同时可以接收CPU发来的下一帧数据。同样,网卡在接收端口传来数据的同时,即可向内存发送上一帧数据,但必须是整帧整帧地发送或接收数据,并非完全意义上的并行处理。
最新网卡采用ASIC和最先进的元件,大大提高了性能和集成度。另外,成本也降低了许多。用网卡驱动软件优化传输操作时序,使管道任务的重叠达到最大,延时达到最小。从而得到真正并行机制,使性能平均提高了40%。在并行机制中,传送和接收是可叠加的流水过程,不再是从前的逐帧处理。在发送数据时,不等整帧装入网卡缓冲区即可开始向网络发送数据。在接收时,不等整帧进入网上缓冲区即可开始向系统内存发送数据。
并行处理技术对处理精度和定时要求非常准确,当数据帧还未完全发送完毕时,网卡缓冲区变空就称为下溢,网卡缓冲区里数据已满时,网络接口处又来数据或未传完便称为上溢。在接收端采用动态调整机制,其目的是将数据移入系统内存避免上溢。在接收数据期间,并行机制使用预测中断,即在网卡已确定了帧地址时,CPU就开始处理中断,同时,已收到足够长的字节以预测来帧的数据量。在CPU处理完第一个预测中断时,CPU就开始将数据从网卡缓冲区送到主存,网卡在接收第一数据帧的末字节时,CPU已准备将数据移向内存。
网卡的类型
下面介绍网卡的类别和总线类型。
1. 网卡的类别
从工作方式上来看,网卡大致有5类。
(1) 主CPU用IN和OUT指令对网卡的I/O端口寻址并交换数据。这种方式完全依靠主CPU实现数据传送。当数据进入网卡缓冲区时,LAN控制器发出中断请求,调用ISR,ISR发出I/O端口的读写请求,主CPU响应中断后将数据帧读入内存。
(2) 网卡采用共享内存方式,即CPU使用MOV指令直接对内存和网卡缓冲区寻址。接收数据时数据帧先进入网卡缓冲区,ISR发出内存读写请求,CPU响应后将数据从网卡送至系统内存。
(3) 网卡采用DMA方式,ISR通过CPU对DMA控制器编程,DMA控制器一般在系统板上,有的网卡也内置DMA控制器。DMA控制器收到ISR请求后,向主CPU发出总线HOLD请求,获CPU应答后即向LAN发出DMA应答并接管总线,同时开始网卡缓冲区与内存之间的数据传输。
(4) 主总线网卡能够裁决系统总线控制权,并对网卡和系统内存寻址,LAN控制器裁决总线控制权后以成组方式将