Как хорошо известно большинству пользователей персонального компьютера, все данные в ПК хранятся на жестком диске - устройстве хранения информации произвольного доступа, которое работает на основе принципа магнитной записи. Современные жесткие диски способны вместить в себе информацию, общим объемом до 6 терабайт (емкость самого вместительного на данный момент диска, выпущенного фирмой HGST), что еще десять лет назад казалось невозможным. Помимо того, что жесткий диск компьютера обладает колоссальной емкостью, благодаря применяющимся в его работе сложным современным технологиям он еще и позволяет получать практически мгновенный доступ к хранящейся на нем информации, без чего продуктивная работа ПК была бы невозможной. Как же устроено это чудо современной техники, и каким образом оно работает?
Принцип работы жесткого диска
Это не связано с свободным пространством, оно связано с количеством индексируемого контента, который у вас есть. Однако выход из свободного пространства идет рука об руку с хранением большего количества контента, поэтому создается ложное соединение. Антивирусная программа. Скажите, что у вас есть антивирусное программное обеспечение, настроенное для фонового сканирования вашего диска. Опять же, это связано с количеством сканируемого контента, который у вас есть. Больше контента часто меньше свободного места, но недостаток свободного места не является причиной.
Устройство жесткого диска
Если снять верхнюю крышку жесткого диска, вы увидите лишь плату электроники и еще одну крышку, под которой находится герметическая зона. Именно в этой гермозоне и расположены основные элементы HDD. Несмотря на распространенное мнение, что гермозона жесткого диска содержит вакуум, это вовсе не так – внутри гермозона заполнена очищенным от пыли сухим воздухом, а в крышке обычно имеется небольшое отверстие с очищающим фильтром, предназначенное для выравнивания давления воздуха внутри гермозоны.
Скажите, что у вас установлено большое количество программного обеспечения, которое загружается, когда ваш компьютер загружается, тем самым замедляя время запуска. Это замедляется, потому что загружается большое количество программного обеспечения. Однако установленное программное обеспечение занимает пространство на жестком диске. Поэтому свободное пространство на жестком диске уменьшается одновременно с этим, и снова может быть легко установлено ложное соединение.
Многие другие примеры в этих строках, которые вместе взятые, тесно связаны с отсутствием свободного пространства с более низкой производительностью. Приведенное выше иллюстрирует еще одну причину того, что это такой распространенный миф: хотя нехватка свободного места не является прямой причиной замедления, удаление различных приложений, удаление индексированного или отсканированного контента и т.д. Иногда увеличивает производительность снова по причинам, не связанным с суммой оставшегося свободного пространства.
В целом жесткий диск состоит из следующих основных компонентов:
Принцип работы жесткого диска
Что же происходит, когда на жесткий диск компьютера подается питание и он начинает работать? Следуя команде электронного контроллера, двигатель жесткого диска начинает вращаться, приводя тем самым в движение и магнитные диски, которые жестко прикреплены к его оси. Как только скорость вращения шпинделя достигает значения, достаточного для того, чтобы над поверхностью диска образовался постоянный поток воздуха, который не даст считывающейся головке упасть на поверхность накопителя, механизм коромысла начинает двигать считывающие головки, и они зависают над поверхностью диска. При этом расстояние от считывающей головки до магнитного слоя накопителя составляет всего лишь около 10 нанометров, что равно одной миллиардной части метра.
Но это также естественно освобождает место на жестком диске. Таким образом, опять же можно сделать очевидную связь между «более свободным пространством» и «более быстрым компьютером». Рассмотрите: если у вас есть машина, работающая медленно из-за большого количества установленного программного обеспечения и т.д. Клонируйте ваш жесткий диск на более крупный жесткий диск, а затем расширяйте свои разделы, чтобы получить больше свободного места, машина не будет волшебным образом ускоряться. Одно и то же программное обеспечение загружается, одни и те же файлы по-прежнему фрагментируются одинаково, тот же самый поисковый индексатор все еще работает, ничего не меняется, несмотря на то, что у него больше свободного места.
