Speichermethoden klingen vielleicht langweilig, aber wenn es darum geht, was die Dinge tats\u00e4chlich beschleunigt oder verlangsamt, wird es interessant. Die meisten Computer und Ger\u00e4te basieren auf sogenanntem \u201enormalem\u201c Speicher \u2013 dort werden Daten an bestimmten Adressen gespeichert und bei Bedarf abgerufen. Das funktioniert ganz gut, au\u00dfer wenn man nach etwas Bestimmtem suchen m\u00f6chte, ohne genau zu wissen, wo es gespeichert ist. Zugegeben, das Durchsuchen riesiger Datens\u00e4tze durch die Suche nach jeder Adresse ist nicht gerade schnell. Hier kommt der assoziative Speicher, auch CAM (Content Addressable Memory) genannt, ins Spiel. Er wird haupts\u00e4chlich f\u00fcr Hochleistungsger\u00e4te wie ausgefallene Netzwerkger\u00e4te verwendet, bei denen Geschwindigkeit entscheidend ist und die Suche nach Inhalten gefragt ist. Ehrlich gesagt ist die Implementierung in Hardware jedoch nicht billig \u2013 sie wird haupts\u00e4chlich in Routern und Switches der Enterprise-Klasse eingesetzt. Daher ist die meiste herk\u00f6mmliche Hardware den Kosten oder der Komplexit\u00e4t von CAMs, die leistungsstarke SRAM-Bits mit integrierten Vergleichsschaltungen ben\u00f6tigen, einfach nicht gewachsen. Der Vorteil: superschnelle Suchvorg\u00e4nge nach Inhalten, nicht nach Adressen. Der Nachteil? Es ist teuer und da es f\u00fcr spezifische, schnelle Suchvorg\u00e4nge optimiert ist, findet man es in allt\u00e4glichen Ger\u00e4ten normalerweise nicht. Wenn es jedoch in einem Netzwerk-Switch oder Router verwendet wird, werden Sie einen Unterschied in der Geschwindigkeit feststellen, mit der bestimmte Adressen oder Regeln abgeglichen werden, was die Latenzzeit erheblich verk\u00fcrzen kann. Bei manchen Setups kann es beim ersten Mal fehlschlagen, da die Hardware-Vergleichsschaltungen sehr empfindlich sind, aber nach einem Neustart funktioniert es normalerweise einwandfrei. Bedenken Sie jedoch, dass bei gro\u00dfen Routing-Tabellen oder wenn Sie Echtzeitleistung ben\u00f6tigen, der assoziative Speicher m\u00f6glicherweise f\u00fcr einen reibungslosen Netzwerkbetrieb sorgt.<\/p>\n
Wenn Sie schon einmal einen Blick unter die Haube dieser Speicherchips geworfen haben, werden Sie feststellen, dass sie auf SRAM (Static RAM) und nicht auf DRAM (Dynamic RAM) basieren. Warum? Weil SRAM Vergleichsoperationen direkt durchf\u00fchren kann \u2013 man kann es sich als eine Art integrierte Suchfunktion f\u00fcr jedes gespeicherte Bit vorstellen. Jede Speicherzelle ist mit Transistoren vollgestopft: sechs zum Speichern der Daten und vier weitere f\u00fcr die Vergleichsschaltung. Das ist so, als w\u00fcrde man jedem winzigen Speicherbit ein Gehirn geben, das sich selbst fragt: \u201eEntspricht das dem, was ich suche?\u201c Aus Kostengr\u00fcnden macht das die Chips sperrig und teuer. Und au\u00dferdem muss Assoziativspeicher, damit er sich lohnt, rasend schnell sein \u2013 und darin ist SRAM hervorragend, im Gegensatz zu DRAM, das zwar billiger und dichter, aber f\u00fcr diesen Zweck langsamer ist.<\/p>\n
Wo sieht man diese Dinge also in der Praxis? Meistens in High-End-Switches und -Routern, die ernsthafte Netzwerkarbeit leisten. Diese Ger\u00e4te k\u00f6nnen es sich nicht leisten, Millisekunden mit der Suche nach MAC-Adressen oder Routing-Tabellen zu verschwenden. Stattdessen verlassen sie sich auf CAM oder TCAM (Ternary CAM), um Inhaltssuchen sofort durchzuf\u00fchren. Beispielsweise kann ein Switch bei der Verwaltung von MAC-Adresstabellen eine Zieladresse blitzschnell nachschlagen, ohne jeden Port zu scannen. Aus diesem Grund findet man CAM-Chips in Ger\u00e4ten, die sehr viel Datenverkehr bew\u00e4ltigen. Und wenn Routing-Regeln angewendet werden, insbesondere bei komplexen Subnetzmasken, vereinfacht der tern\u00e4re Speicher den Adressabgleich im laufenden Betrieb \u2013 er gleicht Adressen mit Platzhaltern oder \u201eDon’t Care\u201c-Bits ohne zus\u00e4tzliche Berechnungen ab. Aufgrund der erforderlichen Premium-Hardware findet man diese Chips selten in Ger\u00e4ten, die nicht f\u00fcr Unternehmen geeignet sind, und selbst dann vielleicht nur in den anspruchsvollsten Konfigurationen.<\/p>\n
Die meisten Assoziativspeicher sind bin\u00e4r, das hei\u00dft, sie speichern nur Nullen und Einsen. In fortgeschritteneren Netzwerken mit hohen Anforderungen kommen jedoch tern\u00e4re CAMs zum Einsatz \u2013 die zwar noch teurer, aber auch wesentlich flexibler sind. Statt nur Nullen oder Einsen k\u00f6nnen diese Zellen auch \u201eX\u201c enthalten, was \u201eDon’t Care\u201c bedeutet. Praktisch bei der Arbeit mit Subnetzmasken variabler L\u00e4nge oder komplexen Zugriffsregeln: Adressen lassen sich direkt mit Platzhaltern abgleichen. So lassen sich beispielsweise bei einer Suche nach 192.168.20.19 in einem einzigen Vorgang mehrere Regeln mit unterschiedlichen Masken abgleichen. Das spart beim h\u00e4ufigen Routing oder bei der Zugriffskontrolle viel Zeit. Da sie aber doppelt so viele SRAM-Zellen (zwei pro Vergleich) und zus\u00e4tzliche Transistoren ben\u00f6tigen, sind sie teuer. Normalerweise verf\u00fcgen nur Top-Router \u00fcber ein solches Setup \u2013 normale Ger\u00e4te bleiben meist bei bin\u00e4ren CAMs oder der einfachen alten Inhaltssuche.<\/p>\n
Kurz gesagt: Assoziativspeicher verleiht Ihrer Hardware die Superkraft, alle Daten gleichzeitig zu durchsuchen, anstatt jede Adresse einzeln abzufragen. Er ist teuer, da er auf leistungsstarkem SRAM mit integrierter Vergleichslogik basiert, erm\u00f6glicht aber im richtigen System blitzschnelle Suchvorg\u00e4nge \u2013 insbesondere in Netzwerkger\u00e4ten, die mit enormen Datenmengen Schritt halten m\u00fcssen. Assoziativspeicher wird zwar nicht \u00fcberall herk\u00f6mmlichen Speicher ersetzen, ist aber f\u00fcr alle, die ultraschnelles Routing und Traffic-Management ben\u00f6tigen, eine entscheidende Komponente. Nat\u00fcrlich werden CAM-Chips weder in Windows noch in anderen Betriebssystemen verwendet, aber bei Routern, Switches oder Spezialhardware sorgt er f\u00fcr einen reibungslosen Ablauf im Hintergrund.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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