一种MAC直连交换芯片速率匹配装置及方法制造方法及图纸

本申请涉及计算机MAC芯片领域，公开了一种MAC直连交换芯片速率匹配装置及方法。所述装置包括：TQ模块，设置于MAC芯片内部，用于根据从主机端接收的数据流的报文获取数据流的TAG值，并根据TAG值确定目标限速单元并通过目标限速单元对与TAG值对应的数据流进行限速处理，以及将限速后的数据流发送至Switch芯片，使Switch芯片根据TAG值确定目标GE接口并通过目标GE接口发出限速后的数据流。硬件实现的TQ发送队列对MAC芯片中TXring队列个数没有要求，适用范围更广，而且在CPU核、TXring队列、GE接口间实现了解耦合，能够根据缓存模块中的缓存数据恢复数据传输过程中丢失的数据。存数据恢复数据传输过程中丢失的数据。存数据恢复数据传输过程中丢失的数据。

【技术实现步骤摘要】
一种MAC直连交换芯片速率匹配装置及方法


[0001]本申请涉及计算机MAC芯片
，特别地涉及一种MAC直连交换芯片速率匹配装置、方法、存储介质、计算机程序产品以及电子设备。

技术介绍

[0002]此处提供的
技术介绍
描述的目的是总体地给出本申请的背景，本部分的陈述仅仅是提供了与本申请相关的背景，并不必然构成现有技术。
[0003]在当前应用丰富多样及网络的普及下，人们对网络安全设备多接口和其稳定性的要求越来越高。为满足同一MAC（媒体接入控制层Media Access Control Layer，简称MAC）芯片可以同时引出多个以太接口以及降低成本需求，很多供应商开始采用MAC芯片连接交换芯片（Switch）的方案来涉及对外扩展接口。
[0004]在现有的硬件设计中大都采用MAC芯片与Switch芯片直连的方式（比如可以通过各种GMII接口连接）在Switch芯片上直接引出多个接口，可参考附图1，图1为一种现有方案的对外扩展接口的结构示意图。其中，图1中的MAC芯片和交换芯片之间的通道XGMII为内部通道，带宽为10Gbps，对外不可见；图1中Switch芯片的GE0，GE1，
…
，GEn等接口为对外直出面板口，每个GE接口的带宽为1Gbps。
[0005]现有方案在运行环境中会存在由于MAC芯片和Switch芯片间连接通道传输速率与交换芯片面板口速率不匹配导致硬件丢包问题。以图1为例，当后端通道最大发送速率为10Gbps，Switch芯片直出面板口发送速率为1Gbps时，后端通道速率和前端面板口速率不一致，瞬时流量可能会达到10Gbps，从而由于发送的网口速率达不到，而造成硬件丢包问题。
[0006]另外，由于CPU本身时间片调度原因，使得这个问题更加常见，CPU时间调度可参考图2，图2为一种CPU时间片调度的示意图。当CPU通过后端通道以1G速率向面板口发包时，虽然从应用程序的宏观角度看，发送数据包的速度为1G/s，但是，由于CPU是将时间段划分成时间片，由应用程序轮转执行的，可能应用程序有效的发送数据包时间段刚好为10ms，从而使得应用发往某GE接口的瞬时发送速度达到1G/10ms，即100Gbps。此时，就会发生后端通道发往某GE接口的发包瞬时速率会存在超过1G的情况，但面板GE接口最大发送速率只能为1G，此时会出现在硬件发送侧丢包问题。

