Сквозное переключение
В компьютерных сетях сквозная коммутация , также называемая сквозной переадресацией. [1] — это метод систем коммутации пакетов , при котором коммутатор начинает пересылку кадра (или пакета ) до того, как весь кадр будет получен, обычно как только определены адрес назначения и исходящий интерфейс. По сравнению с хранением и пересылкой этот метод уменьшает задержку на коммутаторе и использует устройства назначения для обработки ошибок. Чистое сквозное переключение возможно только в том случае, если скорость исходящего интерфейса как минимум равна или выше скорости входящего интерфейса.
Адаптивное переключение динамически выбирает режимы сквозного подключения и сохранения и пересылки в зависимости от текущих условий сети.
Сквозное переключение тесно связано с переключением через червоточину . [2] [3]
Использование в Ethernet
[ редактировать ]используется сквозная коммутация, Когда в Ethernet коммутатор не может проверить целостность входящего кадра перед его пересылкой.
Технология была разработана компанией Kalpana , которая представила первый коммутатор Ethernet . [4]
Основное преимущество сквозных коммутаторов Ethernet по сравнению с коммутаторами Ethernet с промежуточным хранением — меньшая задержка. [1] Коммутаторы сквозного Ethernet могут поддерживать задержку сквозной сетевой задержки около десяти микросекунд. Сквозные задержки приложений менее 3 микросекунд требуют специального оборудования, такого как InfiniBand . [1]
Коммутатор с сквозной пересылкой будет пересылать поврежденные кадры, тогда как коммутатор с сохранением и пересылкой их отбрасывает. [5] Отсутствие фрагментов — это вариант сквозной коммутации, который частично решает эту проблему, гарантируя, что фрагменты коллизий не пересылаются. Функция Fragment free будет удерживать кадр до тех пор, пока первые 64 байта не будут прочитаны из источника, чтобы обнаружить коллизию перед пересылкой. Это полезно только в том случае, если есть вероятность коллизии на исходном порту. [6]
Теория здесь заключается в том, что кадры, поврежденные в результате коллизий, часто короче минимально допустимого размера кадра Ethernet, равного 64 байтам. При использовании буфера без фрагментов первые 64 байта каждого кадра при необходимости обновляют исходный MAC-адрес и порт, предоставляют MAC-адрес назначения и позволяют пересылать кадр. Если размер кадра меньше 64 байт, он отбрасывается. Кадры размером менее 64 байт называются коротенькими; именно поэтому коммутацию без фрагментов иногда называют коммутацией без фрагментов. Поскольку коммутатор буферизует только 64 байта каждого кадра, режим без фрагментов является более быстрым, чем режим с промежуточным хранением, но все же существует риск пересылки неправильных кадров. [7]
Существуют определенные сценарии, которые заставляют сквозной коммутатор Ethernet буферизовать весь кадр, действуя как коммутатор Ethernet с промежуточным хранением для этого кадра:
- Скорость: когда исходящий порт быстрее, чем входящий порт, коммутатор должен буферизовать весь кадр, полученный от низкоскоростного порта, прежде чем коммутатор сможет начать передачу этого кадра через высокоскоростной порт, чтобы предотвратить опустошение. (Когда исходящий порт работает медленнее, чем входящий, коммутатор может выполнить сквозную коммутацию и начать передачу этого кадра до того, как он будет полностью получен, хотя большую часть кадра он все равно должен буферизовать).