Первым делом при включении жесткого диска происходит считывание с накопителя служебной информации (ее также называют «нулевой дорожкой»), которая содержит сведения о диске и его состоянии. Если сектора со служебной информацией повреждены, то винчестер не будет работать.
Затем начинается непосредственно работа с данными, расположенными на диске. Частицы ферромагнитного материала, которым покрыта поверхность диска, под воздействием магнитной головки условно формируют биты – единицы хранения цифровой информации. Данные на жестком диске распределены по дорожкам, представляющим собой кольцевую область на поверхности одного магнитного диска. Дорожка в свою очередь поделена на одинаковые отрезки, называемые секторами. Таким образом, паря над рабочей поверхностью диска, магнитная головка может посредством изменения магнитного поля осуществлять запись данных строго в определенное место накопителя, а с помощью улавливания магнитного потока происходит считывание информации по секторам.
«Это имеет какое-то отношение к поиску пространства памяти для сохранения вещей?». Здесь стоит отметить две очень важные вещи. Ваш жесткий диск не ищет вокруг, чтобы найти места для размещения вещей. Ваш жесткий диск глуп. Ваша операционная система не ищет места для размещения вещей. Нет поиска. Большие усилия были направлены на решение этой проблемы, так как крайне важно производительность файловой системы. Способ фактической организации данных на вашем диске определяется вашей файловой системой.
Даже понятие «файл» и «каталог» - это всего лишь продукты типичных файловых систем - жесткие диски ничего не знают о таинственных зверях, которые называются файлами. Информация выходит за рамки этого ответа. Но, по сути, все распространенные файловые системы имеют способы отслеживания, когда доступное пространство находится на диске, так что поиск свободного пространства при обычных обстоятельствах не нужен.
Форматирование жесткого диска
Для того, чтобы на жесткий диск можно было наносить данные, его предварительно подвергают процессу форматирования. Также форматирование иногда требуется при переустановке операционной системы, правда во втором случае форматируется не весь диск, а лишь один его логический раздел.
Во время форматирования на диск наносится служебная информация, а также данные о нахождении секторов и треков на поверхности диска. Это необходимо для точного позиционирования магнитных головок при работе с жестким диском.
По сути, он отслеживает, где следующие свободные блоки, так что новые файлы могут быть записаны непосредственно на свободные блоки без необходимости сканировать диск каждый раз. «Или с движущимися вещами, чтобы сделать достаточно долгое пространство для спасения?».
Процесс «перемещения вещей вокруг, чтобы создать достаточно длительное пространство для сохранения чего-либо» называется дефрагментацией. Это не происходит, когда файлы записываются. Это происходит при запуске дефрагментатора диска. Возможность избежать перемещения вещей, как это, является ключом к производительности файловой системы, и поэтому происходит фрагментация и почему дефрагментация существует как отдельный шаг.
Характеристики жесткого диска
Современный рынок жестких дисков предлагает на выбор самые разнообразные модели винчестеров, отличающиеся между собой по различным техническим параметрам. Вот основные характеристики, по которым различаются жесткие диски:
- Интерфейс подключения. Большинство современных жестких дисков подключаются к материнской плате посредством интерфейса SATA, однако встречаются модели и с другими типами подключений: eSATA, FireWire, Thunderbolt и IDE.
- Емкость. Величина, характеризующая количество информации, способное поместиться на жестком диске. На данный момент наибольшей популярностью пользуются накопители емкостью 500 Гб и 1 Тб.
- Форм-фактор. Современные жесткие диски выпускают в двух физических размерах: 2,5 дюйма и 3,5 дюйма. Первые предназначены для использования в ноутбуках и компактных версиях ПК, вторые используются в обычных настольных компьютерах.
- Скорость вращения шпинделя. Чем выше скорость вращения шпинделя жесткого диска, тем быстрее он работает. Основная масса винчестеров на рынке имеют скорость вращения 5400 или 7200 оборотов за минуту, однако встречаются также диски со скоростью вращения шпинделя 10000 об/мин.
- Объем буфера. Для сглаживания разницы в скорости чтения/записи и передачи через интерфейс в жестких дисках используется промежуточная память, именуемая буфером. Объем буфера составляет от 8 до 128 мегабайт.
