專(zhuān)利名稱(chēng)：路由器流量管理芯片緩存管理的實(shí)現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種T比特路由器流量管理芯片緩存管理的實(shí)現(xiàn)方法。
背景技術(shù)：
路由器作為互聯(lián)網(wǎng)的核心設(shè)備，隨著網(wǎng)絡(luò)容量與業(yè)務(wù)不斷地快速增長(zhǎng)，其接口速率已經(jīng)迅速?gòu)腛C-48(2.5GBPS)增加到OC-192(10GBPS)。而T比特路由器作為下一代網(wǎng)路設(shè)備的核心，必須能與接口速率匹配，實(shí)現(xiàn)OC-192(10GBPS)速率的線速處理。這對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)發(fā)引擎，緩存管理以及隊(duì)列調(diào)度都有很高的要求。流量管理芯片作為T(mén)比特路由器的核心芯片，要實(shí)現(xiàn)對(duì)2.5GBPS～10GBPS數(shù)據(jù)的流量管理，其中包括報(bào)文的切片與重組，數(shù)據(jù)緩存，隊(duì)列管理與調(diào)度，流量整形等的管理，可見(jiàn)，流量管理芯片在整個(gè)路由器中處于核心地位。
流量管理芯片為了實(shí)現(xiàn)內(nèi)部報(bào)文的高速轉(zhuǎn)發(fā)處理，一般把數(shù)據(jù)報(bào)文切成固定長(zhǎng)度的Cell(基本單元)進(jìn)行處理。流量管理芯片在上行方向(指從MAC/Framer器件到交換網(wǎng)方向)從MAC/Framer(介質(zhì)訪問(wèn)控制器/成幀器)芯片接收數(shù)據(jù)報(bào)文，把報(bào)文切成固定長(zhǎng)度的Cell(基本單元)，通過(guò)緩存管理模塊把切片后的Cell(基本單元)數(shù)據(jù)寫(xiě)入數(shù)據(jù)緩存中。在完成報(bào)文的協(xié)議處理后，根據(jù)隊(duì)列調(diào)度的結(jié)果，把Cell(基本單元)數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)緩存中讀出來(lái)，封裝成Cframe(通用交換網(wǎng)接口幀)發(fā)送給交換網(wǎng)。流量管理芯片在下行方向(指從交換網(wǎng)到MAC/Framer方向)接收從交換網(wǎng)發(fā)送過(guò)來(lái)的CFrame(通用交換網(wǎng)接口幀)，剝掉CFrame(通用交換網(wǎng)接口幀)頭后，把Cell(基本單元)數(shù)據(jù)通過(guò)緩存管理模塊寫(xiě)入到下行緩存中，并把Cell(基本單元)重組為完整的數(shù)據(jù)包，加入到下行隊(duì)列中。然后根據(jù)隊(duì)列調(diào)度結(jié)果把報(bào)文數(shù)據(jù)從下行緩存中讀出來(lái)，完成報(bào)文頭的修改后，發(fā)送給MAC/Framer(介質(zhì)訪問(wèn)控制器/成幀器)芯片，完成數(shù)據(jù)報(bào)文的處理過(guò)程。在此過(guò)程中，流量管理芯片在上下行兩個(gè)處理方向上，都要進(jìn)行報(bào)文到數(shù)據(jù)緩存的寫(xiě)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(shù)據(jù)帶寬的2倍。但是由于流量管理芯片對(duì)數(shù)據(jù)緩存的訪問(wèn)是按照固定長(zhǎng)度的Cell(基本單元)進(jìn)行的，緩存帶寬存在切片損失，對(duì)于報(bào)文長(zhǎng)度為Cell(基本單元)長(zhǎng)度加一的數(shù)據(jù)包，要實(shí)現(xiàn)報(bào)文的線速處理，緩存管理模塊提供的緩存帶寬必須為數(shù)據(jù)帶寬的4倍?？梢?jiàn)，數(shù)據(jù)流量的加大，對(duì)緩存帶寬的要求也更高。
