以太网交换芯片资料

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1、以太网交换芯片本文以broadcom56504/56300交换芯片为重点,介绍一下交换芯片的工作原理。1、交换芯片架构交换芯片由GE/XE接口(MAC/PHY)模块、CPU接口模块、输入输出匹配/修改模块、MMU模块、L2转发模块、L3转发模块、安全模块、流分类模块等模块组成,其结构如图1所示:图1交换芯片的组成56504包含24个GE端口,4个10G端口,10G端口既可以用于堆叠,也可以用于上联/级联。56504交换芯片与CPU的接口称为CMIC接口。交换芯片与CPU通过PCI总线连接。其他类型交换芯片与CPU的接口可以是:SPI+MII、I2C+MII、系

2、统总线+MII、SMI+MII等。交换芯片的包处理流程,如图2所示:图2交换芯片的包处理流程简图包由端口进入交换芯片之后,首先进行包头字段匹配,为流分类做准备;然后经过一个安全引擎进行包过滤;符合安全的包进行L2交换或者L3路由,并经过流分类处理器对匹配的包做相关动作(比如丢弃、限速、修改VLAN等);对于可以转发的包根据802.1P或DSCP放到不同队列的buffer中,调度器根据优先级或者WRR等算法进行队列调度,在端口发出该包之前执行流分类修改动作,最终从相应端口发送出去。2、L2转发流程2.1L2转发原理对于交换芯片来说,L2转发是一个最基本的功能。L

3、2功能主要包括ingress过滤、MAC学习和老化、根据MAC+VLAN转发、广播与洪泛、生成树控制等基本功能。L2转发的具体流程如图3所示:从端口进入交换芯片的包首先检查TAG,对于tagged包,判断是否是802.1p的包,(802.1p的包vid为0),对于untagged的包和802.1p的包,根据系统配置加上tag(这些配置包括:基于MAC的vlan、基于子网的vlan、基于协议的vlan和基于端口的vlan)。经过这一步以后,到交换芯片内部的包都变成802.1Q的tagged包了(vid为1-4094,4095保留),如果设置了ingress过滤,

4、就会检查本端口是否在该vid对应的VLAN中,对于本端口不在该vid对应的VLAN中的包就丢弃。对于没有设置ingress过滤,或者设置ingress过滤但本端口在该vid对应的VLAN中的包进行STP端口状态检查,对于BPDU以外的包,只有端口处于forwarding状态,才允许包进入。然后进行原MAC地址检查,以原MAC+VID的哈希为索引查找L2TABLE,如果没有找到,就把这个表项(原MAC+VID)以及对应的端口写到L2TABLE中,这个过程称为MAC地址学习。当然地址学习的方法有很多种,可以是硬件学习,也可以是软件学习,可以根据PORT表中的CMI

5、字段的配置来进行。图3L2转发流程下一步进行目的MAC地址检查:目的MAC地址为广播地址(0xffffffff)的包,在vlan内广播出去;目的MAC地址为组播地址的包,进行组播流程的处理;对于单播包,查找L2TABLE,如果没有找到,就在vlan内进行洪泛;如果找到,检查表项中的L3bit是否设置,如果设置了L3bit,就进行L3流程的转发;否则就转发到L2TABLE表项中的端口去,在egress方向,也有egress过滤设置(默认是使能的),如果egress端口不在vlan中也是不能转发的。至此,L2转发流程完成了。与地址学习相反的过程是地址老化。地址老化

6、的机制是:ASIC内部有个定时器,称为agetimer,命令行可以对这个寄存器进行设置,每次查找L2TABLE时(包括原地址查找和目的地址查找,可以配置),如果命中,就会设置hit标志。当老化时间到后,ASIC把hit标志清除,当下一个老化时间到后,ASIC把hit为0的地址设置为无效,这就是为什么实际地址老化的时间为1~2倍agingTime的原因。2.2L2转发相关的表项2.2.1port表图4port表Port表是一个非常重要的表,有很多与端口相关的控制都在这里设置。每个端口对应一个表项,按端口号进行索引。下面介绍一下重要的设置:1)PVID:设置POR

7、T_VID2)缺省优先级:设置PORT_PRI3)流分类使能:设置FILTER_ENABLE4)VLAN转换使能:设置VT_ENABLE和VT_MISS_DROP5)Ingress过滤使能:设置EN_IFILTER6)信任COS还是信任DSCP:对于IPV4:TRUST_DSCP_V4=0:信任COS;TRUST_DSCP_V4=1:信任DSCP,对于IPV6:同样设置TRUST_DSCP_V6。7)Ingress方向mirror使能:设置MIRROR8)MAC地址学习方式:设置CML9)IP组播是否使用VLAN信息:设置IPMC_DO_VLAN10)L3转发

8、使能:设置V4L3_ENABLE和V6

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