В компьютерных сетей , сквозной коммутации , также называемый сквозной пересылки [1] представляет собой способ коммутации пакетов систем, в котором переключатель начинает пересылку кадра (или пакета ) , прежде чем весь кадр был получен, как правило , как только определяется адрес назначения и исходящий интерфейс. По сравнению с сохранением и пересылкой , этот метод сокращает задержку при прохождении через коммутатор и полагается на устройства назначения для обработки ошибок. Чистая сквозная коммутация возможна только тогда, когда скорость исходящего интерфейса не выше скорости входящего интерфейса или равна ему.
Адаптивная коммутация динамически выбирает между режимами прохождения и сохранения и пересылки в зависимости от текущих условий сети.
Сквозное переключение тесно связано с переключением червоточин . [2] [3]
Использование в Ethernet
Когда в Ethernet используется сквозная коммутация , поскольку последовательность проверки кадра появляется в конце кадра , коммутатор не может проверить целостность входящего пакета перед его пересылкой. Сквозной коммутатор пересылает поврежденные пакеты, а коммутатор с промежуточным хранением отбрасывает их. [4]
Технология была разработана Kalpana , компанией, которая представила первый коммутатор Ethernet . [5]
Основным преимуществом коммутаторов Ethernet с сквозным подключением по сравнению с коммутаторами Ethernet с промежуточным хранением является меньшая задержка. [1] Сквозные коммутаторы Ethernet могут поддерживать сквозную задержку сетевой задержки около 10 микросекунд. Для сквозных задержек приложений менее 3 микросекунд требуется специализированное оборудование, такое как InfiniBand . [1]
Без фрагментовпредставляет собой вариант сквозного переключения, который частично решает эту проблему, гарантируя, что фрагменты коллизии не пересылаются. Фрейм без фрагментов будет удерживаться до тех пор, пока из источника не будут считаны первые 64 байта для обнаружения коллизии перед пересылкой. Это полезно только в том случае, если есть вероятность конфликта на исходном порту. [6]
Теория заключается в том, что поврежденные кадры (обычно из-за столкновений) часто короче минимального допустимого размера кадра Ethernet, равного 64 байтам. Используя буфер без фрагментов, первые 64 байта каждого кадра обновляют исходный MAC-адрес и порт, если необходимо, считывают MAC-адрес назначения и пересылают кадр. Если размер кадра меньше 64 байтов, он отбрасывается. Кадры, размер которых меньше 64 байтов, называются рантами; вот почему безфрагментное переключение иногда называют переключением без перебоев. Поскольку коммутатор всегда буферизует только 64 байта каждого кадра, режим без фрагментов является более быстрым, чем сохранение и пересылка, но все же существует риск пересылки плохих кадров. [7]
Существуют определенные сценарии, которые заставляют сквозной коммутатор Ethernet буферизовать весь пакет, действуя как коммутатор Ethernet с промежуточным хранением для этого пакета:
- Скорость: когда исходящий порт быстрее, чем входящий порт, коммутатор должен буферизовать весь кадр, полученный от более низкоскоростного порта, прежде чем коммутатор сможет начать передачу этого кадра из высокоскоростного порта, чтобы предотвратить опустошение. (Когда исходящий порт медленнее, чем входящий порт, коммутатор может выполнить сквозное переключение и начать передачу этого кадра до того, как он будет полностью принят, хотя он все еще должен буферизовать часть кадра).