但是現(xiàn)有的路由器的流量管理芯片一般是按照鏈表的方式來(lái)管理整個(gè)緩存空間，鏈表表項(xiàng)中需要存放指針和基本Cell(基本單元)的描述信息，整個(gè)鏈表存放在控制存儲(chǔ)器中，而一般路由器流量管理芯片支持的數(shù)據(jù)緩存空間為32M字節(jié)，最小存儲(chǔ)單元為Cell(基本單元)，每個(gè)Cell(基本單元)占64字節(jié)的情況下，其存儲(chǔ)單元就為512K個(gè)，這樣，控制存儲(chǔ)芯片內(nèi)的控制信息就多達(dá)512K條。而流量管理芯片必需使用外接SRAM(靜態(tài)存儲(chǔ)器)作為控制存儲(chǔ)，導(dǎo)致芯片IO管腳增多，芯片成本增大，并且芯片處理性能也受到影響。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述普通路由器流量管理芯片緩存管理方法所存在的問(wèn)題和不足，本發(fā)明的目的是提供一種兩級(jí)的緩存管理機(jī)制，將數(shù)據(jù)緩存空間分成適當(dāng)大小的存儲(chǔ)塊，將控制存儲(chǔ)模塊內(nèi)的控制信息直接控制存儲(chǔ)塊的緩存管理的實(shí)現(xiàn)方法。
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的一種路由器流量管理芯片緩存管理的實(shí)現(xiàn)方法，該方法包括以下步驟將數(shù)據(jù)緩存模塊分成適當(dāng)大小的存儲(chǔ)塊；在控制存儲(chǔ)模塊中設(shè)置相應(yīng)的控制信息，該控制信息與所述存儲(chǔ)塊一一對(duì)應(yīng)；緩存管理模塊收到讀寫(xiě)請(qǐng)求命令后，向控制存儲(chǔ)模塊發(fā)出相應(yīng)指令，控制存儲(chǔ)模塊按照所述控制信息在存儲(chǔ)塊模塊中讀寫(xiě)數(shù)據(jù)，并記錄讀寫(xiě)情況，控制存儲(chǔ)模塊更新數(shù)據(jù)的控制信息，并將該更新的控制信息地址發(fā)送給緩存管理模塊。
進(jìn)一步地，所述數(shù)據(jù)由基本Cell組成，每個(gè)基本Cell的大小為64字節(jié)。
進(jìn)一步地，所述適當(dāng)大小的存儲(chǔ)塊具體為256字節(jié)的存儲(chǔ)塊，即4個(gè)基本Cell大小的字節(jié)。
進(jìn)一步地，所述控制信息包括存儲(chǔ)塊指針信息和基本Cell的控制信息。
進(jìn)一步地，緩存管理模塊按照鏈表的方式來(lái)對(duì)存儲(chǔ)塊進(jìn)行管理。當(dāng)緩存管理模塊收到空閑緩存的申請(qǐng)命令后，分配一個(gè)空閑存儲(chǔ)塊，該存儲(chǔ)塊可以存放4個(gè)基本Cell的數(shù)據(jù)，該存儲(chǔ)塊所對(duì)應(yīng)的指針信息和4個(gè)基本Cell的控制信息被寫(xiě)入控制存儲(chǔ)模塊。當(dāng)緩存管理模塊收到數(shù)據(jù)的讀出命令時(shí)，根據(jù)控制存儲(chǔ)模塊中的控制信息，把Cell數(shù)據(jù)從緩存中讀出，當(dāng)該存儲(chǔ)塊的四個(gè)Cell都從緩存中讀出后，該存儲(chǔ)塊被回收。
本發(fā)明將32M字節(jié)的數(shù)據(jù)緩存空間分為128K個(gè)存儲(chǔ)塊，每個(gè)存儲(chǔ)塊包含4個(gè)64字節(jié)的Cell(基本單元)；在控制存儲(chǔ)模塊中設(shè)置相應(yīng)的控制信息，每個(gè)控制信息對(duì)應(yīng)于一個(gè)存儲(chǔ)塊。
采用本發(fā)明所提出的這種兩級(jí)緩存管理機(jī)制，可大大減少管理大量數(shù)據(jù)緩存所需要的控制存儲(chǔ)容量，這樣流量管理芯片可以使用芯片內(nèi)部SRAM(靜態(tài)存儲(chǔ)器)作為控制存儲(chǔ)，從而有效降低芯片成本，提高芯片處理性能。


