В компьютерных сетях сквозная коммутация , также называемая сквозной пересылкой [1], представляет собой метод для систем коммутации пакетов , при котором коммутатор начинает пересылку кадра (или пакета ) до того, как весь кадр будет получен, обычно, как только определяется 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]
Когда в Ethernet используется сквозная коммутация, 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] Без фрагментовпредставляет собой 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 обновляются исходный MAC-адрес и порт, если необходимо, считываются MAC-адрес назначения и пересылаются 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 неверных кадров. [7]
Существуют определенные сценарии, которые заставляют сквозной коммутатор Ethernet буферизовать весь кадр, действуя как коммутатор Ethernet с промежуточным хранением для этого кадра:
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 сохранении и пересылке поврежденный кадр отбрасывается на коммутаторе, вызывая тайм-аут SCSI и повторную попытку SCSI для восстановления, что может привести к задержкам в десятки секунд. [ нужна цитата ]
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 использовании более высокоскоростных каналов эта проблема стала меньшей, поскольку задержка пакетов стала намного меньше. [ нужна цитата ]
Сквозная коммутация очень популярна в сетях InfiniBand , поскольку они часто развертываются в средах, где задержка является основной проблемой, например в кластерах суперкомпьютеров . [ нужна цитата ]
Близкую концепцию предлагает [8] агент передачи почты Exim . 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 об отклонении данных во времени (например, из-за сканирования контента) исходному MTA в рамках SMTP-соединения, а не традиционному сообщению о возврате, необходимому для более обычной операции промежуточного хранения. . [ нужна цитата ]
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 блоков их блоков.