- Время произвольного доступа. Это время, которое требуется для выполнение операции по позиционированию магнитной головки на произвольный участок поверхности жесткого диска. Может составлять от 2,5 до 16 миллисекунд.
Почему жесткий диск называют винчестером?
Согласно одной из версий, свое неофициальное прозвище «винчестер» жесткий диск получил в 1973 году, когда был выпущен первый в мире HDD, в котором считывающие аэродинамические головки размещались в одной герметичной коробке с магнитными пластинами. Данный накопитель имел емкость 30 Мбайт плюс 30 Мбайт в сменном отсеке, из-за чего инженеры, которые трудились над его разработкой дали ему кодовое название 30-30, что было созвучно с обозначением популярного ружья, использующего патрон.30-30 Winchester. В начале девяностых годов название «винчестер» вышло из употребления в странах Европы и США, но до сих пор пользуется популярностью в русскоязычных странах. Также нередко можно услышать более сокращенную сленговую версию названия винчестер – «винт», употребляемую в основном компьютерными специалистами.
Это более сложный вопрос для ответа. Самое главное, оставляйте достаточно свободного места для эффективного использования вашего компьютера. Для многих инструментов дефрагментации диска требуется минимальное количество свободного места для работы. Если у вас есть ноутбук, который вы ввели в спящий режим, вам потребуется достаточно свободного места для файла состояния гибернации. Эта концепция ухода из свободного пространства называется чрезмерной подготовкой. Здесь важно отметить, что избыточное пространство часто берется из нераспределенного пространства. Поэтому, если ваш раздел занимает весь ваш диск, и вы оставляете на нем свободное место, это не всегда учитывается. Во многих случаях для ручной переустановки требуется, чтобы ваш раздел был меньше размера диска. Если вам не хватает места для работы, вам понадобится более мощный диск. . Более важным, чем просмотр свободного места, является то, что запланированная дефрагментация включена там, где это уместно, так что вы никогда не дойдете до такой степени, что она станет достаточно серьезной, чтобы повлиять на вас.
Внутренняя буферная память коммутатора нужна для временного хранения кадров данных в тех случаях, когда их невозможно немедленно передать на выходной порт. Буфер предназначен для сглаживания кратковременных пульсаций трафика. Ведь даже если трафик хорошо сбалансирован и производительность процессоров портов, а также других обрабатывающих элементов коммутатора достаточна для передачи средних значений графика, это не гарангирует, что их производительности хватит при пиковых значениях нагрузок. Например, трафик может в течение нескольких десятков миллисекунд поступать одновременно на все входы коммутатора, не давая ему возможности передавать принимаемые кадры на выходные порты.
Есть одна последняя вещь, которую стоит упомянуть. Хотя это правда, это очень упрощено и в основном не связано с проблемами производительности, обсуждаемыми здесь. Это просто означает, что данные не могут передаваться в обоих направлениях на проводе одновременно.
Любая блокировка, которая возникает, связана с конкуренцией за физические ресурсы, обычно уменьшаемая большим количеством кеша. «Замедление» - это широкий термин. Однако практически во всех сценариях общего использования это не проблема. Предполагая правильную файловую систему, не предназначенную для фрагментации файлов.
Для предотвращения потерь кадров при кратковременном многократном превышении среднего значения интенсивности трафика (а для локальных сетей часто встречаются значения коэффициента пульсации трафика в диапазоне 50-100) единственным средством служит буфер большого объема. Как и в случае адресных таблиц, каждый процессорный модуль порта обычно имеет свою буферную память для хранения кадров. Чем больше объем этой памяти, тем менее вероятны потери кадров при перегрузках, хотя при несбалансированности средних значений трафика буфер все равно рано или поздно переполнится.
Дополнительные функции коммутаторов
Есть что добавить к объяснению? Поскольку система не может обрабатывать все эти задачи одновременно, она должна буферизовать данные из различных процессов. Здесь звучит звуковой буфер. Эмпирическое правило: чем быстрее компьютер, тем больше вычислений он может обрабатывать за короткий промежуток времени и тем меньше звуковой буфер.