下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明作出詳細(xì)描述。
圖1為本發(fā)明的兩級(jí)緩存管理機(jī)制數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明所提出的流量管理芯片兩級(jí)緩存管理機(jī)制是這樣實(shí)現(xiàn)的將數(shù)據(jù)緩存模塊分成適當(dāng)大小的存儲(chǔ)塊；在控制存儲(chǔ)模塊中設(shè)置相應(yīng)的控制信息，該控制信息具體是存儲(chǔ)塊指針信息和基本Cell的控制信息，并與所述存儲(chǔ)塊一一對(duì)應(yīng)；
緩存管理模塊收到讀寫(xiě)請(qǐng)求命令后，向控制存儲(chǔ)模塊發(fā)出相應(yīng)指令，控制存儲(chǔ)模塊按照所述控制信息在存儲(chǔ)塊模塊中讀寫(xiě)數(shù)據(jù)，并記錄讀寫(xiě)情況，控制存儲(chǔ)模塊更新數(shù)據(jù)的控制信息，并將該更新的控制信息地址發(fā)送給緩存管理模塊。
緩存管理模塊按照鏈表的方式來(lái)對(duì)存儲(chǔ)塊進(jìn)行管理；當(dāng)緩存管理模塊收到空閑緩存的申請(qǐng)命令后，分配一個(gè)空閑存儲(chǔ)塊，該存儲(chǔ)塊可以存放4個(gè)基本Cell的數(shù)據(jù)，該存儲(chǔ)塊所對(duì)應(yīng)的指針信息和4個(gè)基本Cell的控制信息被寫(xiě)入控制存儲(chǔ)模塊。當(dāng)緩存管理模塊收到數(shù)據(jù)的讀出命令時(shí)，根據(jù)控制存儲(chǔ)模塊中的控制信息，把Cell數(shù)據(jù)從緩存中讀出，當(dāng)該存儲(chǔ)塊的四個(gè)Cell都從緩存中讀出后，該存儲(chǔ)塊被回收。
如圖1所示，路由器流量管理芯片的數(shù)據(jù)緩存模塊一般使用DDR SDRAM，其容量為32M字節(jié)，即圖中所示的Buffer Memory，整個(gè)緩存空間被分成128K個(gè)256字節(jié)的存儲(chǔ)塊，每個(gè)存儲(chǔ)塊包含4個(gè)64字節(jié)的Cell。通過(guò)設(shè)置控制存儲(chǔ)模塊，即圖中所示的Ctrl Memory，存放128K個(gè)存儲(chǔ)塊的控制信息，控制存儲(chǔ)模塊包含128K個(gè)存儲(chǔ)單元，與緩存空間中128K個(gè)存儲(chǔ)塊一一對(duì)應(yīng)，存放每個(gè)存儲(chǔ)塊的指針信息和控制信息?？刂拼鎯?chǔ)的每個(gè)單元與相應(yīng)的存儲(chǔ)塊構(gòu)成緩存控制塊BCB(Buffer Control Block)。每個(gè)緩存控制塊(BCB)包含該存儲(chǔ)塊的指針信息和對(duì)應(yīng)Cell的控制信息，其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)定義如下表所示

緩存管理模塊按照上表所定義的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，對(duì)整個(gè)緩存空間進(jìn)行管理。所有空閑的緩存空間在控制存儲(chǔ)中形成一個(gè)空閑BCB鏈表，鏈表的頭指針、尾指針和鏈表長(zhǎng)度保存在圖1所示的空閑BCB表中(即Free BCB Table)。當(dāng)緩存管理模塊收到空閑緩存申請(qǐng)命令后，則分配空閑BCB表中的頭BCB，并根據(jù)該頭指針訪問(wèn)控制存儲(chǔ)，得到該BCB的下一個(gè)存儲(chǔ)塊，用來(lái)更新空閑BCB表的頭指針。所分配出的空閑存儲(chǔ)塊，可以存放四個(gè)基本Cell數(shù)據(jù)，其對(duì)應(yīng)的控制信息保存在控制存儲(chǔ)中。
