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關于全國產交換芯片-盛科CTC5160

 概述

    海翎光電的小編接觸盛科芯片4個年頭了,中間基于CTC5160、CTC7132、CTC2118做了很多項目,下面基于小編對盛科SDK的理解,做一些筆記,以便時常翻閱,愿意與小伙伴一同分享。資料主要來源盛科對外提供的資料。
ctc5160芯片介紹
    CTC5160(GreatBelt)是一款多功能,高性能的IP/Ethernet交換芯片,旨在滿足下一代企業網和包傳輸接入/匯聚網絡需求。憑借高度集成的L2~L4層包處理引擎,先進的流量管理器和內置的OAM引擎,芯片提供豐富功能和高達120Gbps線速處理能力。
     依托盛科先進的靈活表項管理(FTM™)技術,CTC5160可以根據不同的應用場景提供不同的表項配置,單芯片最大支持128KMAC或者64K IP LPaM表項。
     作為盛科第三代高性能核心交換芯片,CTC5160以其卓越的可擴展性增強了原有的基于服務的處理架構(service-aware architecture)。芯片的處理流程不僅支持完全無阻塞的高性能交換,而且還為客戶化提供了額外的靈活特性。
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CTC5160可以靈活配置為不同的工作模式,典型的如下:

  • 24X1GE + 8X10GE
  • 48X1GE + 8X10GE
  • 12X10GE

N-Cube架構
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SDK常用的概念
架構
lport、gport、logic port
      端口是交換芯片和其它設備進行對接傳輸數據的,盛科sdk中把端口劃分成了本地端口(lport)、全局端口(gport)和邏輯端口(logic port)這三種類型。
lport
    單芯片情況下的本地端口,包括物理口、芯片中保留端口、內部端口。
本地端口一般由芯片能出的MAC數目而決定,芯片支持的本地端口最大值:

  • Greatbelt 支持128個本地端口
  • Humber 支持256個本地端口

物理端口的作用:可以作為一些表項的索引,例如DsPhyPort、DsSrcPort、DsDestPort.
Greatbelt lport的組成
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gport
    如果單芯片情況下表示的就是lport,但是有時會出現多芯片場景的應用,例如分布式系統或者堆疊系統。使用lport是無法區分哪個芯片上的端口。此時就需要global port,簡稱gport。
    像堆疊系統中,多臺堆疊成員設備虛擬成一臺網絡設備,此時單播轉發表的出端口必須要知道是哪個芯片上的端口,gport就攜帶芯片信息,然后經過堆疊口單播出去。
Global port的組成
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logic port
    盛科的邏輯端口是一種物理端口的映射,指的是一種業務在一個物理端口上的抽象,用在特殊的地方。

  • VPLS:作為AC的logic port時,可以通過gport+vlan或gport映射得到,作為PW端口時可以通過VC Label映射得到。
  • APS:兩層保護切換網絡,一對保護組的出口同時屬于一個logic port,可通過Port模塊的接口把兩個端口配置屬于同一個logic port。

FID
Greatbelt芯片最大支持16k個FID。
Forwarding Instance ID:轉發實例號,盛科的芯片所有二層轉發都基于MAC+FID進行的。FID的來源

