Tofino 相关学习

Tofino 相关学习

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tofino的整体架构

• 左侧部分为入口MAC端口（ Ingress MAC ）、PCle 接口
• 右侧部分：
  • 一个TM（ Traffic Management ）：负责四个管道之间的流量调度和管理
  • 四个PISA架构的匹配-动作管道（Match-Action Pipeline），包括：
    • 入口匹配-操作管道
    • 公共包缓冲区
    • 出口匹配-操作管道

tofino支持的端口流量和整体资源情况（最大配置）

• 端口：
  • 32个端口组：每个端口组分别支持1x400G、2x200G、4x100G或8x50G/25G/10G和4x40G以太网
  • 每个端口：支持1x100G，2x50G，4x40/25/10/5/2.5/1G以太网用于CPU
  • 四道的 PCIe Gen2.0/3.0 用于管理附加数据包传输(4 x 8Gb服务器）
  • 12个 I²C Masters 用于设备的外部控制（QSFP等）
  • 12个 MDC/MDIO 对 用于设备的外部控制
• 管道：
  • 4个管道：每个包含20个阶段（stage）
  • 每个阶段：80页的1k个条目 x 128b RAMs 加上 24个块的512个条目 x 44b TCAMs
  • 每个管道：9组入口和出口解析器，以支持8个前面板端口组和第9个端口组，以支持PCIe、CPU eth端口和重定向/再循环
  • 每条管道有72个分组端口(MACs或PCIe或重定向/再循环）
  • 每条管道具有8 400/200/100/50/40/25/10 MAC（管道0支持CPU的附加包接口(1x100G、2x50G、4x25G、4x10G、1G MAC或32Gb/s PCIe端口）
• 共享缓冲区内存
  • 64MB 片上数据包缓冲区
  • 512k 输入组播表
• 数据包大小
  • 9k jumbo

Parser的组成及资源约束

• 组成：
  • 输入移位寄存器（ ISR：Input Shift Register）
  • 提取器（Match Field Extract）：用于从ISR中提取最多32位的匹配字段
  • TCAM：接收来自提取器的 32 位匹配字段和 SRAM 的8位当前“状态”，并进行并行匹配
  • SRAM：提供8位当前“状态”；以及若TCAM中存在匹配项，则在SRAM读取相应的数据，包括：
    • 下一个状态值
    • 转换控制：指定要从ISR中丢弃（移位）的字节数。这对应于刚刚解析的包头中的字节数。
    • 8位计数器：可以加载和减少计数器，以支持可变长度的报头
    • 匹配字段的选择：指定在下一个报头的何处查找匹配字段
    • 可能存在层栈的 推入/弹出 操作
    • 提取数据的输出字段：指定构成当前包头的字段位置，以及指定这些字段将在PHV中放置的位置信息
• 资源约束：
  • 单个解析器单元可以处理大约100 Gb/s的数据包，因此可连接到以下任何一个：
    • 4个10/25 Gb/s MAC
    • 2个40/50 Gb/s MAC
    • 以上两者的组合，最多4个通道/100 Gb/s MAC
  • 每个周期最多可以从注册的数据包将4个8位字段和4个32位字段的数据传输到PHV
  • TCAM为256×40位
  • 每个周期最多输出两个CLOT元组，其中单个数据包最多生成16个，每个CLOT的长度在1-64 B之间

PHV（数据包头矢量）的组成及资源约束

• 解析器/重组器PHV

  • 一个PHV总共包含224个字：6个48位字段、9个6个16位字段和64个32位字段

  • 有些词用于存储数据包元数据，如进入端口号、计算出的出口端口，可能还有优先级

    

• MAU管道PHV

  • 在MAU的PHV处理过程中，不是所有的PHV字段都需要匹配每个阶段，也不是所有的PHV在每个阶段都需要VLIW ALU操作，所以引入了Dark PHV和Mocha PHV。
  • Dark PHV
    • 仅存在于MAU管道中，并且对于解析器/重组器接口不可见，无法匹配
  • Mocha PHV
    • 可供匹配
  • 以上两者都允许元数据在不同阶段之间移动而无需修改
  • 下游阶段可以将Dark PHV复制为正常 PHV或Mocha PHV，以供之后的使用（例如匹配）

• 资源约束：

  • 由于解析器/重组器硬件的限制，PHV字段被分组在一起，并且必须将一个组完全分配到入口或出口
  • 8位和16位的字段的组大小为4，而32位的字段的组大小为2
  • 解析器/重组器对以下字段组具有可见性：
    • 32位字段：32组
    • 16位字段：16组
    • 8位字段：24组
  • Dark PHV 将每组16个PHV扩展到20个PHV（4 Dark PHVs，4 Mocha PHVs，12 Normal PHVs）
  • MAU管道内部共有280个PHV容器：
    • 80个32位PHV：16个Dark PHV，16个Mocha PHV和48Normal PHV
    • 80个8位PHV：16个Dark PHV，16个Mocha PHV和48Normal PHV
    • 120个16位PHV：24个Dark PHV，24个Mocha PHV和72Normal PHV

MAU（匹配操作单元）的组成及资源约束

将PHV作为输入，将转换后的PHV作为输出

• 组成：
  • 网关表
  • 用于哈希查找和三元查找的键生成逻辑
  • SRAM和TCAM资源
  • 通过ALUs来实现以下操作：
    • PHV转换
    • 统计计数器
    • 计量器
    • 状态内存
    • 用于弹性哈希的端口选择逻辑
• 资源约束：
  • 最前面16个网关表（每个网关表最多执行4个掩码条件检查）：输入是两个 32位字段和一个12位字段
  • 一个给定的MAU阶段中的16个可能的逻辑表与16个网关表相关联
  • 虽然可能有16个逻辑表，但每个阶段最多可以有16个基于SRAM的表和8个基于TCAM的表
  • SRAM表的每个阶段可以有1k位哈希输入的聚合
  • TCAM：一次匹配的最大宽度为528位

Deparser的组成

• 作用：
  • 构造了一个协议字段的有序列表
  • 提取与上述协议字段对应的PHV字节，并将它们组合成单个字节向量

内容实在太多啦！！之后继续看再继续补充