淺談一種基于無損以太網(wǎng)的流量控制機制論文
淺談一種基于無損以太網(wǎng)的流量控制機制論文
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，是當今現(xiàn)有局域網(wǎng)采用的最通用的通信協(xié)議標準。以太網(wǎng)絡使用CSMA/CD(載波監(jiān)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(wǎng)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(wǎng)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(wǎng)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(yè)務的需求增長，數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡技術得到了快速發(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，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡帶寬增加、無丟包傳輸?shù)纫?。在?shù)據(jù)中心網(wǎng)絡中存在三種網(wǎng)絡模型，分別為SAN網(wǎng)絡、LAN 網(wǎng)絡和IPC 網(wǎng)絡，不同的網(wǎng)絡模型對流量性能提出了不同的標準，SAN 網(wǎng)絡要求數(shù)據(jù)無丟包傳輸，LAN 網(wǎng)絡提供盡力而為的服務，IPC 網(wǎng)絡則提出低延遲標準。在數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡中，LAN 網(wǎng)絡盡力而為的機制不足以支撐SAN 網(wǎng)絡無丟包傳輸，因此對數(shù)據(jù)中心以太網(wǎng)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(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)機制標準
PFC 是由IEEE 802.1 Qbb 協(xié)議標準針對無損以太網(wǎng)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(yōu)先級業(yè)務進行單獨流量控制，優(yōu)點是全雙工、反應快，能快速解決鏈路擁塞問題。
二層交換網(wǎng)絡以太網(wǎng)鏈路通過反饋與響應
機制完成流量的管理。反饋機制表現(xiàn)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(fā)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(fā)幀。反饋響應機制表現(xiàn)在，當遠端設備因轉發(fā)延遲造成緩存溢出時，本端設備會暫停發(fā)幀，直到對方具備緩存能力后，才會通知本地設備繼續(xù)發(fā)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(yōu)先級的數(shù)據(jù)幀進行單獨PAUSE 控制，優(yōu)先級為6 的接收隊列將滿，則將會對優(yōu)先級鏈路為6 的數(shù)據(jù)源實施暫停請求，而其他服務隊列完全不受影響。
三、基于優(yōu)先級流控(PFC)的設計
優(yōu)先級流控機制的設計包括接收和發(fā)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(fā)送模塊;二是根據(jù)本端接收隊列緩存情況產生16bit 數(shù)據(jù)請求信號傳遞給MAC_TX 模塊，控制對端設備數(shù)據(jù)的發(fā)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(yōu)先級1 的鏈路暫停發(fā)幀，如16’h0002 則請求對端設備優(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于512bit 數(shù)據(jù)傳輸時間，每傳輸512bit 數(shù)據(jù)后timer_cnt 進行減一操作，直到timer_cnt 為0 時允許本端設備此優(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(jù)本地接收隊列的緩存情況向發(fā)送端PFC 產生模塊發(fā)送正確的請求信號。在發(fā)送方向上驗證發(fā)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(fā)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(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)先級設計的，本仿真針對于優(yōu)先級為4 的鏈路進行暫停控制，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 fip_cnt 增到3’d7后fip_timer 減1，當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(jié)，避免了鏈路的擁擠，保證了鏈路數(shù)據(jù)的無損傳輸。
五、結束語
本文根據(jù)802.1Qbb 標準在MAC 層實現(xiàn)了優(yōu)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(yōu)先級流控機制作為一種無損以太網(wǎng)流控技術，能夠根據(jù)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(shù)據(jù)丟包問題發(fā)生。本設計可應用于無損以太網(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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