dRMT: Disaggregated Programmable Switching

dRMT: Disaggregated Programmable Switching

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• 2017年SIGCOMM会议上提出的新型可编程交换机架构，对2013年提出的RMT架构存在的问题进行了优化。
• 主要体现在内存的优化和包处理的灵活性。

INTRODUCTION

• 每一个交换机芯片都有很多“匹配-动作”阶段（stages）
• 每个阶段对每一个数据包均采用以下操作：
  • 从包头中提取特定字段，形成match-key
  • 根据match-key的信息，进行流表匹配
  • 根据匹配结果，执行相应的动作
• 举个例子，一个阶段提取数据包的目的IPv4地址，查找路由表，根据查找的结果来决定由那个端口转发出去。
• 近几年出现了可编程交换机，允许用户自定义匹配的流程（自定义）

RMT架构

• 如图1所示，a pipeline of match-action stages，每个stage可编程（P4），但是stages之间不可编程（顺序fixed）
• RMT所需的三种硬件资源：
  • match-units：从数据包的头部提取相应字段，形成match-key
  • 本地内存cluster：存放“match-action”表
  • action-unit：用于执行动作，修改包头
• 举个实际例子：

a stage might have a match unit to extract up to 8 80-bit keys from the packet header, 11 Mbit of SRAM and 1.25 Mbit of TCAM for tables, and an action unit to modify up to 32 packet fields in parallel

• RMT架构存在的两个致命缺陷：
  • 每个stage只能访问自己的本地内存，不存在stages之间的互相访问。当一张流表没有在运行时使用的时候，它的资源就白白浪费了。
  • RMT的流水线顺序固定，就是说：每个包都先走stage1，再走stage2。经过stage的顺序是钉死的。在某些情况下就会造成资源使用率降低，比如只需做TTL-1的操作，数据包不需要经过那么多stage，也不用match，只需要一个默认的action既可以了

dRMT架构

• dRMT的架构在图一中标注出来，它的出现就是为了解决RMT架构存在的问题。
• dRMT的关键就是分离硬件资源：
  • 把流表从stages中分离出来，让它们集中在一起。processors可以通过crossbar访问，crossbar负责传递match-key和匹配返回的action
  • dRMT把stages分离开，并用互相独立的processors代替它们。processors包括match units和action units。数据包不会在processor之间流动，每个数据包进入交换机后根据一定的规则分配到到一个processor上，而processor会把它安排的明明白白，即完成所有的操作。
• 借用一下学长的图：

CONCLUSION

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这篇论文提出了高速可编程交换机的新架构—dRMT，dRMT共有两个核心，一是内存资源分离：把内存资源从processors中抽离出去，形成一个共享的内存池。二是计算分离：每个processor都可以按照程序约定的顺序执行match和action操作。本篇paper在dRMT背景下讨论了分离硬件资源，但是硬件资源分离的思想可以更多的被应用到实际的应用中。比如，在RMT架构上加入共享内存池机制而不改变原有的pipeline机制也可以提高其内存利用率。相似的，把RMT一个（或多个）stage中的match和action操作分离，并分配到其他stages中也可以减少RMT的stages数量提高系统效率。

转载于:https://www.cnblogs.com/031602523liu/p/9721664.html