6、网络硬件与设备架构深度解析

网络硬件与设备架构深度解析

1. 硬件设计基础

在网络硬件设计中，流量 ID 查找是一个关键问题。为了解决流量 ID 查找问题，可采用流水线查找芯片，该芯片最多可同时处理 16 个并发流量 ID 查找，每个查找访问 RDRAM 的独立存储体。查找芯片会返回一个索引给网络处理器，由其更新流量 ID 计数器。

若要使最坏情况下的查找时间小且有界，二分查找是个不错的选择。假设需以线速对最坏情况下 40 字节的数据包进行流量 ID 查找，芯片仅有 128 纳秒来完成查找。为限制查找延迟，可考虑使用平衡二叉树，如 B 树。树遍历逻辑相对简单，理想情况下，流量 ID 和计数器应存储在 SRAM 中，但对于核心路由器中约一百万个并发流，将状态存储在 SRAM 成本过高。而使用分支因子为 2 的二叉树的普通 DRAM 需要进行 log2 1,000,000 = 20 次内存访问，即使假设 DRAM 周期时间为乐观的 50 纳秒，总查找时间为 1 微秒，仍然太慢。

解决方案是采用流水线技术，如图 2.7 所示，流水线逻辑访问存储在具有 16 个存储体的 RDRAM 中的流量 ID。二叉树中高度为 i 的所有节点都存储在 RDRAM 的第 i 个存储体中。查找芯片可同时处理 16 个流量 ID 查找（针对 16 个数据包）。例如，在 Bank 1 中查找 Packet 1 的根节点后，芯片可在 Bank 2 中查找 Packet 1 的二级树节点，随后在 Bank 1 中查找 Packet 2 的根节点。当 Packet 1 的查找“线程”访问 Bank 16 时，Packet 16 的查找线程访问 Bank 1。由于直接 RDRAM 运行速度为 800 MHz，向 RAMBUS 发出地址请求的时间