SRAM在網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用

　　同步SRAM的傳統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域是搜索引擎，用于實(shí)現(xiàn)算法。在相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間里，這都是SRAM在網(wǎng)絡(luò)中發(fā)揮的主要作用。然而，隨著新存儲(chǔ)技術(shù)的出現(xiàn)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)師為SRAM找到了新的用武之地，如：NetFlow(網(wǎng)流)、計(jì)數(shù)器、統(tǒng)計(jì)、包緩沖、隊(duì)列管理和存儲(chǔ)分配器。

　　如今，人們對(duì)所有路由器和交換機(jī)的要求都不僅限于FIB(轉(zhuǎn)發(fā)信息庫(kù))搜索。計(jì)數(shù)器需要跟蹤接受服務(wù)的信息包數(shù)量，并獲取統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來(lái)解決帳單編制問(wèn)題。通過(guò)統(tǒng)計(jì)來(lái)連續(xù)監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)(被稱為NetFlow)，從而完成問(wèn)題檢測(cè)和判定。隨著每個(gè)信息包處理量的增加，需要采用包緩沖器來(lái)提升處理能力。除了以上提到的之外，由于系統(tǒng)中存儲(chǔ)器資源增多，因而動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)分配也是必需的。路由器或交換機(jī)的所有這些附加功能正在重新定義網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)(見圖1)。

　　圖1 具有多種新功能的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

　　此外，隨著IPv6和VRF(虛擬路由器轉(zhuǎn)發(fā))的迅速普及，對(duì)更寬、更深、更快和更高效系統(tǒng)的需求愈加迫切。系統(tǒng)設(shè)計(jì)師必須能夠以最低的成本來(lái)滿足網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的所有度量標(biāo)準(zhǔn)。此時(shí)，簡(jiǎn)單的同步SRAM就難以滿足要求了。所有這些功能均可借助DDR(雙倍數(shù)據(jù)速率)或QDR(4倍數(shù)據(jù)速率)SRAM等速度更快、帶寬更高的SRAM來(lái)實(shí)現(xiàn)。本文將分析上述的每一種應(yīng)用及其目前和未來(lái)的要求，還將提出旨在滿足這些要求的解決方案和建議。

　　QDR 與 DDR SRAM

　　由賽普拉斯、瑞薩、IDT、NEC和三星公司組成的QDR協(xié)會(huì)開發(fā)出了QDR SRAM，旨在通過(guò)把性能提升為原先的4倍來(lái)滿足那些不僅需要標(biāo)準(zhǔn)ZBT(零總線轉(zhuǎn)向時(shí)間)或NoBL(無(wú)總線延遲)SRAM的低延遲和滿周期利用率，而且還需要大幅度提高工作頻率的系統(tǒng)對(duì)帶寬的要求。QDR SRAM具有單獨(dú)的讀和寫端口，它們?cè)诿總€(gè)數(shù)據(jù)引腳上以雙倍數(shù)據(jù)速率彼此獨(dú)立地工作，從而在一個(gè)時(shí)鐘周期中傳輸4個(gè)數(shù)據(jù)字，4倍數(shù)據(jù)速率因此而得名。采用分離的讀/寫端口完全消除了SRAM與存儲(chǔ)控制器之間發(fā)生總線爭(zhēng)用的可能性，而這卻是傳統(tǒng)的公用I/O器件需要解決的問(wèn)題。QDRII SRAM具有被稱為回波時(shí)鐘的源同步時(shí)鐘，它們與數(shù)據(jù)輸出一道生成。QDR SRAM采用了HSTL(高速收發(fā)器邏輯)I/O標(biāo)準(zhǔn)，以便實(shí)現(xiàn)高速操作。

　　QDR SRAM面向那些需要在讀和寫操作之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換的應(yīng)用，而DDR SRAM則主要面向需要進(jìn)行數(shù)據(jù)流式處理(例如，先進(jìn)行16項(xiàng)讀操作，然后再執(zhí)行16項(xiàng)寫操作)的應(yīng)用，此時(shí)，讀和寫操作之間的近期平衡為100%的讀操作或100%的寫操作。在這種情況下，有一根QDR SRAM總線在50%的時(shí)間里未被使用。其它的總線可能具有不平衡的近期讀/寫比例。后面這兩種情況是促使人們進(jìn)行DDR公用I/O SRAM開發(fā)的主要原因，在這種器件中，輸入和輸出數(shù)據(jù)共用同一根總線。在從讀操作向?qū)懖僮鬓D(zhuǎn)換的過(guò)程中，需要總線轉(zhuǎn)向周期，并減小了可用帶寬。然而，對(duì)某些系統(tǒng)而言，這將產(chǎn)生優(yōu)于QDR架構(gòu)的平均總線利用率?？刂菩盘?hào)極少，而且與QDR器件控制信號(hào)稍有不同。