已分配出的存儲(chǔ)塊，也在控制存儲(chǔ)中形成鏈表，鏈表的頭尾指針保存在隊(duì)列表中。根據(jù)隊(duì)列調(diào)度結(jié)果，存儲(chǔ)管理模塊根據(jù)隊(duì)頭指針訪問(wèn)控制存儲(chǔ)，得到所要讀出數(shù)據(jù)的控制信息，當(dāng)一個(gè)存儲(chǔ)塊的四個(gè)Cell都從緩存中讀出來(lái)后，該存儲(chǔ)塊被回收，重新加入到空閑BCB鏈表中。
權(quán)利要求
1.一種路由器流量管理芯片緩存管理的實(shí)現(xiàn)方法，該方法包括以下步驟將數(shù)據(jù)緩存模塊分成適當(dāng)大小的存儲(chǔ)塊；在控制存儲(chǔ)模塊中設(shè)置控制信息，該控制信息與所述存儲(chǔ)塊一一對(duì)應(yīng)，用于控制對(duì)存儲(chǔ)快的讀寫(xiě)；緩存管理模塊收到讀寫(xiě)請(qǐng)求命令后，向控制存儲(chǔ)模塊發(fā)出相應(yīng)指令，控制存儲(chǔ)模塊按照所述控制信息在存儲(chǔ)塊模塊中讀寫(xiě)數(shù)據(jù)，并記錄讀寫(xiě)情況，控制存儲(chǔ)模塊更新數(shù)據(jù)的控制信息，并將該更新的控制信息地址發(fā)送給緩存管理模塊。
2.如權(quán)利要求1所述的路由器流量管理芯片緩存管理的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，所述數(shù)據(jù)由基本Cell組成。
3.如權(quán)利要求2所述的路由器流量管理芯片緩存管理的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，所述適當(dāng)大小的存儲(chǔ)塊具體為256字節(jié)的存儲(chǔ)塊，即4個(gè)基本Cell大小的字節(jié)。
4.如權(quán)利要求2或3所述的路由器流量管理芯片緩存管理的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，所述控制信息包括存儲(chǔ)塊指針信息及其控制信息。
5.如權(quán)利要求4所述的路由器流量管理芯片緩存管理的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，緩存管理模塊按照鏈表的方式進(jìn)行管理?？臻e緩存資源的分配按照所劃分的存儲(chǔ)塊進(jìn)行，每個(gè)所分配的存儲(chǔ)塊可以保存多個(gè)Cell數(shù)據(jù)，在控制存儲(chǔ)中存放每個(gè)存儲(chǔ)塊的指針信息和所保存Cell的控制信息。只有每個(gè)存儲(chǔ)塊中的所有Cell數(shù)據(jù)，都從數(shù)據(jù)緩存中讀出來(lái)后，該存儲(chǔ)塊才能被回收。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種路由器流量管理芯片緩存管理的實(shí)現(xiàn)方法。該方法包括將數(shù)據(jù)緩存模塊分成適當(dāng)大小的存儲(chǔ)塊；在控制存儲(chǔ)模塊中設(shè)置相應(yīng)的控制信息，該控制信息與所述存儲(chǔ)塊一一對(duì)應(yīng)；緩存管理模塊收到讀寫(xiě)請(qǐng)求命令后，向控制存儲(chǔ)模塊發(fā)出相應(yīng)指令，控制存儲(chǔ)模塊按照所述控制信息在存儲(chǔ)塊模塊中讀寫(xiě)數(shù)據(jù)，并記錄讀寫(xiě)情況，控制存儲(chǔ)模塊更新數(shù)據(jù)的控制信息，并將該更新的控制信息地址發(fā)送給緩存管理模塊。緩存管理模塊按照鏈表的方式進(jìn)行管理。本發(fā)明可大大減少管理大量數(shù)據(jù)緩存所需要的控制存儲(chǔ)容量，從而有效降低芯片成本，提高芯片處理性能。
文檔編號(hào)G06F12/00GK1529242SQ03134730
公開(kāi)日2004年9月15日 申請(qǐng)日期2003年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月29日
發(fā)明者王新柱, 朱天文 申請(qǐng)人:港灣網(wǎng)絡(luò)有限公司