淺談一種基于無(wú)損以太網(wǎng)的流量控制機(jī)制論文
淺談一種基于無(wú)損以太網(wǎng)的流量控制機(jī)制論文
以太網(wǎng)(Ethernet)指的是由Xerox公司創(chuàng)建并由Xerox、Intel和DEC公司聯(lián)合開(kāi)發(fā)的基帶局域網(wǎng)規(guī)范，是當(dāng)今現(xiàn)有局域網(wǎng)采用的最通用的通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。以太網(wǎng)絡(luò)使用CSMA/CD(載波監(jiān)聽(tīng)多路訪問(wèn)及沖突檢測(cè))技術(shù)，并以10M/S的速率運(yùn)行在多種類型的電纜上。以太網(wǎng)與IEEE802.3系列標(biāo)準(zhǔn)相類似。以下是學(xué)習(xí)啦小編今天為大家精心準(zhǔn)備的：淺談一種基于無(wú)損以太網(wǎng)的流量控制機(jī)制相關(guān)論文。內(nèi)容僅供參考，歡迎閱讀!
淺談一種基于無(wú)損以太網(wǎng)的流量控制機(jī)制全文如下：
一、引言
伴隨著云計(jì)算及云存儲(chǔ)業(yè)務(wù)的需求增長(zhǎng)，數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)技術(shù)得到了快速發(fā)展，為用戶提供了一種高效、可靠的數(shù)據(jù)傳輸解決方案，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)帶寬增加、無(wú)丟包傳輸?shù)纫?。在?shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)中存在三種網(wǎng)絡(luò)模型，分別為SAN網(wǎng)絡(luò)、LAN 網(wǎng)絡(luò)和IPC 網(wǎng)絡(luò)，不同的網(wǎng)絡(luò)模型對(duì)流量性能提出了不同的標(biāo)準(zhǔn)，SAN 網(wǎng)絡(luò)要求數(shù)據(jù)無(wú)丟包傳輸，LAN 網(wǎng)絡(luò)提供盡力而為的服務(wù)，IPC 網(wǎng)絡(luò)則提出低延遲標(biāo)準(zhǔn)。在數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)中，LAN 網(wǎng)絡(luò)盡力而為的機(jī)制不足以支撐SAN 網(wǎng)絡(luò)無(wú)丟包傳輸，因此對(duì)數(shù)據(jù)中心以太網(wǎng)技術(shù)提出了更高的鏈路流量控制標(biāo)準(zhǔn)。本文在IEEE 802.1 Qbb 標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一種適合數(shù)據(jù)中心以太網(wǎng)的鏈路流量控制解決方案。
二、基于優(yōu)先級(jí)的流控(PFC)機(jī)制標(biāo)準(zhǔn)
PFC 是由IEEE 802.1 Qbb 協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)針對(duì)無(wú)損以太網(wǎng)絡(luò)提出的，它類似于802.3 X 標(biāo)準(zhǔn)中的PAUSE 機(jī)制，通過(guò)反饋機(jī)制對(duì)鏈路中的每個(gè)優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)進(jìn)行單獨(dú)流量控制，優(yōu)點(diǎn)是全雙工、反應(yīng)快，能快速解決鏈路擁塞問(wèn)題。
二層交換網(wǎng)絡(luò)以太網(wǎng)鏈路通過(guò)反饋與響應(yīng)
機(jī)制完成流量的管理。反饋機(jī)制表現(xiàn)在：鏈路6 接收隊(duì)列所示，當(dāng)本地設(shè)備接收隊(duì)列超過(guò)一定門限閾值時(shí)，則會(huì)產(chǎn)生pause 請(qǐng)求告知對(duì)方暫停發(fā)幀，當(dāng)接收隊(duì)列低于一定門限時(shí)，接收端會(huì)產(chǎn)生pause 取消請(qǐng)求信號(hào)告知對(duì)方設(shè)備正常發(fā)幀。反饋?lái)憫?yīng)機(jī)制表現(xiàn)在，當(dāng)遠(yuǎn)端設(shè)備因轉(zhuǎn)發(fā)延遲造成緩存溢出時(shí)，本端設(shè)備會(huì)暫停發(fā)幀，直到對(duì)方具備緩存能力后，才會(huì)通知本地設(shè)備繼續(xù)發(fā)幀。通過(guò)這樣一個(gè)反饋與響應(yīng)機(jī)制，完成雙方設(shè)備鏈路的流量管理。PFC 幀支持分級(jí)服務(wù)，對(duì)不同優(yōu)先級(jí)的數(shù)據(jù)幀進(jìn)行單獨(dú)PAUSE 控制，優(yōu)先級(jí)為6 的接收隊(duì)列將滿，則將會(huì)對(duì)優(yōu)先級(jí)鏈路為6 的數(shù)據(jù)源實(shí)施暫停請(qǐng)求，而其他服務(wù)隊(duì)列完全不受影響。