  • 基于VLAN的L2 Bridge轉發

1.IVL: vlan:fid是1:1關系
2.SVL:vlan:fid是n:1關系,可通過配置DsVlan.fid對應的VLAN在SVL中的FID。

  • 基于C+S VLAN的轉發

上層用戶可以通過Vlan mapping的接口ctc_vlan_add_vlan_mapping()把C+S映射到一個FID中進行轉發。

  • 基于VSI的VPLS的轉發

在VPLS應用中,虛擬交換實例即VSI可映射為芯片中的FID,在配置AC端口或PW端口時指定在同一個VSI,相當于在同一個轉發實例中轉發。VSI范圍4096 + 1K
Mcast Group ID
    在芯片中,二層組播、三層組播、基于VLAN的泛洪、基于VSI的泛洪都采用組播復制的方式實現,每個組播組都是用組播ID來索引。
下面時默認Mcast Group ID分配情況
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VRF ID
VRF:Virtual Routing Forwarding,虛擬路由轉發實例。在一臺交換機上啟用VRF,可以虛擬多臺交換機,三層之間相互隔離。每個VRF獨立管理自己的路由表。
    一般VRF在L3VPN中使用,在PE設備上,為每個直接相連的Site建立并維護專門的VRF實例,即VPN實例。每個實例有自己的IP路由表、標簽轉發表、與VPN實例綁定的接口以及VPN實例的管理信息。
    在盛科SDK中,vrfid屬于L3 interface的屬性。
L3 interface
l3 interface 全局支持1k interface, 分為三種類型:

  1. physical interface: 為Routed port,僅僅可以配置三層屬性,只有路由功能,相當于路由器上的接口,是基于物理port的,可以直接連接路由器。
  2. Vlan interface: 是三層交換機中vlan配置的路由接口,Vlan interface基于vlan,vlan接口集成了交換和路由的功能。
  3. Sub interface: 為Routed port,僅僅可以配置三層屬性,只有路由功能,是基于port + vlan來區分的,在一個物理端口port上,可以通過vlan來劃分不同的Interface。

Nexthop
    NextHop在盛科芯片中是一個很重要的概念,它是對芯片中一系列表項的總稱,這些表象包括DsFwd、DsNexthop、DsL2Edit、DsL3Edit。這些表項的作用就是決定將報文發往哪些端口,并且在出端口前對報文做哪些編輯等等。
NextHop 類型

  • L2UC:二層單播,初始化創建,FDB使用。
  • L2MC:二層組播,SDK維護,用于二層組播
  • IPUC:三層單播,用戶自己創建刪除,可以add/update/remove.
  • IPMC:三層組播,SDK維護,用于三層組播
  • MPLS
  • IP tunnel

可以歸為兩類:

  1. 用戶可以管理的:IPUC, MPLS, IP tunnel
  2. SDK自己維護:L2UC, L2MC, IPMC

自定義上送CPU的報文類型
    在開發私有協議時,有時會用到特殊的報文類型,芯片無法自動識別上送CPU,此時需要采用特殊手段,由芯片主動抓取,然后上送CPU進行處理。
創建Mcast Nexhop
    用于識別出報文后,報文將要進行的動作,發往哪些端口。

  1. /* 直接創建一個mcast nexthop即可,用于acl識別出報文關聯 */
  2. ctc_nh_add_mcast(mcast_nhid, &nh_mcast_group);

特殊報文識別
ACL報文抓取:

  1. ctc_acl_create_group —創建一個入方向的acl組。
  2. ctc_acl_add_entry — 創建acl表項,可以基于l2/l3/l4進行報文的識別。
  3. ctc_acl_install_group — 安裝,使之生效。

{/*  根據l4類型或則端口號進行匹配 示例 */

  • acl_entry->entry_id = entry_id;
  • acl_entry->key.type = CTC_ACL_KEY_IPV4;
  • p_key->flag = CTC_ACL_IPV4_KEY_FLAG_L4_PROTOCOL;
  • p_key->l4_protocol = l4_protocol;
  • p_key->l4_protocol_mask = 0xff;
  • p_action->nh_id = nhid;   /* 第一步創建的mcast nexthop */ 
  • p_action->flag |= CTC_ACL_ACTION_FLAG_REDIRECT;
  • ret = ctc_acl_add_entry(acl_group_id, acl_entry);
  • }

創建Misc Nexthop
使用的Misc Nexthop,用于關聯cpu reason,上送CPU。

  • nh_param.type = CTC_MISC_NH_TYPE_TO_CPU;
  •  nh_param.misc_param.cpu_reason.cpu_reason_id = reason_id;
  • ret = ctc_nh_add_misc(nhid, &nh_param);

自定義CPU Reason
1.創建一個CPU reason, 并映射到16個CPU group中的一個queue

  • que_cfg.type = CTC_QOS_QUEUE_CFG_QUEUE_REASON_MAP;
  • que_cfg.value.reason_map.cpu_reason = reason_id;
  • que_cfg.value.reason_map.queue_id = queue_id;
  • que_cfg.value.reason_map.reason_group = group_id;
  • ret = ctc_qos_set_queue(&que_cfg);