- Перегрузка: когда сквозной коммутатор решает, что кадр из одного входящего порта должен пройти через исходящий порт, но этот исходящий порт уже занят отправкой кадра из второго входящего порта, коммутатор должен буферизовать часть или весь кадр. из первого входящего порта. [1]
Использование в Fibre Channel
[ редактировать ]Сквозная коммутация является доминирующей архитектурой коммутации в Fibre Channel из-за производительности с малой задержкой, необходимой для трафика SCSI. Brocade внедрила сквозную коммутацию в своих ASIC Fibre Channel с 1990-х годов и реализовала ее в десятках миллионов портов промышленных сетей SAN по всему миру. Ошибки CRC обнаруживаются в сквозном коммутаторе и обозначаются путем маркировки поврежденного поля EOF кадра как «недействительного». Устройства назначения (хост или хранилище) видят недопустимый EOF и отбрасывают кадр перед отправкой его в приложение или LUN. Отбрасывание поврежденных кадров целевым устройством — это 100% надежный метод обработки ошибок, который предусмотрен стандартами Fibre Channel, разработанными Техническим комитетом T11 . Отбрасывание поврежденных кадров на целевом устройстве также минимизирует время восстановления поврежденных кадров. Как только устройство назначения получит маркер EOF как «недействительный», может начаться восстановление поврежденного кадра. При использовании режима сохранения и пересылки поврежденный кадр отбрасывается на коммутаторе, вызывая тайм-аут SCSI и повторную попытку SCSI для восстановления, что может привести к задержкам в десятки секунд. [ нужна ссылка ]
Использование в банкомате
[ редактировать ]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. При более высоких скоростях это становится меньшей проблемой, поскольку задержка пакетов стала намного меньше. [ нужна ссылка ]
Использование в InfiniBand
[ редактировать ]Сквозная коммутация очень популярна в сетях InfiniBand , поскольку они часто развертываются в средах, где задержка является основной проблемой, например в кластерах суперкомпьютеров . [ нужна ссылка ]
Использование в SMTP
[ редактировать ]Близким понятием является предложенный [8] агентом Exim передачи почты . При работе в качестве пересылки можно установить дальнейшее соединение с пунктом назначения, в то время как исходное соединение все еще открыто. Это позволяет целевому MTA уведомлять исходный MTA об отклонении данных (например, из-за сканирования контента) в рамках SMTP-соединения, а не традиционное сообщение о возврате, необходимое для более обычной операции промежуточного хранения. . [ нужна ссылка ]
Использование в биткойнах
[ редактировать ]Сквозное переключение было применено для снижения задержки блочного реле в Биткойне . [9] Низкая задержка имеет решающее значение для майнеров биткойнов, поскольку позволяет снизить скорость потери их блоков.
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б с д Циско. https://www.cisco.com/c/en/us/products/colternal/switches/nexus-5020-switch/white_paper_c11-465436.html «Проходная коммутация Ethernet с промежуточным хранением и промежуточным хранением для сред с малой задержкой» "].
- ^ Стефан Хаас. «Стандарт IEEE 1355: разработки, характеристики и применение в физике высоких энергий» . 1998. п. 59.
- ^ Патрик Джеффре; Торстен Хефлер. «Стратегии адаптивной маршрутизации для современных высокопроизводительных сетей» . ISBN 978-0-7695-3380-3 . 2008. п. 2.
- ^ «Cisco приобретает Kalpana, ведущую компанию по коммутации Ethernet» . Cisco Systems, Inc. Архивировано из оригинала 7 февраля 2010 г.
- ^ «Сквозная коммутация Ethernet с промежуточным хранением и промежуточным хранением для сред с малой задержкой» . Циско . Проверено 10 ноября 2011 г.
- ^ «Коммутаторы: что такое режимы переадресации и как они работают?» . Архивировано из оригинала 19 апреля 2014 г. Проверено 13 августа 2011 г.
- ^ «Переключение — сохранение и пересылка, сквозное соединение и отсутствие фрагментов» . Архивировано из оригинала 11 ноября 2013 г. Проверено 11 ноября 2013 г.
- ^ «Спецификация агента передачи почты Exim» . Проверено 24 января 2015 г.
- ^ «Сеть Соколов» . Проверено 27 июня 2016 г.
Внешние ссылки
[ редактировать ]- «Сквозная коммутация Ethernet с промежуточным хранением и промежуточным хранением для сред с малой задержкой» . Сиско Системы . Проверено 8 марта 2014 г.