　　網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用

　　如引言部分所述，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)涉及諸多方面。即將采用網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)的各類應(yīng)用的數(shù)量日趨龐大。這里討論的是部分最常見的應(yīng)用。

　　轉(zhuǎn)發(fā)/路由選擇

　　轉(zhuǎn)發(fā)信息庫(kù)(FIB)負(fù)責(zé)保存用于決定輸入信息包的路由選擇特性的路由選擇信息。代表路由的前綴可被存儲(chǔ)于三進(jìn)制內(nèi)容可尋址存儲(chǔ)器(TCAM)中并進(jìn)行即時(shí)搜索，或存儲(chǔ)于SRAM中并利用某種算法對(duì)地址的若干位進(jìn)行增量搜索。不管在哪種應(yīng)用中，結(jié)果索引都具有一些用于指示所采取的措施的關(guān)聯(lián)信息 —— 下一個(gè)跳地址、更新統(tǒng)計(jì)和另一個(gè)端口上的復(fù)制等。傳統(tǒng)的做法是把該信息存儲(chǔ)于SRAM中。

　　與展開式可擴(kuò)縮包分類解決方案(在該解決方案中，TCAM正逐漸成為事實(shí)標(biāo)準(zhǔn))相比，人們?cè)贔IB算法方面進(jìn)行了大量的研究工作。但是，有兩個(gè)發(fā)展趨勢(shì)對(duì)面向FIB解決方案的SRAM型算法提出了重大挑戰(zhàn)：(1)隨著IPv6支持能力的提高，入口的寬度也在增加;(2)由于VRF表和虛擬專用LAN業(yè)務(wù)(VPLS) 采用率的提高，路由選擇表的規(guī)模日益龐大起來(lái)。就VRF表而言，每個(gè)VLAN都存儲(chǔ)了相似的路由選擇表，而這會(huì)增加入口的數(shù)量。VPLS是一種新的范例，借助它可實(shí)現(xiàn)多層次網(wǎng)絡(luò)的扁平化，從而獲得更多的入口。隨著入口寬度的增加，基于SRAM的算法需要構(gòu)建更深且更寬的多分支樹/trie樹，使得完成一項(xiàng)搜索所需進(jìn)行的SRAM存取數(shù)量有所增加。于是，越來(lái)越多的系統(tǒng)設(shè)計(jì)師開始采用QDR SRAM來(lái)取代傳統(tǒng)的SRAM，因?yàn)榍罢咛峁┝烁叩膸?，能夠?qū)崿F(xiàn)更寬的樹形結(jié)構(gòu)，原因是可在指定的時(shí)間期限內(nèi)完成更多的存取。

　　NetFlow

　　Cisco systems公司的NetFlow技術(shù)是Cisco IOS軟件的主要組成部分，用于在數(shù)據(jù)進(jìn)入特定的路由器或交換機(jī)接口時(shí)對(duì)其進(jìn)行收集和測(cè)量。通過(guò)分析NetFlow數(shù)據(jù)，網(wǎng)絡(luò)工程師能夠發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致?lián)砣脑?確定每個(gè)用戶和應(yīng)用的服務(wù)類型(CoS)，并確認(rèn)通信量的源網(wǎng)絡(luò)和目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)。NetFlow實(shí)現(xiàn)了極為細(xì)致和準(zhǔn)確的通信量測(cè)量和高級(jí)聚合式通信量收集功能。

　　目前，IETF(因特網(wǎng)工程特別工作組)正在對(duì)NetFlow的現(xiàn)有版本(ver9)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，并將其命名為IPFIX。除了Cisco之外，Enterasys和Juniper等網(wǎng)絡(luò)供應(yīng)商都在該標(biāo)準(zhǔn)的制訂過(guò)程中發(fā)揮著作用，并且已經(jīng)表示出采納IPFIX的興趣。當(dāng)然，在多機(jī)種網(wǎng)絡(luò)中，作為網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用流相關(guān)信息的一致性來(lái)源，使得NetFlow/IPFIX的吸引力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了其它方案。

　　概括起來(lái)，NetFlow提供了以下信息：

　　*信源 IP地址

　　*目的IP地址