2.將CPU reason的目的地指向CPU

  • dest_type = CTC_PKT_CPU_REASON_TO_LOCAL_CPU;
  • que_cfg.type = CTC_QOS_QUEUE_CFG_QUEUE_REASON_DEST;
  • que_cfg.value.reason_dest.cpu_reason = reason_id; 
  • que_cfg.value.reason_dest.dest_type = dest_type;
  • ret = ctc_qos_set_queue(&que_cfg);


3.最后將上述創建的上送CPU的Misc Nexthop關聯這個CPU reason

  • nh_param.type = CTC_MISC_NH_TYPE_TO_CPU;
  • nh_param.misc_param.cpu_reason.cpu_reason_id = reason_id;
  • ret = ctc_nh_add_misc(nhid, &nh_param);


關聯Mcast Nexthop和Misc Nexthop
這一步主要是將Misc-Nexthop添加到Mcast-Nexhop中去。上面使用Mcast-Nexthop的目的是為了不單單將自定義報文上送CPU,而且還要轉發出去。如果僅僅時上送CPU,可以直接省略掉Mcast-Nexthop步驟,直接在ACL規則中關聯Misc-Nexthop即可。

1.添加上送CPU的misc-nexthop

  • nh_mcast_group.mem_info.member_type=CTC_NH_PARAM_MEM_LOCAL_WITH_NH;
  • nh_mcast_group.opcode=CTC_NH_PARAM_MCAST_ADD_MEMBER;
  • nh_mcast_group.mem_info.ref_nhid = misc_nhid;
  • ret = ctc_nh_update_mcast(mcast_nhid, &nh_mcast_group);


2.添加普通的物理端口

  • nh_mcast_group.mem_info.member_type=CTC_NH_PARAM_MEM_BRGMC_LOCAL;
  • nh_mcast_group.opcode=CTC_NH_PARAM_MCAST_ADD_MEMBER;
  • nh_mcast_group.mem_info.destid = gport;
  • ret = ctc_nh_update_mcast(mcast_nhid, &nh_mcast_group);


CTC5160產品特性
低功耗

  • 可用于無風扇設計產品
  • 支持EEE(能效以太網)

低延遲

  • 支持Cut-Through轉發模式

云堆疊

  • 基于網絡的任意端口堆疊,支持環狀/樹狀/網狀拓撲

SmartPort™技術

  • 擁有4個獨立可配的HSS Macro,支持高速SerDes (1.25~12.5Gbps)
  • 支持豐富的端口協議:CX4, KX, KX4, 10G KR, XFI, SFI, XAUI, SGMII, QSGMII

先進的三層功能

  • IPv4/IPv6雙棧轉發
  • IPv4/IPv6隧道 GRE over IPv4/IPv6, GRE based VPN, 6to4, ISATAP, MPLS over IP
  • 豐富的IPv6過渡技術,如:NAT64,IVI

SDN功能

  • 支持OpenFlow 1.3
  • 創新的32K Hash流表

豐富的OAM和PM服務

  • 以太網OAM (CCM, LBM, LBR, LM, DM, throughput等)
  • 同時支持基于Y.1731和BFD MPLS-TP OAM
  • 針對IP/MPLS的BFD

層次化APS (多達3級)

  • 可層次化應用在PW、LSP和tunnel之上
  • 協議/拓撲無關的實現機制,保證快速切換

層次化QoS

  • 三級流量整型/調度
  • 支持SrTCM, TrTCM和改進的TrTCM算法
  • 支持MEF HBWP
  • 可靈活映射的隊列

增強的網絡時鐘同步

  • 遵循G.8261標準的SyncE功能
  • IEEE1588 v1/v2,OC/BC/TC,支持1-step和2-step模式
  • 支持基于Ethernet/IP/UDP/MPLS封裝的PTP報文傳輸功能
    產品應用:

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