路由器流量管理晶片緩存管理的實現方法
2023-05-16 07:38:41 1
專利名稱：路由器流量管理晶片緩存管理的實現方法
技術領域：
本發明涉及一種T比特路由器流量管理晶片緩存管理的實現方法。
背景技術：
路由器作為網際網路的核心設備，隨著網絡容量與業務不斷地快速增長，其接口速率已經迅速從OC-48(2.5GBPS)增加到OC-192(10GBPS)。而T比特路由器作為下一代網路設備的核心，必須能與接口速率匹配，實現OC-192(10GBPS)速率的線速處理。這對整個系統的轉發引擎，緩存管理以及隊列調度都有很高的要求。流量管理晶片作為T比特路由器的核心晶片，要實現對2.5GBPS～10GBPS數據的流量管理，其中包括報文的切片與重組，數據緩存，隊列管理與調度，流量整形等的管理，可見，流量管理晶片在整個路由器中處於核心地位。
流量管理晶片為了實現內部報文的高速轉發處理，一般把數據報文切成固定長度的Cell(基本單元)進行處理。流量管理晶片在上行方向(指從MAC/Framer器件到交換網方向)從MAC/Framer(介質訪問控制器/成幀器)晶片接收數據報文，把報文切成固定長度的Cell(基本單元)，通過緩存管理模塊把切片後的Cell(基本單元)數據寫入數據緩存中。在完成報文的協議處理後，根據隊列調度的結果，把Cell(基本單元)數據從數據緩存中讀出來，封裝成Cframe(通用交換網接口幀)發送給交換網。流量管理晶片在下行方向(指從交換網到MAC/Framer方向)接收從交換網發送過來的CFrame(通用交換網接口幀)，剝掉CFrame(通用交換網接口幀)頭後，把Cell(基本單元)數據通過緩存管理模塊寫入到下行緩存中，並把Cell(基本單元)重組為完整的數據包，加入到下行隊列中。然後根據隊列調度結果把報文數據從下行緩存中讀出來，完成報文頭的修改後，發送給MAC/Framer(介質訪問控制器/成幀器)晶片，完成數據報文的處理過程。在此過程中，流量管理晶片在上下行兩個處理方向上，都要進行報文到數據緩存的寫入和讀出操作，這樣緩存管理模塊提供的緩存帶寬必須為數據帶寬的2倍。但是由於流量管理晶片對數據緩存的訪問是按照固定長度的Cell(基本單元)進行的，緩存帶寬存在切片損失，對於報文長度為Cell(基本單元)長度加一的數據包，要實現報文的線速處理，緩存管理模塊提供的緩存帶寬必須為數據帶寬的4倍。可見，數據流量的加大，對緩存帶寬的要求也更高。
但是現有的路由器的流量管理晶片一般是按照鍊表的方式來管理整個緩存空間，鍊表表項中需要存放指針和基本Cell(基本單元)的描述信息，整個鍊表存放在控制存儲器中，而一般路由器流量管理晶片支持的數據緩存空間為32M字節，最小存儲單元為Cell(基本單元)，每個Cell(基本單元)佔64位元組的情況下，其存儲單元就為512K個，這樣，控制存儲晶片內的控制信息就多達512K條。而流量管理晶片必需使用外接SRAM(靜態存儲器)作為控制存儲，導致晶片IO管腳增多，晶片成本增大，並且晶片處理性能也受到影響。
發明內容
針對上述普通路由器流量管理晶片緩存管理方法所存在的問題和不足，本發明的目的是提供一種兩級的緩存管理機制，將數據緩存空間分成適當大小的存儲塊，將控制存儲模塊內的控制信息直接控制存儲塊的緩存管理的實現方法。
本發明是這樣實現的一種路由器流量管理晶片緩存管理的實現方法，該方法包括以下步驟將數據緩存模塊分成適當大小的存儲塊；在控制存儲模塊中設置相應的控制信息，該控制信息與所述存儲塊一一對應；緩存管理模塊收到讀寫請求命令後，向控制存儲模塊發出相應指令，控制存儲模塊按照所述控制信息在存儲塊模塊中讀寫數據，並記錄讀寫情況，控制存儲模塊更新數據的控制信息，並將該更新的控制信息地址發送給緩存管理模塊。
進一步地，所述數據由基本Cell組成，每個基本Cell的大小為64位元組。
進一步地，所述適當大小的存儲塊具體為256位元組的存儲塊，即4個基本Cell大小的字節。
進一步地，所述控制信息包括存儲塊指針信息和基本Cell的控制信息。
進一步地，緩存管理模塊按照鍊表的方式來對存儲塊進行管理。當緩存管理模塊收到空閒緩存的申請命令後，分配一個空閒存儲塊，該存儲塊可以存放4個基本Cell的數據，該存儲塊所對應的指針信息和4個基本Cell的控制信息被寫入控制存儲模塊。當緩存管理模塊收到數據的讀出命令時，根據控制存儲模塊中的控制信息，把Cell數據從緩存中讀出，當該存儲塊的四個Cell都從緩存中讀出後，該存儲塊被回收。
本發明將32M字節的數據緩存空間分為128K個存儲塊，每個存儲塊包含4個64位元組的Cell(基本單元)；在控制存儲模塊中設置相應的控制信息，每個控制信息對應於一個存儲塊。
採用本發明所提出的這種兩級緩存管理機制，可大大減少管理大量數據緩存所需要的控制存儲容量，這樣流量管理晶片可以使用晶片內部SRAM(靜態存儲器)作為控制存儲，從而有效降低晶片成本，提高晶片處理性能。
