淺談一種基于無損以太網的流量控制機制論文
淺談一種基于無損以太網的流量控制機制論文
以太網(Ethernet)指的是由Xerox公司創建并由Xerox、Intel和DEC公司聯合開發的基帶局域網規范，是當今現有局域網采用的最通用的通信協議標準。以太網絡使用CSMA/CD(載波監聽多路訪問及沖突檢測)技術，并以10M/S的速率運行在多種類型的電纜上。以太網與IEEE802.3系列標準相類似。以下是學習啦小編今天為大家精心準備的：淺談一種基于無損以太網的流量控制機制相關論文。內容僅供參考，歡迎閱讀!
淺談一種基于無損以太網的流量控制機制全文如下：
一、引言
伴隨著云計算及云存儲業務的需求增長，數據中心網絡技術得到了快速發展，為用戶提供了一種高效、可靠的數據傳輸解決方案，實現了數據中心網絡帶寬增加、無丟包傳輸等要求。在數據中心網絡中存在三種網絡模型，分別為SAN網絡、LAN 網絡和IPC 網絡，不同的網絡模型對流量性能提出了不同的標準，SAN 網絡要求數據無丟包傳輸，LAN 網絡提供盡力而為的服務，IPC 網絡則提出低延遲標準。在數據中心網絡中，LAN 網絡盡力而為的機制不足以支撐SAN 網絡無丟包傳輸，因此對數據中心以太網技術提出了更高的鏈路流量控制標準。本文在IEEE 802.1 Qbb 標準基礎上，設計了一種適合數據中心以太網的鏈路流量控制解決方案。
二、基于優先級的流控(PFC)機制標準
PFC 是由IEEE 802.1 Qbb 協議標準針對無損以太網絡提出的，它類似于802.3 X 標準中的PAUSE 機制，通過反饋機制對鏈路中的每個優先級業務進行單獨流量控制，優點是全雙工、反應快，能快速解決鏈路擁塞問題。
二層交換網絡以太網鏈路通過反饋與響應
機制完成流量的管理。反饋機制表現在：鏈路6 接收隊列所示，當本地設備接收隊列超過一定門限閾值時，則會產生pause 請求告知對方暫停發幀，當接收隊列低于一定門限時，接收端會產生pause 取消請求信號告知對方設備正常發幀。反饋響應機制表現在，當遠端設備因轉發延遲造成緩存溢出時，本端設備會暫停發幀，直到對方具備緩存能力后，才會通知本地設備繼續發幀。通過這樣一個反饋與響應機制，完成雙方設備鏈路的流量管理。PFC 幀支持分級服務，對不同優先級的數據幀進行單獨PAUSE 控制，優先級為6 的接收隊列將滿，則將會對優先級鏈路為6 的數據源實施暫停請求，而其他服務隊列完全不受影響。
三、基于優先級流控(PFC)的設計
優先級流控機制的設計包括接收和發送方向PFC 幀的響應與處理。
在接收方向上，功能設計分為兩部分：一是本端設備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 發送模塊;二是根據本端接收隊列緩存情況產生16bit 數據請求信號傳遞給MAC_TX 模塊，控制對端設備數據的發送，請求信號每兩bit 對應一個Class 服務，如16’h0001 代表請求對端優先級1 的鏈路暫停發幀，如16’h0002 則請求對端設備優先級1 的鏈路繼續發幀。
在發送方向上，功能設計如下：發送端根據接收端提取的定時信息time(n)和優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，每個定時單位時間相當于512bit 數據傳輸時間，每傳輸512bit 數據后timer_cnt 進行減一操作，直到timer_cnt 為0 時允許本端設備此優先級鏈路發幀，否則暫停本優先級鏈路數據發送。
四、優先級流控(PFC)設計的仿真
通過Modelism 仿真平臺對設計進行功能驗證。主要驗證內容如下：在接收方向上驗證接收端是否會根據本地接收隊列的緩存情況向發送端PFC 產生模塊發送正確的請求信號。在發送方向上驗證發送端是否能夠響應接收方向上傳遞的暫停時間因子來調度本地設備幀的發送。
當接收隊列達到一定門限即wrusedw 達到12’09e 后，fifo_ovfl 信號拉高，接收端PFC 請求模塊發出16’h0040 請求信號傳遞給MAC_TX 模塊，發送端根據此請求信號構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 流控是基于優先級設計的，本仿真針對于優先級為4 的鏈路進行暫停控制，根據接收方向提取的定時信息timer4 將發送端定時器fip_timer 更新為16’h0011，發送端同時使能fip_cnt_en 控制fip_cnt 的增減，當 fip_cnt 增到3’d7后fip_timer 減1，當fip_timer 定時信息不為0 時，優先級鏈路4 的數據幀被暫停發送，調度指針變為3’h4，此時發送其他鏈路數據幀，直到fip_timer 定時信息為0 時，才會重新授權優先級指針fifo_rden 為 3’h2，允許優先級鏈路4 上的數據發送。
根據modelism 仿真結果證明，MAC 層的MAC_RX 和MAC_TX 能夠通過PFC 機制的反饋與響應完成鏈路流量的調節，避免了鏈路的擁擠，保證了鏈路數據的無損傳輸。
五、結束語
本文根據802.1Qbb 標準在MAC 層實現了優先級流控機制的設計，并對該設計進行了Modelism 功能仿真，驗證了優先級流控機制作為一種無損以太網流控技術，能夠根據鏈路擁塞情況做出快速反應，解決鏈路流量擁擠問題，避免數據丟包問題發生。本設計可應用于無損以太網MAC 層中，同時為后續聯合QCN 算法共同解決流量問題做了鋪墊。
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