技术实现思路

[0007]针对上述问题，本申请提出一种MAC直连交换芯片速率匹配装置、方法、存储介质、计算机程序产品以及电子设备。通过只使用一个硬件队列，借助复用交换驱动在发包时添加的VLANTAG，硬件队列会根据发送TAG的进行限流，即可实现限速而不用占用过多的硬件资源，解决了MAC芯片与Switch芯片间速率不匹配的问题。
[0008]本申请的第一个方面，提供了一种MAC直连交换芯片速率匹配装置，所述装置包括：TQ模块，设置于MAC芯片内部，用于根据从主机端接收的数据流的报文获取所述数
据流的TAG值，并根据所述TAG值确定目标限速单元并通过所述目标限速单元对与所述TAG值对应的数据流进行限速处理，以及将限速后的数据流发送至Switch芯片，以使所述Switch芯片根据所述TAG值确定目标GE接口并通过所述目标GE接口发出所述限速后的数据流；其中，所述TQ模块包括：VLAN TAG识别单元，用于根据所述数据流的报文获取TAG值并将所述TAG值发送至所述TQ模块，以使所述TQ模块根据所述TAG值确定目标限速单元并通过所述目标限速单元对与所述TAG值对应的数据流进行限速处理；限速单元，用于根据预设限速策略对所述数据流进行限速处理；限速后处理单元，用于根据预设后处理策略对超出预设流量阈值的数据流进行后处理。
[0009]进一步的，所述限速单元包括：多个限速窗口，每个限速窗口均用于对与特定TAG值对应的数据流进行限速处理。
[0010]进一步的，所述装置还包括与所述TQ模块电连接的缓存模块，所述缓存模块包括第一缓存单元和第二缓存单元，其中，第一缓存单元，用于保存丢失的数据包个数和所述数据流的报文数据；第二缓存单元，用于保存超出预设流量阈值的数据流的报文的长度、丢包时间、以及MAC芯片中发出所述数据流的TX ring的ID。
[0011]进一步的，所述装置还包括：数据读取接口，与所述缓存模块电连接，用于通过所述数据读取接口读取所述缓存模块中的缓存数据，以根据所述缓存数据恢复所述主机端发送的完整数据流。
[0012]本申请的第二个方面，提供了一种MAC直连交换芯片速率匹配方法，所述方法包括：根据接收到的数据流的报文获取所述数据流的TAG值；在预设时长内接收到的数据流不满足预设条件的情况下，根据预设限速策略对所述数据流进行限速处理获得限速后的数据流，以及根据预设后处理策略对超出预设流量阈值的数据流进行后处理；根据所述TAG值确定目标GE接口，并通过所述目标GE接口发出所述限速后的数据流。
[0013]进一步的，所述根据预设后处理策略对超出预设流量阈值的数据流进行后处理，包括：将所述超出预设流量阈值的数据流保存在缓存模块中。
[0014]进一步的，还包括：通过所述缓存模块的数据读取接口读取所述缓存模块中的缓存数据，以根据所述缓存数据和所述限速后的数据流恢复主机端发送的完整数据流。
[0015]本申请的第三个方面，提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储的计算机程序，可被一个或多个处理器执行，用以实现如上所述方法的步骤。
[0016]本申请的第四个方面，提供了一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序或指令，所述计算机程序或指令被处理器执行时实现如上所述方法的步骤。
[0017]本申请的第五个方面，提供了一种电子设备，包括存储器和一个或多个处理器，所述存储器上存储有计算机程序，所述存储器和所述一个或多个处理器之间互相通信连接，该计算机程序被所述一个或多个处理器执行时，实现如上所述方法的步骤。
[0018]与现有技术相比，本申请的技术方案具有以下优点或有益效果：本申请所公开的技术方案软件资源占用较少，硬件实现的TQ发送队列，对MAC芯片（即网卡）中的TX ring队列个数没有要求；适用范围广，比如可适用于一些支持TX ring队列数量特别少的低速网卡；通过引入TQ硬件队列根据数据包的TAG进行网口区分，从而使CPU核、TX ring队列、GE接口之间的关系实现了完全的解耦合；CPU核、网卡发送队列、GE接口之间的对应关系变成1:M:N（M为网卡中TX ring队列的个数，N为交换机的网口个数），也即没有限制对应关系，具体可以根据实际需求进行适应性调整；还能根据缓存模块中的数据够恢复数据传输过程中丢失的数据。
附图说明
[0019]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，对于所属领域普通技术人员来讲本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种MAC直连交换芯片速率匹配装置，其特征在于，所述装置包括：TQ模块，设置于MAC芯片内部，用于根据从主机端接收的数据流的报文获取所述数据流的TAG值，并根据所述TAG值确定目标限速单元并通过所述目标限速单元对与所述TAG值对应的数据流进行限速处理，以及将限速后的数据流发送至Switch芯片，以使所述Switch芯片根据所述TAG值确定目标GE接口并通过所述目标GE接口发出所述限速后的数据流；其中，所述TQ模块包括：VLAN TAG识别单元，用于根据所述数据流的报文获取TAG值并将所述TAG值发送至所述TQ模块，以使所述TQ模块根据所述TAG值确定目标限速单元并通过所述目标限速单元对与所述TAG值对应的数据流进行限速处理；限速单元，用于根据预设限速策略对所述数据流进行限速处理；限速后处理单元，用于根据预设后处理策略对超出预设流量阈值的数据流进行后处理。2.根据权利要求1所述的MAC直连交换芯片速率匹配装置，其特征在于，所述限速单元包括：多个限速窗口，每个限速窗口均用于对与特定TAG值对应的数据流进行限速处理。3.根据权利要求1所述的MAC直连交换芯片速率匹配装置，其特征在于，所述装置还包括与所述TQ模块电连接的缓存模块，所述缓存模块包括第一缓存单元和第二缓存单元，其中，第一缓存单元，用于保存丢失的数据包个数和所述数据流的报文数据；第二缓存单元，用于保存超出预设流量阈值的数据流的报文的长度、丢包时间、以及MAC芯片中发出所述数据流的TX ring的ID。4.根据权利要求3所述的MAC直连交换芯片速率匹配装置，其特征在于，所述装置还包括：数据读取接口，与所述缓存模块电连接，用于通过所述数据读取接口读取所述缓存模块中的缓存数据，以根据所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱敏，李桧，
申请(专利权)人：无锡沐创集成电路设计有限公司，
类型：发明
国别省市：