Меньший звуковой буфер предпочтительнее, поскольку существует прямая связь между размером буфера аудио и результирующей задержкой. Термин описывает задержку между выполнением действия и воспроизведением результата. Чем больше размер буфера, тем больше латентность и с ним, тем больше задержка между выполнением звукового события и слышимость результата. Это может быть отвлекающим при выполнении или записи.
Обычно коммутаторы, предназначенные для работы в ответственных частях сети, имеют буферную память в несколько десятков или сотен килобайт на порт. Хорошо, когда эту буферную память можно перераспределять между несколькими портами, так как одновременные перегрузки по нескольким портам маловероятны. Дополнительным средством защиты может служить общий для всех портов буфер в модуле управления коммутатором. Такой буфер обычно имеет объем в несколько мегабайт.
Анализ производительности компьютера
Это означает, что вам придется увеличить размер звукового буфера, чтобы ваш компьютер мог обрабатывать рабочую нагрузку. Если нет, увеличьте размер буфера на один шаг за раз и повторите попытку. Выявление причин проблем с производительностью звука может быть затруднено. К счастью, вы можете выполнить тесты, чтобы узнать, вредят ли какие-либо процессы, запущенные на вашем компьютере, качество звука, и в какой степени ваша система подвержена их воздействию.
Тест производительности системы
Тест производительности системы измеряет текущую и максимальную задержку в вашей системе и отображает их в соответствующих полях. На приведенном ниже рисунке показан текущий тест производительности, в котором не обнаружены критические звуковые проблемы. Максимальная измеренная задержка составляет 189 мкс, что явно ниже 500 мкс. Это означает, что система не показывает никаких проблем с производительностью звука.
4.4.3. Дополнительные функции коммутаторов
Так как коммутатор представляет собой сложное вычислительное устройство, имеющее несколько процессорных модулей, то естественно нагрузить его помимо выполнения основной функции передачи кадров с порта на порт по алгоритму моста и некоторыми дополнительными функциями, полезными при построении надежных и гибких сетей. Ниже описываются наиболее распространенные дополнительные функции коммутаторов, которые поддерживаются большинством производителей коммуникационного оборудования.
На приведенном ниже рисунке показан текущий тест производительности, в котором обнаружены звуковые проблемы. Тест производительности указывает на проблемы с производительностью в вашей системе, и их причина еще не определена. В случае, если Тест производительности системы обнаруживает проблемы с производительностью звука, перейдите на вкладку «Настройки звука» и проверьте следующие параметры в разделе «Обработка звука», которые могут вызывать проблемы с производительностью звука.
Если настройка параметров на панели управления не устраняет проблемы с производительностью звука, вам необходимо будет определить причину проблемы на системном уровне, как будет объяснено в следующем разделе. 
Это обеспечит достаточное время появления звуковых артефактов. После завершения теста текстовое поле на вкладке «Главное» отобразит одно из следующих сообщений.
Поддержка алгоритма Spanning Tree
Алгоритм покрывающего дерева - Spanning Tree Algorithm (STA) позволяет коммутаторам автоматически определять древовидную конфигурацию связей в сети при произвольном соединения портов между собой. Как уже отмечалось, для нормальной работы коммутатора требуется отсутствие замкнутых маршрутов в сети. Эти маршруты могут создаваться администратором специально для образования резервных связей или же возникать случайным образом, что вполне возможно, если сеть имеет многочисленные связи, а кабельная система плохо структурирована или документирована.
«Ваша система, по-видимому, подходит для обработки звука в реальном времени и других задач без отсева». Кажется, что в вашей системе возникают проблемы с обращением в реальном времени и другими задачами. Первый случай указывает, что ваша система не должна представлять никаких проблем с задержкой.
Определение проблемных драйверов
Последний случай указывает, что проблема с задержкой должна быть разрешена на системном уровне. Эти значения будут отображаться в порядке убывания в столбце «Самый высокий результат». На приведенном ниже изображении нет проблемных драйверов, так как каждое значение значительно меньше 1 мс. Это значение явно выше 1 мс, а связанный с ним драйвер необходимо деактивировать, обновить или переконфигурировать, чтобы уменьшить его значения задержки и обеспечить беспроблемную производительность звука.