三、基于優(yōu)先級(jí)流控(PFC)的設(shè)計(jì)
優(yōu)先級(jí)流控機(jī)制的設(shè)計(jì)包括接收和發(fā)送方向PFC 幀的響應(yīng)與處理。
在接收方向上，功能設(shè)計(jì)分為兩部分：一是本端設(shè)備MAC_RX 接收端在解析模塊提取 PFC 報(bào)文格式中Class-Enable Vector 和Time(n) 傳遞給MAC_TX 發(fā)送模塊;二是根據(jù)本端接收隊(duì)列緩存情況產(chǎn)生16bit 數(shù)據(jù)請(qǐng)求信號(hào)傳遞給MAC_TX 模塊，控制對(duì)端設(shè)備數(shù)據(jù)的發(fā)送，請(qǐng)求信號(hào)每?jī)蒪it 對(duì)應(yīng)一個(gè)Class 服務(wù)，如16’h0001 代表請(qǐng)求對(duì)端優(yōu)先級(jí)1 的鏈路暫停發(fā)幀，如16’h0002 則請(qǐng)求對(duì)端設(shè)備優(yōu)先級(jí)1 的鏈路繼續(xù)發(fā)幀。
在發(fā)送方向上，功能設(shè)計(jì)如下：發(fā)送端根據(jù)接收端提取的定時(shí)信息time(n)和優(yōu)先級(jí)向量更新本地定時(shí)器timer_cnt，time(n)中的值是定時(shí)單位時(shí)間個(gè)數(shù)，每個(gè)定時(shí)單位時(shí)間相當(dāng)于512bit 數(shù)據(jù)傳輸時(shí)間，每傳輸512bit 數(shù)據(jù)后timer_cnt 進(jìn)行減一操作，直到timer_cnt 為0 時(shí)允許本端設(shè)備此優(yōu)先級(jí)鏈路發(fā)幀，否則暫停本優(yōu)先級(jí)鏈路數(shù)據(jù)發(fā)送。
四、優(yōu)先級(jí)流控(PFC)設(shè)計(jì)的仿真
通過(guò)Modelism 仿真平臺(tái)對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行功能驗(yàn)證。主要驗(yàn)證內(nèi)容如下：在接收方向上驗(yàn)證接收端是否會(huì)根據(jù)本地接收隊(duì)列的緩存情況向發(fā)送端PFC 產(chǎn)生模塊發(fā)送正確的請(qǐng)求信號(hào)。在發(fā)送方向上驗(yàn)證發(fā)送端是否能夠響應(yīng)接收方向上傳遞的暫停時(shí)間因子來(lái)調(diào)度本地設(shè)備幀的發(fā)送。
當(dāng)接收隊(duì)列達(dá)到一定門限即wrusedw 達(dá)到12’09e 后，fifo_ovfl 信號(hào)拉高，接收端PFC 請(qǐng)求模塊發(fā)出16’h0040 請(qǐng)求信號(hào)傳遞給MAC_TX 模塊，發(fā)送端根據(jù)此請(qǐng)求信號(hào)構(gòu)建了如圖中所示定時(shí)信息為16’hffff 的PFC 幀，并在鏈路上檢測(cè)到此PFC 幀。
PFC 流控是基于優(yōu)先級(jí)設(shè)計(jì)的，本仿真針對(duì)于優(yōu)先級(jí)為4 的鏈路進(jìn)行暫停控制，根據(jù)接收方向提取的定時(shí)信息timer4 將發(fā)送端定時(shí)器fip_timer 更新為16’h0011，發(fā)送端同時(shí)使能fip_cnt_en 控制fip_cnt 的增減，當(dāng) fip_cnt 增到3’d7后fip_timer 減1，當(dāng)fip_timer 定時(shí)信息不為0 時(shí)，優(yōu)先級(jí)鏈路4 的數(shù)據(jù)幀被暫停發(fā)送，調(diào)度指針變?yōu)?’h4，此時(shí)發(fā)送其他鏈路數(shù)據(jù)幀，直到fip_timer 定時(shí)信息為0 時(shí)，才會(huì)重新授權(quán)優(yōu)先級(jí)指針fifo_rden 為 3’h2，允許優(yōu)先級(jí)鏈路4 上的數(shù)據(jù)發(fā)送。
根據(jù)modelism 仿真結(jié)果證明，MAC 層的MAC_RX 和MAC_TX 能夠通過(guò)PFC 機(jī)制的反饋與響應(yīng)完成鏈路流量的調(diào)節(jié)，避免了鏈路的擁擠，保證了鏈路數(shù)據(jù)的無(wú)損傳輸。
五、結(jié)束語(yǔ)
本文根據(jù)802.1Qbb 標(biāo)準(zhǔn)在MAC 層實(shí)現(xiàn)了優(yōu)先級(jí)流控機(jī)制的設(shè)計(jì)，并對(duì)該設(shè)計(jì)進(jìn)行了Modelism 功能仿真，驗(yàn)證了優(yōu)先級(jí)流控機(jī)制作為一種無(wú)損以太網(wǎng)流控技術(shù)，能夠根據(jù)鏈路擁塞情況做出快速反應(yīng)，解決鏈路流量擁擠問(wèn)題，避免數(shù)據(jù)丟包問(wèn)題發(fā)生。本設(shè)計(jì)可應(yīng)用于無(wú)損以太網(wǎng)MAC 層中，同時(shí)為后續(xù)聯(lián)合QCN 算法共同解決流量問(wèn)題做了鋪墊。
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