PA
About the manual
介绍
1.1外围设备的用途
数据包加速器（PA）是网络协处理器（NETCP）外设的主要组件之一。该PA与安全加速器（SA）和千兆位以太网交换机子系统一起形成网络处理解决方案。NETCP中PA的目的是执行数据包处理操作，例如数据包报头分类，校验和生成和多队列路由。
1.2特点
NETCP具有以下硬件功能：
•提供高性能的数据包DMA控制器
– 9个发送通道
– 24个接收通道
•提供用于数据包查找和修改操作的数据包加速器
–包含6个独立的打包数据结构处理器（PDSP）
–提供3个第一遍查找表（LUT1）加速器
›支持多达64个条目
›所有查找操作均以线速发生
›基于字段匹配评分的查找结果（基于RFC4301）
–提供1个第二遍查找表加速器
›支持多达8K条目
›所有查找操作以线速发生
›在进行添加或删除操作时可能会发生查找
1.3功能框图
图1-1显示了数据包加速器（PA）的功能框图。PA提供以下硬件模块：
•第2层分类引擎
•（2）第3层分类引擎
•第4层分类引擎
•（2）修改/多路由引擎
•数据包ID管理器
•PA统计模块
Architecture
2.1时钟控制
数据包加速器（PA）具有一个时钟，它从网络协处理器（NETCP）接收。该时钟用于操作所有的PA逻辑，以及通用的NetCP逻辑，例如数据包DMA控制器和数据包流交换机。因此，在使用安全加速器（SA）或千兆位以太网（GbE）交换机时，还必须启用PA时钟域。为了降低功耗，默认情况下禁用此时钟。因此，在使用PA之前必须启用此时钟。有关此时钟的更多信息，包括工作频率，请参阅《 KeyStone设备用户网络协处理器（NETCP）用户指南》和设备特定的数据手册。有关PA的电源管理的更多信息，请参阅第2-6页的第2.10节“电源管理”。
2.2 Packet Accelerator发送队列接口
从主机将数据包发送到数据包加速器（PA）时，必须通过多核导航器队列接口发送数据包。有6个硬件TX队列，用于将数据包发送到PA进行处理，每个队列直接映射到PA中的特定引擎。当描述符（带有链接数据包）被推入TX队列之一时，PA数据包DMA自动将数据包传输到PA中的特定引擎。表2-1中显示了队列和PA硬件处理引擎之间的映射。
有关数据包DMA和队列的更多信息，请参阅《多核导航器用户指南》。
2.3使用底层驱动程序对数据包加速器进行编程
为了通过抽象许多硬件细节来简化对数据包加速器（PA）进行编程的任务，已生成了与PA一起使用的低级驱动程序（LLD）软件包。PA LLD随附的固件映像必须在使用PA之前加载到PDSP。由于固件和PA LLD之间的相互依赖性，所有用户都必须使用PA LLD。不使用PA LLD将导致不确定的行为。PA LLD提供了一组API，可以将其分为以下3类：
•系统API-为PA提供基本的系统功能
•配置API-主要用于配置PA
•实用功能-格式命令供PA使用
表2-2中简要描述了PA LLD API。偶尔会添加和更改PA LLD API，因此，请参阅PA LLD文档以获取有关PA LLD API的最完整和最新信息。
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2.4 L2分类引擎架构
本节讨论L2分类引擎的体系结构。L2分类引擎主要用于对具有MAC或其他自定义L2标头的数据包进行分类。L2分类引擎包括一个带有随附固件的PDSP，一个查找表（LUT1）和一个计时器，PDSP可以将它们用于各种计时任务。在PDSP上运行的固件映像由PA LLD提供（不支持用户编写的固件），并且在尝试使用PA之前必须将其下载到PDSP指令RAM中。提供Pa_downloadImage API可帮助完成此任务。PDSP固件通过向LUT1模块提交查找请求来对数据包进行分类，并且LUT1根据存储在其查找表中的条目的内容返回查找结果。根据LUT1模块的结果，PDSP会将数据包定向到下一个目的地，如果与任何LUT1条目都不匹配，则将其丢弃。L2分类引擎LUT1最多可以存储64个条目。LUT1不包含寄存器接口，因此PDSP必须通过配置数据包添加和删除条目。可以通过队列640将配置和数据包发送到L2分类引擎。数据包也可以从其他位置（例如，千兆位以太网交换机）通过数据包流式交换机到达。