- Перегрузка: когда сквозной коммутатор решает, что кадр из одного входящего порта должен выйти через исходящий порт, но этот исходящий порт уже занят отправкой кадра из второго входящего порта, коммутатор должен буферизовать часть или весь кадр. от первого входящего порта. [1]
Использование в Fibre Channel
Сквозная коммутация является доминирующей архитектурой коммутации в Fibre Channel из-за низкой задержки, необходимой для трафика SCSI. Brocade внедрила сквозную коммутацию в свои ASIC Fibre Channel с 1990-х годов и уже реализовала десятки миллионов портов в производственных SAN по всему миру. Ошибки CRC обнаруживаются в сквозном переключателе и указываются маркировкой поля EOF поврежденного кадра как «недопустимого». Целевые устройства (хост или хранилище) видят недопустимый EOF и отбрасывают фрейм перед его отправкой в приложение или LUN. Отбрасывание поврежденных кадров целевым устройством - это 100% надежный метод обработки ошибок, предусмотренный стандартами Fibre Channel, установленными Техническим комитетом T11 . Отбрасывание поврежденных кадров на конечном устройстве также минимизирует время на восстановление поврежденных кадров. Как только устройство назначения получает маркер EOF как «недействительный», можно начинать восстановление поврежденного кадра. При сохранении и пересылке поврежденный кадр сбрасывается на коммутаторе, вызывая тайм-аут SCSI и повторную попытку восстановления SCSI, что может привести к задержкам в десятки секунд.
Использование в банкомате
Сквозная коммутация была одной из важных особенностей IP-сетей, использующих сети ATM, поскольку граничные маршрутизаторы сети ATM могли использовать коммутацию ячеек через ядро сети с низкой задержкой во всех точках. Для более высокоскоростных каналов это стало меньшей проблемой, поскольку задержка пакетов стала намного меньше.
Использование в InfiniBand
Сквозная коммутация очень популярна в сетях InfiniBand , поскольку они часто развертываются в средах, где задержка является основной проблемой, например в кластерах суперкомпьютеров .
Использование в SMTP
Тесно союзная концепция предлагается [8] с помощью Exim агента передачи почты . При работе в качестве сервера пересылки дальнейшее соединение может быть выполнено к месту назначения, пока исходное соединение все еще открыто. Это позволяет сообщать исходному MTA в SMTP-соединении отклонение времени передачи данных (например, из-за сканирования содержимого) целевым MTA, а не традиционное сообщение о недоставке, необходимое для более обычной операции промежуточного хранения .
Использование в биткойнах
Для уменьшения задержки в биткойнах была применена сквозная коммутация . [9] Низкая задержка критически важна для биткойн-майнеров, чтобы снизить скорость потери своих блоков.
Смотрите также
Рекомендации
- ^ а б в г Cisco. https://www.cisco.com/c/en/us/products/collateral/switches/nexus-5020-switch/white_paper_c11-465436.html «Прямая и промежуточная коммутация Ethernet для сред с малой задержкой. "].
- ^ Стефан Хаас. «Стандарт IEEE 1355: разработки, характеристики и применение в физике высоких энергий» . 1998. с. 59.
- ^ Патрик Джеффрей; Торстен Хёфлер. «Стратегии адаптивной маршрутизации для современных высокопроизводительных сетей» . ISBN 978-0-7695-3380-3 . 2008. с. 2.
- ^ «Сквозная и промежуточная коммутация Ethernet для сред с малой задержкой» . Cisco . Проверено 10 ноября 2011 .
- ^ «Cisco приобретает Kalpana, ведущую компанию по коммутации Ethernet» . Cisco Systems, Inc. архивации от оригинала на 2010-06-18.
- ^ «Коммутаторы - что такое режимы пересылки и как они работают?» . Архивировано из оригинала на 2014-04-19 . Проверено 13 августа 2011 .
- ^ «Переключение - сохранение и пересылка, сквозное и без фрагментов» . Архивировано из оригинала на 2013-11-11 . Проверено 11 ноября 2013 .
- ^ «Спецификация агента передачи почты Exim» . Проверено 24 января 2015 .
- ^ «Сеть соколов» . Проверено 27 июня 2016 .
Внешние ссылки
- «Сквозная и промежуточная коммутация Ethernet для сред с малой задержкой» . Cisco Systems . Проверено 8 марта 2014 .