网络设备硬核技术内幕 交换机篇 3 从御剑术到冲灵剑法

2022-07-27 12:56:27 浏览数 (1)

上回提到,正如李逍遥学会了御剑术,可以同时操控数十甚至几百柄剑那样,交换机可以同时处理数十到数百个以太网接口的数据包转发。

显然,通用计算机的IO扩展能力无法扩展如此之多的网络接口,也无法实时处理如此多的数据包。工程师们开发了专用的芯片(ASIC, Application Specific Integrated Circuit)来实现以太网交换机的功能。

以太网交换机的ASIC,包括以下部分:

  1. 端口Serdes收发器:它负责将以太网数据包调制编码为高速串行信号,把接收到的高速串行型号解调解码为以太网数据包;
  2. MAC处理核:它负责载波侦听、读写缓冲器收发以太网数据包,检查数据包的合法性,处理流控帧等;
  3. 报文处理流水线:它负责查找MAC表等数据包处理功能;
  4. 报文缓冲区:交换机收到的报文在这个地方暂存,对于数据拥塞的情况,也可以临时暂存拥塞造成的滞留数据包,一定程度避免拥塞丢包;
  5. MAC地址表:它由一种叫做“内容寻址内存”(content addressable memory, CAM)的技术实现。CAM可以在O(1)的时间内,根据内容找到表项。

当交换机的端口收到数据包,MAC处理核会将数据包储存到缓冲区,随即,报文处理流水线根据数据包的目的MAC查找MAC地址表,如果发现了这条地址表,就将报文从地址表的出接口发送出去,并删除缓冲区中的这个数据包。否则,报文处理流水线会发出指令,让MAC处理核向每个端口发送这个数据包。

与此同时,报文处理流水线还会根据这个数据包的源MAC刷新MAC地址表,将源MAC与源端口关联。这样,就完成了MAC表项的学习过程。

这一切都是由专用的电路实现的。由于采用专用集成电路设计,每颗ASIC可以集成数十个MAC核及其收发Serdes。

交换机ASIC目前常见的供应商有Broadcom,Marvell,Microsemi,台湾擎发通讯、中国苏州盛科网络等。此外,还有一些交换机厂商自行研制交换机ASIC,但只有CISCO的UADP系列得到了市场的认可。这是后话。

却说那华山派弟子令狐冲掌握了基于ASIC的交换机技术后,发现掌握数十柄宝剑虽然畅快,但数量却受到ASIC限制。令狐冲与小师妹岳灵珊常一同修炼剑法,彼此心意相通已久,只是还没有捅破窗户纸。

有天,二人正于室外练剑,突然风雨大作,二人浑身被大雨淋透,为避雨急忙奔入山洞……

为了祖国的花朵,划掉。

有天,二人正于瀑布中玩耍,突然心有灵犀,异口同声曰:既然一人修炼御剑术,可御四十八飞剑(48*GE),如二人合体,可否御九十六剑?

二人遂找一无人之处,试图合体,但由于没有经验,不得其门而入……

二人先击掌而笑,已经给新的剑术起名曰“冲灵剑法”,突又抱头大哭。

御剑术只可御48柄飞剑,并无其他剑可供合体对接,这该如何是好?

单片交换机ASIC的资源是有限的。一般地,它只能实现24-48个以太网接口的交换。怎么样可以扩展到更多的以太网端口呢?

欲知令狐冲如何与岳灵珊合体练成冲灵剑法,请看下回分解——

0 人点赞