下面結合附圖，對本發明作出詳細描述。
圖1為本發明的兩級緩存管理機制數據結構示意圖。
具體實施例方式本發明所提出的流量管理晶片兩級緩存管理機制是這樣實現的將數據緩存模塊分成適當大小的存儲塊；在控制存儲模塊中設置相應的控制信息，該控制信息具體是存儲塊指針信息和基本Cell的控制信息，並與所述存儲塊一一對應；
緩存管理模塊收到讀寫請求命令後，向控制存儲模塊發出相應指令，控制存儲模塊按照所述控制信息在存儲塊模塊中讀寫數據，並記錄讀寫情況，控制存儲模塊更新數據的控制信息，並將該更新的控制信息地址發送給緩存管理模塊。
緩存管理模塊按照鍊表的方式來對存儲塊進行管理；當緩存管理模塊收到空閒緩存的申請命令後，分配一個空閒存儲塊，該存儲塊可以存放4個基本Cell的數據，該存儲塊所對應的指針信息和4個基本Cell的控制信息被寫入控制存儲模塊。當緩存管理模塊收到數據的讀出命令時，根據控制存儲模塊中的控制信息，把Cell數據從緩存中讀出，當該存儲塊的四個Cell都從緩存中讀出後，該存儲塊被回收。
如圖1所示，路由器流量管理晶片的數據緩存模塊一般使用DDR SDRAM，其容量為32M字節，即圖中所示的Buffer Memory，整個緩存空間被分成128K個256位元組的存儲塊，每個存儲塊包含4個64位元組的Cell。通過設置控制存儲模塊，即圖中所示的Ctrl Memory，存放128K個存儲塊的控制信息，控制存儲模塊包含128K個存儲單元，與緩存空間中128K個存儲塊一一對應，存放每個存儲塊的指針信息和控制信息。控制存儲的每個單元與相應的存儲塊構成緩存控制塊BCB(Buffer Control Block)。每個緩存控制塊(BCB)包含該存儲塊的指針信息和對應Cell的控制信息，其數據結構定義如下表所示
緩存管理模塊按照上表所定義的數據結構，對整個緩存空間進行管理。所有空閒的緩存空間在控制存儲中形成一個空閒BCB鍊表，鍊表的頭指針、尾指針和鍊表長度保存在圖1所示的空閒BCB表中(即Free BCB Table)。當緩存管理模塊收到空閒緩存申請命令後，則分配空閒BCB表中的頭BCB，並根據該頭指針訪問控制存儲，得到該BCB的下一個存儲塊，用來更新空閒BCB表的頭指針。所分配出的空閒存儲塊，可以存放四個基本Cell數據，其對應的控制信息保存在控制存儲中。
已分配出的存儲塊，也在控制存儲中形成鍊表，鍊表的頭尾指針保存在隊列表中。根據隊列調度結果，存儲管理模塊根據隊頭指針訪問控制存儲，得到所要讀出數據的控制信息，當一個存儲塊的四個Cell都從緩存中讀出來後，該存儲塊被回收，重新加入到空閒BCB鍊表中。
權利要求
1.一種路由器流量管理晶片緩存管理的實現方法，該方法包括以下步驟將數據緩存模塊分成適當大小的存儲塊；在控制存儲模塊中設置控制信息，該控制信息與所述存儲塊一一對應，用於控制對存儲快的讀寫；緩存管理模塊收到讀寫請求命令後，向控制存儲模塊發出相應指令，控制存儲模塊按照所述控制信息在存儲塊模塊中讀寫數據，並記錄讀寫情況，控制存儲模塊更新數據的控制信息，並將該更新的控制信息地址發送給緩存管理模塊。
2.如權利要求1所述的路由器流量管理晶片緩存管理的實現方法，其特徵在於，所述數據由基本Cell組成。
3.如權利要求2所述的路由器流量管理晶片緩存管理的實現方法，其特徵在於，所述適當大小的存儲塊具體為256位元組的存儲塊，即4個基本Cell大小的字節。
4.如權利要求2或3所述的路由器流量管理晶片緩存管理的實現方法，其特徵在於，所述控制信息包括存儲塊指針信息及其控制信息。
5.如權利要求4所述的路由器流量管理晶片緩存管理的實現方法，其特徵在於，緩存管理模塊按照鍊表的方式進行管理。空閒緩存資源的分配按照所劃分的存儲塊進行，每個所分配的存儲塊可以保存多個Cell數據，在控制存儲中存放每個存儲塊的指針信息和所保存Cell的控制信息。只有每個存儲塊中的所有Cell數據，都從數據緩存中讀出來後，該存儲塊才能被回收。
全文摘要
本發明公開了一種路由器流量管理晶片緩存管理的實現方法。該方法包括將數據緩存模塊分成適當大小的存儲塊；在控制存儲模塊中設置相應的控制信息，該控制信息與所述存儲塊一一對應；緩存管理模塊收到讀寫請求命令後，向控制存儲模塊發出相應指令，控制存儲模塊按照所述控制信息在存儲塊模塊中讀寫數據，並記錄讀寫情況，控制存儲模塊更新數據的控制信息，並將該更新的控制信息地址發送給緩存管理模塊。緩存管理模塊按照鍊表的方式進行管理。本發明可大大減少管理大量數據緩存所需要的控制存儲容量，從而有效降低晶片成本，提高晶片處理性能。
文檔編號G06F12/00GK1529242SQ03134730
公開日2004年9月15日 申請日期2003年9月29日 優先權日2003年9月29日
發明者王新柱, 朱天文 申請人:港灣網絡有限公司