第二部分第二代網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)(完整版)
【正文】 容可尋址存儲(chǔ)器 CAM：目前絕大多數(shù)的查找引擎是基于 CAM實(shí)現(xiàn)的。(type==0x0800)) Declare the packet matches the classification。(protocol==6)amp。 數(shù)據(jù)流水線 ? 由一系列硬件 stage組成的硬件體系結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)包經(jīng)過每一級(jí)時(shí)被執(zhí)行一種操作。 ? 細(xì)粒度并行對(duì)包處理來說優(yōu)勢(shì)不明顯 ? 包處理功能很少能被細(xì)粒度優(yōu)化的 ? 程序必須花時(shí)間建立并行指令 ? 細(xì)粒度并行僅能改善 CPU性能，而多數(shù)情況下訪存或 I/O是瓶頸 對(duì)稱粗粒度并行（ SMP） ? 在一個(gè)計(jì)算機(jī)上匯集一組相同的 CPU，系統(tǒng)資源被所有CPU共享，工作負(fù)載被均勻分配到所有可用的 CPU上。因此， CPU的執(zhí)行速度必須在 195Mips~390Mips之間。 ? 端口速率：在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口上數(shù)據(jù)進(jìn)入或離開的速度。 ? 數(shù)據(jù)速率和包速率： ? 數(shù)據(jù)速率：?jiǎn)挝粸楸忍?/秒。 ? 許多商用的 CPU可以有超過 400Mips的執(zhí)行速度，因此 軟件路由器可以連接大約兩個(gè) 10Mbps以太網(wǎng)。 ? 典型的設(shè)計(jì)：每個(gè) CPU處理一個(gè)包，或者每個(gè) CPU執(zhí)行一個(gè)協(xié)議。 ? 優(yōu)點(diǎn)： ? 適合于多種協(xié)議處理任務(wù) ? 每一級(jí)可以做得很簡(jiǎn)單，運(yùn)行得很快 ? 所有級(jí)可以同時(shí)運(yùn)行 4. 總結(jié) ? 傳統(tǒng)的基于軟件的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)已經(jīng)不能適應(yīng)高速網(wǎng)絡(luò)的需要 ? 高速網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)需要特殊的硬件支持 ? 可能的硬件體系結(jié)構(gòu)包括： ? 多處理器系統(tǒng) ? ASIC協(xié)處理器 ? 智能 NIC ? 數(shù)據(jù)流水線 主要內(nèi)容 ? 用于協(xié)議處理的硬件體系結(jié)構(gòu) ? 分類和轉(zhuǎn)發(fā) ? 交換結(jié)構(gòu) 1. 解多路復(fù)用的局限性 ? 解多路復(fù)用： ? 與分層協(xié)議一起使用，數(shù)據(jù)包穿過協(xié)議棧時(shí)每次前進(jìn)一層。amp。 Else Declare the packet does not match the classification。 Content Addressable Memory ? 一種支持快速查找的特殊存儲(chǔ)器，與普通存儲(chǔ)器的實(shí)現(xiàn)機(jī)制完全不同。 ? 路由 cache比路由表小很多，而且采用索引查找，查找速度快。 ? 系統(tǒng)的集合數(shù)據(jù)速率及集合包速對(duì)內(nèi)部互連機(jī)制（也稱背板）的要求：必須有足夠的帶寬傳輸進(jìn)入系統(tǒng)的所有包。 ? 比全連接結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì) ? 缺點(diǎn)： ? 要求 N M個(gè)部件，代價(jià)要比其它的一些設(shè)計(jì)高。 ? 使用一個(gè)控制器硬件在端口之間傳輸控制信息。 ? 該結(jié)構(gòu)僅適合小容量的系統(tǒng)。 Banyan結(jié)構(gòu) 2輸入 Banyan交換單元 ? 每個(gè)交換單元有兩個(gè)輸入端口。 第二代網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) ? 對(duì)第一代網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)所做的擴(kuò)展： ? 把更多的協(xié)議處理功能（特別是包的分類和轉(zhuǎn)發(fā)）轉(zhuǎn)移到了智能NIC上，大大減輕了 CPU的負(fù)擔(dān)。 ? 與第一代網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)相比，可以支持更多的網(wǎng)絡(luò)接口和更高的端口速率。 ? 交換單元根據(jù)包中目的端口標(biāo)號(hào)的某一位選擇輸出端口。 ? 多級(jí)結(jié)構(gòu)：交換單元按照層次組織（一層稱為一級(jí)），數(shù)據(jù)包從輸入端口到輸出端口要經(jīng)過多個(gè)層次的交換單元。 ? 輸入端口將一個(gè)包放入內(nèi)存后，接口硬件通過控制器發(fā)送一個(gè)消息，通知輸出端口數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好，消息中給出包在內(nèi)存中的存放地址。 ? 端口使用總線硬件將數(shù)據(jù)包傳輸?shù)搅硪粋€(gè)端口 ? 總線協(xié)議防止多個(gè)端口同時(shí)傳輸 總線操作的粒度 ? 包粒度： ? 端口一次發(fā)送一個(gè)完整的包 ? 操作和硬件均簡(jiǎn)單，但增加了包的延遲 ? 數(shù)據(jù)塊粒度： ? 包被劃分成較小的數(shù)據(jù)塊，每個(gè)發(fā)送端每次發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)塊； ? 避免了長(zhǎng)延遲，多個(gè)傳輸可以并行進(jìn)行；但增加了從一個(gè)發(fā)送者切換到另一個(gè)發(fā)送者的開銷 ? 信元粒度： ? 傳輸長(zhǎng)度等于網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)單元的長(zhǎng)度； ? 類似于數(shù)據(jù)塊粒度，但特別針對(duì)特殊協(xié)議而優(yōu)化了 總線協(xié)議 ? 一般采用時(shí)分多路復(fù)用的方法，將使用總線的時(shí)間片分配給各個(gè)輸入端口。 交換結(jié)構(gòu)的概念（續(xù)） ? 用于網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的交換結(jié)構(gòu)需要優(yōu)化以下特性： ? 可提供在 CPU和智能 I/O端口之間的連接 ? 支持單 播、多播和廣播包的傳輸 ? 可擴(kuò)展支持任意
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