2.5 L3分类引擎架构
本节讨论L3分类引擎的体系结构。该PA包含2个L3分类引擎。L3分类引擎0主要用于对具有IP或其他自定义L3标头的数据包进行分类。L3分类引擎1主要用于对IPsec隧道中的内部IP标头进行分类。L3分类引擎包括一个带有随附固件的PDSP，一个查找表（LUT1）和一个计时器，PDSP可以将它们用于各种计时任务。在PDSP上运行的固件映像由PA LLD提供（不支持用户编写的固件），并且在尝试使用PA之前必须将其下载到PDSP指令RAM中。提供Pa_downloadImage API可帮助完成此任务。PDSP固件通过向LUT1模块提交查找请求来对数据包进行分类，并且LUT1根据存储在其查找表中的条目的内容返回查找结果。根据LUT1模块的结果，PDSP会将数据包定向到下一个目的地，如果与任何LUT1条目都不匹配，则将其丢弃。L3分类引擎LUT1最多可以存储64个条目。LUT1不包含寄存器接口，因此PDSP必须通过配置数据包添加和删除条目。可以通过队列641将配置和数据包发送到L3分类引擎0，并通过队列642将数据包和数据分组发送到L3分类引擎1。数据分组还可以通过分组流交换机从其他位置（例如L2分类引擎）到达。
2.6 L4分类引擎架构
本节讨论L4分类引擎的体系结构。L4分类引擎主要用于对具有UDP，TCP或其他自定义L4标头（例如GTPU）的数据包进行分类。L4分类引擎包括一个带有随附固件的PDSP，一个查找表（LUT2）和一个计时器，PDSP可以将它们用于各种计时任务。在PDSP上运行的固件映像由PA LLD提供（不支持用户编写的固件），并且在尝试使用PA之前必须将其下载到PDSP指令RAM中。提供Pa_downloadImage API可帮助完成此任务。PDSP固件通过向LUT2模块提交查找请求来对数据包进行分类，并且LUT2根据存储在其查找表中的条目的内容返回查找结果。根据LUT2模块的结果，PDSP将把数据包定向到下一个目的地，例如，将数据包DMA传递给主机，或者如果它与任何LUT2条目都不匹配，则它可以丢弃该数据包。L4分类引擎LUT2最多可以存储8192个条目。尽管LUT2不包含寄存器接口，但不支持通过寄存器接口添加条目。PDSP必须通过配置数据包添加和删除所有条目。配置和数据包可以通过队列643发送到L4分类引擎。数据包也可以通过数据包流交换机从其他位置（例如L3分类引擎）到达。
2.7修改/多路由引擎架构
本节讨论修改/多路由引擎的体系结构。PA包含2个修改/多路由引擎，用于各种任务，例如生成CRC校验和，多路由数据包，提供PA统计数据以及许多其他任务。这两个修改/多路由引擎均包含一个带有随附固件的PDSP，以及一个可由PDSP用于各种定时任务的计时器。在PDSP上运行的固件映像由PA LLD提供（不支持用户编写的固件），并且在尝试使用PA之前必须将其下载到PDSP指令RAM中。提供Pa_downloadImage API可帮助完成此任务。可以通过队列644和队列645将数据包发送到修改和多路由引擎。PALLD将确定是将数据包定向到修改/多路由引擎0还是修改/多路由引擎1，并将此信息传递回去。API。
2.8将条目添加到分类引擎