Поддерживающие алгоритм STA коммутаторы автоматически создают активную древовидную конфигурацию связей (то есть связную конфигурацию без петель) на множестве всех связей сети. Такая конфигурация называется покрывающим деревом - Spanning Tree (иногда ее называют основным деревом), и ее название дало имя всему алгоритму. Алгоритм Spanning Tree описан в стандарте IEEE 802.1D, том же стандарте, который определяет принципы работы прозрачных мостов.
Обратите внимание, что отдельные задержки одиночных драйверов могут составлять более 1 мс полной задержки. Это объясняется в главе. Чтобы отключить настройку скорости, отрегулируйте параметры плана питания вашей системы, как описано в главе. Общей причиной отключения звука являются драйверы или фоновые службы, которые не связаны непосредственно с обработкой звука.
Ниже приведен список устройств, которые вы никогда не должны деактивировать. В общем, вы не должны деактивировать все, что указано в разделе Системные устройства. После того как вы отключили проблемные устройства, проверьте, не устранена ли проблема с отсечкой звука. Затем проверьте, сохраняются ли проблемы с аудио. Если нет, подключите одно устройство за раз и снова проверьте. Если проблема повторится после повторного подключения определенного устройства, найдите обновленный драйвер или обновленную прошивку для этого устройства или обратитесь к производителю.
Коммутаторы находят покрывающее дерево адаптивно, с помощью обмена служебными пакетами. Реализация в коммутаторе алгоритма STA очень важна для работы в больших сетях - если коммутатор не поддерживает этот алгоритм, то администратор должен самостоятельно определить, какие порты нужно перевести в заблокированное состояние, чтобы исключить петли. К тому же при отказе какого-либо кабеля, порта или коммутатора администратор должен, во-первых, обнаружить факт отказа, а во-вторых, ликвидировать последствия отказа, переведя резервную связь в рабочий режим путем активизации некоторых портов. При поддержке коммутаторами сети протокола Spanning Tree отказы обнаруживаются автоматически, за счет постоянного тестирования связности сети служебными пакетами. После обнаружения потери связности протокол строит новое покрывающее дерево, если это возможно, и сеть автоматически восстанавливает работоспособность.
Алгоритм Spanning Tree определяет активную конфигурацию сети за три этапа.
Сначала в сети определяется корневой коммутатор (root switch), от которого строится дерево. Корневой коммутатор может быть выбран автоматически или назначен администратором. При автоматическом выборе корневым становится коммутатор с меньшим значением МАС - адреса его блока управления.
Затем, на втором этапе, для каждого коммутатора определяется корневой порт (root port) - это порт, который имеет по сети кратчайшее расстояние до корневого коммутатора (точнее, до любого из портов корневого коммутатора).
И наконец, на третьем этапе для каждого сегмента сети выбирается так называемый назначенный порт (designated port) - это порт, который имеет кратчайшее расстояние от данного сегмента до корневого коммутатора. После определения корневых и назначенных портов каждый коммутатор блокирует остальные порты, которые не попали в эти два класса портов. Можно математически доказать, что при таком выборе активных портов в сети исключаются петли и оставшиеся связи образуют покрывающее дерево (если оно может быть построено при существующих связях в сети).
Понятие расстояния играет важную роль в построении покрывающего дерева. Именно по этому критерию выбирается единственный порт, соединяющий каждый коммутатор с корневым коммутатором, и единственный порт, соединяющий каждый сегмент сети с корневым коммутатором.
На рис. 4.38 показан пример построения конфигурации покрывающего дерева для сети, состоящей из 5 сегментов и 5 коммутаторов. Корневые порты закрашены темным цветом, назначенные порты не закрашены, а заблокированные порты перечеркнуты. В активной конфигурации коммутаторы 2 и 4 не имеют портов, передающих кадры данных, поэтому они закрашены как резервные.
