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 сразу после определения адреса назначения и исходящего интерфейса. По сравнению с сохранением и пересылкой этот метод уменьшает задержку через коммутатор и полагается на устройства назначения для обработки ошибок. Чистая сквозная коммутация возможна только тогда, когда скорость исходящего интерфейса по крайней мере равна или выше скорости входящего интерфейса.
Адаптивная коммутация динамически выбирает между режимами сквозного обмена и хранения и пересылки в зависимости от текущих условий сети.
Сквозное переключение тесно связано с переключением через червоточину . [2] [3]
При использовании сквозной коммутации в Ethernet коммутатор не может проверить целостность входящего кадра перед его пересылкой.
Технология была разработана компанией Kalpana , которая представила первый коммутатор Ethernet . [4]
Основным преимуществом коммутаторов Cut-to- Switch Ethernet по сравнению с коммутаторами Store-and-Forward Ethernet является меньшая задержка. [1] Коммутаторы Cut-to-Switch Ethernet могут поддерживать задержку сквозной сети около десяти микросекунд. Задержки сквозных приложений менее 3 микросекунд требуют специализированного оборудования, такого как InfiniBand . [1]
Сквозной коммутатор будет пересылать поврежденные кадры, тогда как коммутатор с сохранением и пересылкой будет их отбрасывать. [5] Без фрагментовявляется разновидностью коммутации cut-through, которая частично решает эту проблему, гарантируя, что фрагменты коллизий не будут пересылаться. 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 порту источника. [6]
Теория здесь заключается в том, что кадры, поврежденные коллизиями, часто короче минимально допустимого размера кадра Ethernet в 64 байта. При использовании буфера без фрагментов первые 64 байта каждого кадра обновляют исходный MAC-адрес и порт, если необходимо, предоставляют целевой MAC-адрес и позволяют пересылать кадр. Если кадр меньше 64 байт, он отбрасывается. Кадры, которые меньше 64 байт, называются рантами; вот почему коммутация без фрагментов иногда называется коммутацией «рант-без». Поскольку коммутатор буферизует только 64 байта каждого кадра, режим без фрагментов является более быстрым, чем режим хранения и пересылки, но все еще существует риск пересылки плохих 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 низкой задержкой, необходимой для трафика SCSI. Brocade реализует сквозную коммутацию в своих Fibre Channel ASIC с 1990-х годов и была реализована в десятках миллионов портов в производственных SAN по всему миру. Ошибки CRC обнаруживаются в сквозном коммутаторе и обозначаются маркировкой поврежденного поля EOF кадра как «недействительного». Устройства назначения (хост или хранилище) видят недействительный EOF и отбрасывают кадр перед отправкой его в приложение или LUN. Отбрасывание поврежденных кадров устройством назначения является 100% надежным методом обработки ошибок и предписано стандартами Fibre Channel, разработанными Техническим комитетом T11 . Отбрасывание поврежденных кадров на устройстве назначения также минимизирует время восстановления плохих кадров. Как только устройство назначения получает маркер EOF как «недействительный», может начаться восстановление поврежденного кадра. При использовании функции сохранения и пересылки поврежденный кадр отбрасывается на коммутаторе, что приводит к тайм-ауту SCSI и повторной попытке SCSI для восстановления, что может привести к задержкам в десятки секунд. [ необходима 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. С более скоростными соединениями это стало меньшей проблемой, поскольку задержка пакетов стала намного меньше. [ необходима цитата ]
Сквозная коммутация очень популярна в сетях InfiniBand , поскольку они часто развертываются в средах, где задержка является первостепенной проблемой, например, в кластерах суперкомпьютеров . [ необходима цитата ]
Близкую концепцию предлагает [8] почтовая служба Exim mail transfer agent . При работе в качестве пересылки соединение onward может быть установлено к месту назначения, пока исходное соединение все еще открыто. Это позволяет целевому MTA уведомлять исходный MTA об отклонении по времени данных (например, из-за сканирования контента) в рамках SMTP-соединения, а не традиционном сообщении об отказе, необходимом для более обычной операции store-and-forward. [ необходима цитата ]
Сквозное переключение было применено для снижения задержки ретрансляции блоков в Bitcoin . [9] Низкая задержка имеет решающее значение для майнеров Bitcoin, поскольку позволяет снизить скорость, с которой их блоки становятся бесхозными.