基本介紹
- 中文名：令牌環管理單元
- 外文名：Token ring management unit
- 定義：令牌信息授予工作站傳輸許可權
- 管理功能：不丟失令牌、清除無主幀等
- 問題：初始化、監控站
- 學科：計算機技術
令牌環的管理,令牌環管理問題,初始化,監控站,
令牌環的管理
“閒”令牌的丟失會阻止環的使用，令牌的重複也會破壞環的運行。因此。在令牌環網中必須選擇一個節點作為監控節點，行使管理功能。監控節點的管理功能有以下4點。
(1)保證不丟失令牌
如果持有令牌的節點失效，令牌就會丟失。系統將每個節點都截留令牌並傳送含令牌幀最長數據幀的總時間設定為最長無令牌時間。監控節點中有一個定時器，監控節點在發出令牌時將定時器設定為最長無令牌時間。定時器的值隨時間遞減。若定時器的值為0時，令牌仍未返回，則丟棄過時到達的數據幀，並重新發出新令牌。
(2)清除無主幀
若傳送節點在數據幀返回之前失效，則該幀無法被回收，成為在環上連續循環的無主幀。識別無主幀要用到訪問控制欄位的M位。傳送節點將M位置為0，經過監控節點時將其改為,1。如果M位為1的幀再次回到監控汀點，則被監控節點回收，並重新發出新令牌。
(3)保持環路的最小時延
環路總時延包括傳輸介質時延和每個節點1bit的轉發時延。如果環網的長度較短，活動的工作節點很少。則環路總時延可能小於24bit時延、只有保證環路時延大於令牌的24bit時延。環網才能正常工作。監控節點必須隨時監測環路總時延，若小於24bit就插入額外的時延，使令牌能夠正常在環上轉動起來
(4)回收無效幀
監控節點監視環上流動的數據幀，發現格式錯誤或校檢出錯的幀時，就把這樣的幀從環上取走，並放出新令牌。
監控節點是由所有節點選舉出來的。當一個監控節點失效時，其他節點可以再選舉一個新的監控節點。
監控節點的設定是因為需要對令牌進行管理。但這增加廠令牌環方法實現的複雜性。而且在令牌環中．所傳送的數據幀需在再次回到傳送節點時才能被回收。使大約50%的環路在傳遞無用信息，影響了傳輸效率。因此，雖然令牌環網具有能夠傳輸可變長信息，不會產生衝突等優點，但它的市場競爭力越來越比不乙太網。特別是快速乙太網的出現，使得令牌環的市場份額越來越小。
令牌環管理問題
初始化
當令牌環網剛開始啟動、一個站接通電源或經復位後要成為令牌環中的一個成員時，都必須進行初始化。所謂初始化就是要保證本站的地址與環路上其他各站的地址都不相同，並通知其下游站，本站已加入到環路中。初始化過程的具體實現方去如下。
①發“重複地址測試幀”DAT。要初始化的站先將自己的地址填入DAT幀的目的地址欄位中，然後傳送DAT幀。每個收到DAT幀的站都要將本站地址與DAT幀中的目的地址進行比較。若兩者相符，則先將其幀狀態欄位的A比特置為1，再轉發DAT幀給下一站。若兩者不相同，則直接將DAT幀轉發給下一站。
②分析幀狀態欄位的A比特。當DAq、幀返回源站時，要初始化的站分析幀狀態欄位的A比特。若A=1，則表明本站地址與環上某站地址重複，便立即報告網路管理子層，並將本站轉成旁路狀態，由網路管理子層決定是否重新進行測試。若A一0，則表示環路上不存在重複地址站。這時，要初始化的站發一個“備用監控站存在幀”SMP，目的是使環路上的各站能識別其上游鄰站，並及時更新上游鄰站地址的記錄。
③識別與更新上游鄰站。當環路上某一站收到SMP幀時，它要檢查該幀狀態欄位的A、C值。若A=C=0，則說明該幀是從上游鄰站發來的，於是記下SMP幀中的上游鄰站地址，並將其A、C比特都置為1後再轉發，然後傳送自己的SMP幀，這樣，就可以使環路上所有站都能識別自己的上游鄰站，並及時更新上游鄰站地址。
監控站
為了保證令牌環能正常工作，環路上還要設定工作監控站，它負責對令牌進行管理和維護。事實上，令牌環中的每個站都具有監視功能，但任一時刻只能有一個工作監控站，其他各站都是備用監控站。
(1)監控站的產生
在一個正常工作的令牌環網中，監控站要定期傳送“工作監控站存在幀”AMP，其他各站要不斷地監視環路上是否有令牌和AMP幀。如果有AMP幀，則說明環路上已有一個監控站，其他各站不再申請充當監控站。若某個備用監控站沒有檢測到令牌或AMP幀，則表明正在工作的監控站出現故障，於是就連續地傳送“申請令牌幀”CT來爭當新的監控站。此時可能有幾個站同時發CT幀，這就需要通過競爭產生一個新的監控站。競爭的結果是具有最高地址的站成為新的監控站。
競爭的過程是：凡發CT幀的站都要檢查所收到的源地址和上游鄰站地址。若CT幀中的源地址等於本站地址，且CT幀中的上游鄰站地址也等於本站記錄的上游鄰站地址，則說明本站所發的CT幀已成功地繞環一周，本站就是新的監控站。若CT幀中的源地址小於本站地址，則不轉發這個CT幀，繼續發自己的CT幀。若CT幀中的源地址大於本站地址，則轉發這個CT幀，讓發CT幀的站成為新的監控站，而本站作為備用監控站。實際上，環路剛接通時，就是通過這種競爭來產生監控站的。
(2)監控站的作用
①防止令牌丟失。當環路正常工作時，絕不會出現長時間的空閒狀態，即使各站都沒有信息傳送，但總會有令牌在不斷地從一個站傳送到另一個站，因此環路的空閒時間不會超過某一規定值。監控站正是利用這一特性設定了一個有效幀定時器來檢測令牌是否丟失。定時器的值稍大於該規定值，而該規定值是根據令牌繞環路一周所需的最長時間來設定的(即每個站都截獲令牌並傳送最大長度的數據幀)。當有效的令牌或數據幀到來時，定時器復位一次。若定時器的值超過規定值，則認為令牌丟失，這時監控站重新向環路發出一個新令牌。
②防止無效幀在環中死循環。如果一個站傳送數據後便出現故障，則它就沒有能力收回所發的數據幀，而這些數據幀又不會自動消失。為了防止這種幀在環路上無休止地循環，監控站通過分析有效幀中訪問控制欄位的監督比特M來判斷。具體實現方法是：傳送站剛傳送數據時，將其訪問控制欄位中的監督比特M置為0。當該幀第一次經過監控站時，監控站將該有效幀中訪問控制欄位的監督比特M置為1。當M=1的幀再次經過監控站時，監控站就將該幀清除掉，從而避免了無效幀在環路上死循環。
③保證環路有最小時延。假定環路上每個站產生的時延只有1bit，那么當環路上的站數不到24個時，由於總的時延小於24bit，就會出現令牌在環上無法運轉的現象。對此，令牌環上的每個站都設定了一個固定的24bit緩衝器。當一個站成為監控站時，它負責把自己的24bit緩衝器接入環路中，這樣就可以保證在任何情況下令牌都能在環路上正常運轉。
④及時發現環路故障。監控站的另一個主要任務是隨時了解環路上的各站是否處於正常工作狀態，環路是否出現故障(例如環路是否斷開)等。當監控站發現環路出故障時，要向環上所有站發出警告，通知每個站暫時停止執行令牌環協定，直到恢復正常為止。