Рис. 4.38. Построение покрывающего дерева сети по алгоритму STA
Расстояние до корня определяется как суммарное условное время на передачу одного бита данных от порта данного коммутатора до порта корневого коммутатора. При этом считается, что время внутренних передач данных (с порта на порт) коммутатором пренебрежимо мало, а учитывается только время на передачу данных по сегментам сети, соединяющим коммутаторы. Условное время сегмента рассчитывается как время, затрачиваемое на передачу одного бита информации в 10 наносекундных единицах между непосредственно связанными по сегменту сети портами. Так, для сегмента Ethernet это время равно 10 условным единицам, а для сегмента Token Ring 16 Мбит/с - 6,25. (Алгоритм STA не связан с каким-либо определенным стандартом канального уровня, он может применяться к коммутаторам, соединяющим сети различных технологий.)
В приведенном примере предполагается, что все сегменты работают на одной скорости, поэтому они имеют одинаковые условные расстояния, которые поэтому не показаны на рисунке.
Для автоматического определения начальной активной конфигурации дерева все коммутаторы сети после их инициализации начинают периодически обмениваться специальными пакетами, называемыми протокольными блоками данных моста - BPDU (Bridge Protocol Data Unit), что отражает факт первоначальной разработки алгоритма STA для мостов.
Пакеты BPDU помещаются в поле данных кадров канального уровня, например кадров Ethernet или FDDI. Желательно, чтобы все коммутаторы поддерживали общий групповой адрес, с помощью которого кадры, содержащие пакеты BPDU, могли бы одновременно передаваться всем коммутаторам сети. Иначе пакеты BPDU рассылаются широковещательно.
Поля пакета BPDU перечислены ниже.
Идентификатор версии протокола STA - 2 байта. Коммутаторы должны поддерживать одну и ту же версию протокола STA, иначе может установиться активная конфигурация с петлями.
Тип BPDU - 1 байт. Существуют два типа BPDU - конфигурационный BPDU, то есть заявка на возможность стать корневым коммутатором, на основании которой происходит определение активной конфигурации, и BPDU уведомления о реконфигурации, которое посылается коммутатором, обнаружившим событие, требующее проведения реконфигурации - отказ линии связи, отказ порта, изменение приоритетов коммутатора или портов.
Флаги - 1 байт. Один бит содержит флаг изменения конфигурации, второй -флаг подтверждения изменения конфигурации.
Идентификатор корневого коммутатора - 8 байт.
Расстояние до корня - 2 байта.
Идентификатор коммутатора - 8 байт.
Идентификатор порта - 2 байта.
Время жизни сообщения - 2 байта. Измеряется в единицах по 0,5 с, служит для выявления устаревших сообщений. Когда пакет BPDU проходит через коммутатор, тот добавляет ко времени жизни пакета время его задержки данным коммутатором.
Максимальное время жизни сообщения - 2 байта. Если пакет BPDU имеет время жизни, превышающее максимальное, то он игнорируется коммутаторами.
Интервал hello, через который посылаются пакеты BPDU.
Задержка смены состояний - 2 байта. Задержка определяет минимальное время перехода портов коммутатора в активное состояние. Такая задержка необходима, чтобы исключить возможность временного возникновения петель при неодновременной смене состояний портов во время реконфигурации. У пакета BPDU уведомления о реконфигурации отсутствуют все поля, кроме двух первых.
Идентификаторы коммутаторов состоят из 8 байт, причем младшие 6 являются МАС - адресом блока управления коммутатора. Старшие 2 байта в исходном состоянии заполнены нулями, но администратор может изменить значение этих байтов, тем самым назначив определенный коммутатор корневым.
После инициализации каждый коммутатор сначала считает себя корневым. Поэтому он начинает через интервал hello генерировать через все свои порты сообщения BPDU конфигурационного типа. В них он указывает свой идентификатор в качестве идентификатора корневого коммутатора (и в качестве идентификатора данного коммутатора также), расстояние до корня устанавливается в 0, а в качестве идентификатора порта указывается идентификатор того порта, через который передается BPDU. Как только коммутатор получает BPDU, в котором имеется идентификатор корневого коммутатора, со значением, меньшим его собственного, он перестает генерировать свои собственные кадры BPDU, а начинает ретранслировать только кадры нового претендента на звание корневого коммутатора. На рис. 4.38 у коммутатора 1 идентификатор имеет наименьшее значение, раз он стал в результате обмена кадрами корневым.
