淺談一種基于無損以太網(wǎng)的流量控制機(jī)制論文
淺談一種基于無損以太網(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)聽多路訪問及沖突檢測)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
伴隨著云計算及云存儲業(yè)務(wù)的需求增長，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)無丟包傳輸，因此對數(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)針對無損以太網(wǎng)絡(luò)提出的，它類似于802.3 X 標(biāo)準(zhǔn)中的PAUSE 機(jī)制，通過反饋機(jī)制對鏈路中的每個優(yōu)先級業(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題。
二層交換網(wǎng)絡(luò)以太網(wǎng)鏈路通過反饋與響應(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)列超過一定門限閾值時，則會產(chǎn)生pause 請求告知對方暫停發(fā)幀，當(dāng)接收隊(duì)列低于一定門限時，接收端會產(chǎn)生pause 取消請求信號告知對方設(shè)備正常發(fā)幀。反饋響應(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，本端設(shè)備會暫停發(fā)幀，直到對方具備緩存能力后，才會通知本地設(shè)備繼續(xù)發(fā)幀。通過這樣一個反饋與響應(yīng)機(jī)制，完成雙方設(shè)備鏈路的流量管理。PFC 幀支持分級服務(wù)，對不同優(yōu)先級的數(shù)據(jù)幀進(jìn)行單獨(dú)PAUSE 控制，優(yōu)先級為6 的接收隊(duì)列將滿，則將會對優(yōu)先級鏈路為6 的數(shù)據(jù)源實(shí)施暫停請求，而其他服務(wù)隊(duì)列完全不受影響。
三、基于優(yōu)先級流控(PFC)的設(shè)計
優(yōu)先級流控機(jī)制的設(shè)計包括接收和發(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)請求信號傳遞給MAC_TX 模塊，控制對端設(shè)備數(shù)據(jù)的發(fā)送，請求信號每兩bit 對應(yīng)一個Class 服務(wù)，如16’h0001 代表請求對端優(yōu)先級1 的鏈路暫停發(fā)幀，如16’h0002 則請求對端設(shè)備優(yōu)先級1 的鏈路繼續(xù)發(fā)幀。
在發(fā)送方向上，功能設(shè)計如下：發(fā)送端根據(jù)接收端提取的定時信息time(n)和優(yōu)先級向量更新本地定時器timer_cnt，time(n)中的值是定時單位時間個數(shù)，每個定時單位時間相當(dāng)于512bit 數(shù)據(jù)傳輸時間，每傳輸512bit 數(shù)據(jù)后timer_cnt 進(jìn)行減一操作，直到timer_cnt 為0 時允許本端設(shè)備此優(yōu)先級鏈路發(fā)幀，否則暫停本優(yōu)先級鏈路數(shù)據(jù)發(fā)送。
四、優(yōu)先級流控(PFC)設(shè)計的仿真
通過Modelism 仿真平臺對設(shè)計進(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)送正確的請求信號。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間因子來調(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 信號拉高，接收端PFC 請求模塊發(fā)出16’h0040 請求信號傳遞給MAC_TX 模塊，發(fā)送端根據(jù)此請求信號構(gòu)建了如圖中所示定時信息為16’hffff 的PFC 幀，并在鏈路上檢測到此PFC 幀。
PFC 流控是基于優(yōu)先級設(shè)計的，本仿真針對于優(yōu)先級為4 的鏈路進(jìn)行暫?？刂?，根據(jù)接收方向提取的定時信息timer4 將發(fā)送端定時器fip_timer 更新為16’h0011，發(fā)送端同時使能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 定時信息不為0 時，優(yōu)先級鏈路4 的數(shù)據(jù)幀被暫停發(fā)送，調(diào)度指針變?yōu)?’h4，此時發(fā)送其他鏈路數(shù)據(jù)幀，直到fip_timer 定時信息為0 時，才會重新授權(quán)優(yōu)先級指針fifo_rden 為 3’h2，允許優(yōu)先級鏈路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)的無損傳輸。
五、結(jié)束語
本文根據(jù)802.1Qbb 標(biāo)準(zhǔn)在MAC 層實(shí)現(xiàn)了優(yōu)先級流控機(jī)制的設(shè)計，并對該設(shè)計進(jìn)行了Modelism 功能仿真，驗(yàn)證了優(yōu)先級流控機(jī)制作為一種無損以太網(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題，避免數(shù)據(jù)丟包問題發(fā)生。本設(shè)計可應(yīng)用于無損以太網(wǎng)MAC 層中，同時為后續(xù)聯(lián)合QCN 算法共同解決流量問題做了鋪墊。
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