Сквозное переключение - Cut-through switching - Wikipedia

В компьютерная сеть, сквозное переключение, также называемый сквозное экспедирование[1] это метод для коммутация пакетов системы, в которых коммутатор начинает пересылку Рамка (или же пакет ) до того, как будет получен весь кадр, обычно сразу после обработки адреса назначения. В сравнении с хранить и пересылать, этот метод сокращает задержку через коммутатор и полагается на устройства назначения для обработки ошибок. Чистое сквозное переключение возможно только тогда, когда скорость исходящего интерфейса равна или превышает скорость входящего интерфейса.

Адаптивное переключение динамически выбирает между режимами прохождения и сохранения и пересылки в зависимости от текущих сетевых условий.

Сквозное переключение тесно связано с переключение червоточины.[2][3]

Использование в Ethernet

Когда сквозное переключение используется в Ethernet, поскольку последовательность проверки кадра появляется в конце Рамка, 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 Калпана, компания, которая представила первые Коммутатор Ethernet.[5]

Основное преимущество сквозного Коммутаторы Ethernet По сравнению с коммутаторами Ethernet с промежуточным хранением задержка меньше.[1]Сквозные коммутаторы Ethernet могут поддерживать сквозное соединение. сетевая задержка задержка около 10 микросекунд. Для сквозных задержек приложений менее 3 микросекунд требуется специальное оборудование, такое как InfiniBand.[1]

Без фрагментов представляет 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 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, считывает MAC-адрес назначения и пересылает кадр. Если кадр меньше 64 байтов, он отбрасывается. Кадры, размер которых меньше 64 байтов, называются рантами; Вот почему безфрагментное переключение иногда называют переключением без перебора. 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. CRC ошибки обнаруживаются в сквозном переключателе и указываются путем пометки поврежденного поля EOF кадра как «недопустимого». Целевые устройства (хост или хранилище) видят недопустимый EOF и отбрасывают кадр перед его отправкой в ​​приложение или LUN. Отбрасывание поврежденных кадров устройством назначения - это 100% надежный метод обработки ошибок, который требуется стандартами Fibre Channel, основанными на Технический комитет 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 использовании функции сохранения и пересылки 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 банкоматов поскольку граничные маршрутизаторы сети ATM могли использовать переключение ячеек через ядро ​​сети с низкой задержкой во всех точках. С более высокоскоростными каналами это стало меньшей проблемой, поскольку задержка пакетов стала намного меньше.

Использование в InfiniBand

Сквозное переключение очень популярно в InfiniBand сетей, поскольку они часто развертываются в средах, где задержка является основной проблемой, например суперкомпьютер кластеры.

Использование в SMTP

Предлагается тесно связанная концепция[8]посредством Exim агент по пересылке почты. При работе в качестве сервера пересылки прямое соединение может быть выполнено к месту назначения, пока исходное соединение все еще открыто. Это позволяет целевому MTA получать уведомление об отказе во время передачи данных (например, из-за сканирования содержимого) целевым MTA. внутри SMTP-соединения, а не традиционного возврат сообщения вызвано более обычной операцией с промежуточным хранением.

Использование в биткойнах

Была применена сквозная коммутация, чтобы уменьшить задержку блочного реле в Биткойн.[9] Низкая задержка критически важна для биткойн-майнеров, чтобы снизить скорость, с которой их блоки становятся сиротами.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б c d Cisco.https://www.cisco.com/c/en/us/products/collateral/switches/nexus-5020-switch/white_paper_c11-465436.html «Сквозная коммутация и коммутация Ethernet с промежуточным хранением для сред с малой задержкой»].
  2. ^ Стефан Хаас.«Стандарт IEEE 1355: разработки, характеристики и применение в физике высоких энергий».1998.p. 59.
  3. ^ Патрик Джеффрей; Торстен Хёфлер.«Стратегии адаптивной маршрутизации для современных высокопроизводительных сетей».ISBN  978-0-7695-3380-3.2008.стр. 2.
  4. ^ «Сквозная коммутация Ethernet и коммутация с промежуточным хранением для сред с малой задержкой». Cisco. Получено 2011-11-10.
  5. ^ «Cisco приобретает Kalpana, ведущую компанию по коммутации Ethernet». Cisco Systems, Inc. Архивировано с оригинал на 18.06.2010.
  6. ^ «Коммутаторы - что такое режимы пересылки и как они работают?». Архивировано из оригинал на 2014-04-19. Получено 2011-08-13.
  7. ^ «Переключение - сохранение и пересылка, сквозное копирование и отсутствие фрагментов». Архивировано из оригинал на 2013-11-11. Получено 2013-11-11.
  8. ^ "Спецификация агента передачи почты Exim". Получено 2015-01-24.
  9. ^ «Сеть соколов». Получено 2016-06-27.

внешняя ссылка