При ретрансляции кадров каждый коммутатор наращивает расстояние до корня, указанное в пришедшем BPDU, на условное время сегмента, по которому принят данный кадр. Тем самым в кадре BPDU, по мере прохождения через коммутаторы, накапливается расстояние до корневого коммутатора. Если считать, что все сегменты рассматриваемого примера являются сегментами Ethernet, то коммутатор 2, приняв от коммутатора BPDU по сегменту 1 с расстоянием, равным 0, наращивает его на 10 единиц.
Ретранслируя кадры, каждый коммутатор для каждого своего порта запоминает минимальное расстояние до корня, встретившееся во всех принятых этим портом кадрах BPDU. При завершении процедуры установления конфигурации покрывающего дерева (по времени) каждый коммутатор находит свой корневой порт - это порт, для которого минимальное расстояние до корня оказалось меньше, чем у других портов. Так, коммутатор 3 выбирает порт А в качестве корневого, поскольку по порту А минимальное расстояние до корня равно 10 (BPDU с таким расстоянием принят от корневого коммутатора через сегмент 1). Порт В коммутатора 3 обнаружил в принимаемых кадрах минимальное расстояние в 20 единиц - это соответствовало случаю прохождения кадра от порта В корневого моста через сегмент 2, затем через мост 4 и сегмент 3.
Кроме корневого порта коммутаторы распределенным образом выбирают для каждого сегмента сети назначенный порт. Для этого они исключают из рассмотрения свой корневой порт (для сегмента, к которому он подключен, всегда существует другой коммутатор, который ближе расположен к корню), а для всех своих оставшихся портов сравнивают принятые по ним минимальные расстояния до корня с расстоянием до корня своего корневого порта. Если у какого-либо своего порта принятые им расстояния до корня больше, чем расстояние маршрута, пролегающего через свой корневой порт, то это значит, что для сегмента, к которому подключен данный порт, кратчайшее расстояние к корневому коммутатору ведет именно через данный порт. Коммутатор делает все свои порты, у которых такое условие выполняется, назначенными.
Если в процессе выбора корневого порта или назначенного порта несколько портов оказываются равными по критерию кратчайшего расстояния до корневого коммутатора, то выбирается порт с наименьшим идентификатором.
В качестве примера рассмотрим выбор корневого порта для коммутатора 2 и назначенного порта для сегмента 2. Мост 2 при выборе корневого порта столкнулся с ситуацией, когда порт А и порт В имеют равное расстояние до корня - по 10 единиц (порт А принимает кадры от порта В корневого коммутатора через один промежуточный сегмент - сегмент 1, а порт В принимает кадры от порта А корневого коммутатора также через один промежуточный сегмент - через сегмент 2). Идентификатор А имеет меньшее числовое значение, чем В (в силу упорядоченности кодов символов), поэтому порт А стал корневым портом коммутатора 2.
При проверке порта В на случай, не является ли он назначенным для сегмента 2, коммутатор 2 обнаружил, что через этот порт он принимал кадры с указанным в них минимальным расстоянием 0 (это были кадры от порта В корневого коммутатора 1). Так как собственный корневой порт у коммутатора 2 имеет расстояние до корня 10, то порт В не является назначенным для сегмента 2.
Затем все порты, кроме корневого и назначенных, переводятся каждым коммутатором в заблокированное состояние. На этом построение покрывающего дерева заканчивается.
В процессе нормальной работы корневой коммутатор продолжает генерировать служебные кадры BPDU, а остальные коммутаторы продолжают их принимать своими корневыми портами и ретранслировать назначенными. Если у коммутатора нет назначенных портов, как у коммутаторов 2 и 4, то они все равно продолжают принимать участие в работе протокола Spanning Tree, принимая служебные кадры корневым портом. Если по истечении тайм-аута корневой порт любого коммутатора сети не получает служебный кадр BPDU, то он инициализирует новую процедуру построения покрывающего дерева, оповещая об этом другие коммутаторы BPDU уведомления о реконфигурации. Получив такой кадр, все коммутаторы начинают снова генерировать BDPU конфигурационного типа, в результате чего устанавливается новая активная конфигурация.
