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SRAM在网络中的应用分析

发布时间:2020-07-21 18:24:44 阅读: 来源:升降机厂家

同步SRAM的传统应用领域是搜索引擎,用于实现算法。在相当长的一段时间里,这都是SRAM在网络中发挥的主要作用。然而,随着新存储技术的出现,系统设计师为SRAM找到了新的用武之地,如:NetFlow(网流)、计数器、统计、包缓冲、队列管理和存储分配器。

本文引用地址:如今,人们对所有路由器和交换机的要求都不仅限于FIB(转发信息库)搜索。计数器需要跟踪接受服务的信息包数量,并获取统计数据来解决帐单编制问题。通过统计来连续监视网络(被称为NetFlow),从而完成问题检测和判定。随着每个信息包处理量的增加,需要采用包缓冲器来提升处理能力。除了以上提到的之外,由于系统中存储器资源增多,因而动态存储分配也是必需的。路由器或交换机的所有这些附加功能正在重新定义网络系统设计(见图1)。

图1 具有多种新功能的网络系统

此外,随着IPv6和VRF(虚拟路由器转发)的迅速普及,对更宽、更深、更快和更高效系统的需求愈加迫切。系统设计师必须能够以最低的成本来满足网络系统的所有度量标准。此时,简单的同步SRAM就难以满足要求了。所有这些功能均可借助DDR(双倍数据速率)或QDR(4倍数据速率)SRAM等速度更快、带宽更高的SRAM来实现。本文将分析上述的每一种应用及其目前和未来的要求,还将提出旨在满足这些要求的解决方案和建议。

QDR 与 DDR SRAM

由赛普拉斯、瑞萨、IDT、NEC和三星公司组成的QDR协会开发出了QDR SRAM,旨在通过把性能提升为原先的4倍来满足那些不仅需要标准ZBT(零总线转向时间)或NoBL(无总线延迟)SRAM的低延迟和满周期利用率,而且还需要大幅度提高工作频率的系统对带宽的要求。QDR SRAM具有单独的读和写端口,它们在每个数据引脚上以双倍数据速率彼此独立地工作,从而在一个时钟周期中传输4个数据字,4倍数据速率因此而得名。采用分离的读/写端口完全消除了SRAM与存储控制器之间发生总线争用的可能性,而这却是传统的公用I/O器件需要解决的问题。QDRII SRAM具有被称为回波时钟的源同步时钟,它们与数据输出一道生成。QDR SRAM采用了HSTL(高速收发器逻辑)I/O标准,以便实现高速操作。

QDR SRAM面向那些需要在读和写操作之间进行转换的应用,而DDR SRAM则主要面向需要进行数据流式处理(例如,先进行16项读操作,然后再执行16项写操作)的应用,此时,读和写操作之间的近期平衡为100%的读操作或100%的写操作。在这种情况下,有一根QDR SRAM总线在50%的时间里未被使用。其它的总线可能具有不平衡的近期读/写比例。后面这两种情况是促使人们进行DDR公用I/O SRAM开发的主要原因,在这种器件中,输入和输出数据共用同一根总线。在从读操作向写操作转换的过程中,需要总线转向周期,并减小了可用带宽。然而,对某些系统而言,这将产生优于QDR架构的平均总线利用率。控制信号极少,而且与QDR器件控制信号稍有不同。

网络应用

如引言部分所述,网络系统设计涉及诸多方面。即将采用网络设计来实现的各类应用的数量日趋庞大。这里讨论的是部分最常见的应用。

转发/路由选择

转发信息库(FIB)负责保存用于决定输入信息包的路由选择特性的路由选择信息。代表路由的前缀可被存储于三进制内容可寻址存储器(TCAM)中并进行即时搜索,或存储于SRAM中并利用某种算法对地址的若干位进行增量搜索。不管在哪种应用中,结果索引都具有一些用于指示所采取的措施的关联信息 —— 下一个跳地址、更新统计和另一个端口上的复制等。传统的做法是把该信息存储于SRAM中。

与展开式可扩缩包分类解决方案(在该解决方案中,TCAM正逐渐成为事实标准)相比,人们在FIB算法方面进行了大量的研究工作。但是,有两个发展趋势对面向FIB解决方案的SRAM型算法提出了重大挑战:(1)随着IPv6支持能力的提高,入口的宽度也在增加;(2)由于VRF表和虚拟专用LAN业务(VPLS) 采用率的提高,路由选择表的规模日益庞大起来。就VRF表而言,每个VLAN都存储了相似的路由选择表,而这会增加入口的数量。VPLS是一种新的范例,借助它可实现多层次网络的扁平化,从而获得更多的入口。随着入口宽度的增加,基于SRAM的算法需要构建更深且更宽的多分支树/trie树,使得完成一项搜索所需进行的SRAM存取数量有所增加。于是,越来越多的系统设计师开始采用QDR SRAM来取代传统的SRAM,因为前者提供了更高的带宽,能够实现更宽的树形结构,原因是可在指定的时间期限内完成更多的存取。

NetFlow

Cisco systems公司的NetFlow技术是Cisco IOS软件的主要组成部分,用于在数据进入特定的路由器或交换机接口时对其进行收集和测量。通过分析NetFlow数据,网络工程师能够发现导致拥塞的原因;确定每个用户和应用的服务类型(CoS),并确认通信量的源网络和目标网络。NetFlow实现了极为细致和准确的通信量测量和高级聚合式通信量收集功能。

目前,IETF(因特网工程特别工作组)正在对NetFlow的现有版本(ver9)进行标准化,并将其命名为IPFIX。除了Cisco之外,Enterasys和Juniper等网络供应商都在该标准的制订过程中发挥着作用,并且已经表示出采纳IPFIX的兴趣。当然,在多机种网络中,作为网络应用流相关信息的一致性来源,使得NetFlow/IPFIX的吸引力远远超过了其它方案。

概括起来,NetFlow提供了以下信息:

*信源 IP地址

*目的IP地址

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