本节将讨论将条目添加到分类引擎。之前，分类引擎可用于数据包分类，输入必须加入到分类引擎的查找表。条目是可配置的，并通过将配置数据包发送到所需的配置引擎进行注册。必须使用PA LLD生成所有配置数据包，其中包含几个用于添加条目的API（有关更多信息，请参阅表2-1或PA LLD文档）。PA还提供了在分类引擎之间链接条目的功能。这样就可以指定L2 / L3 / L4地址的特定组合。例如，可以将L4分类引擎中的UDP地址链接到L3分类引擎中的IP地址，然后将其链接到L2分类引擎中的MAC地址。所述PA LLD提供了许多代码示例，将条目添加到所述查找表，但高级概述在过程2-1提供。
过程2-1向分类引擎添加条目
1配置分类引擎用来对数据包进行分类的标头字段
2配置分类引擎将在分类后用于路由数据包的路由信息
3（可选）配置链接到先前分类引擎中的条目
4使用PA LLD生成配置包（例如Pa_addIp）
5将配置包链接到描述符以准备将要发送到PA的包
6设置要通信的协议特定信息字到分类引擎，即这是一个配置包。
7可选地设置描述符软件信息字。
8将打包的配置推送到所需分类引擎的传输队列中（此信息由生成配置包的PA LLD提供）
9PA分类引擎将发送配置响应数据包，以指示是否条目已成功添加到分类引擎。用户可以等待响应继续，或者可以继续其他任务，直到配置响应到达。
2.9 DMA事件支持
数据包加速器（PA）的所有DMA事件都通过网络协处理器（NETCP）中的数据包流交换机和数据包DMA控制器处理。有关数据包流交换机的更多信息，请参见KeyStone设备用户网络协处理器（NETCP）。有关和数据包DMA控制器的详细信息，请参阅《 KeyStone设备的网络协处理器（NETCP）用户指南》或《 KeyStone设备的多核导航器用户指南》。
2.10电源管理
数据包加速器（PA）的电源通过网络协处理器（NETCP）的电源域以及通过禁用操作PA逻辑的时钟进行管理。PA与NETCP中的其他模块共享电源域，因此不能独立于NETCP断电。PA的时钟默认情况下处于禁用状态，并且可以独立于NETCP中的其他模块进行控制。有关PA的电源管理的更多信息，请参阅《 KeyStone设备的网络协处理器（NETCP）用户指南》或设备特定的数据手册。
数据流示例
3.1概述
以下各节介绍了数据包通过数据包加速器（PA）和网络协处理器（NETCP）中的硬件的流程示例。由于PA是高度可配置的，因此数据流取决于PA的设置方式。本节涵盖以下示例：
•接收分类示例
•发送校验和生成示例
3.2接收分类示例
以下部分涵盖了PA中非加密数据包的接收数据包路由的示例。该数据包源自千兆以太网（GbE）交换子系统，并将显示一个将数据包通过PA路由到主机的示例。
此示例假定设置了L2，L3和L4分类引擎以匹配每个标头的源地址和目标地址，并且到达的数据包具有MAC，IPv4和UDP标头。
1. SGMII0从电线接收数据包。
2.数据包被路由到千兆以太网交换机的端口1中。
3.数据包从GbE交换机的端口0路由出去，并传输到PA L2分类引擎。PA L2分类引擎根据L2分类引擎查找表中的条目匹配MAC地址和以太类型。
4.数据包被路由到PA L3分类0引擎，其中L3分类引擎0根据L3分类引擎0查找表中的条目匹配IPv4地址。
5.数据包被路由到PA L4分类引擎，其中L4分类引擎根据L4分类引擎查找表中的条目匹配数据包中的UDP地址。
6. NETCP接收数据包DMA使用配置的接收流从空闲描述符队列中弹出一个描述符，并用数据包数据填充链接的数据缓冲区。
7.数据传输完成后，NETCP接收数据包DMA将描述符推入目标队列。
3.3发送校验和生成示例
以下部分涵盖了PA中非加密数据包的发送数据包路由的示例。这显示了将发送数据包通过PA路由到千兆以太网（GbE）交换机子系统的一个示例。数据包来自主机，在通过网络发送出去之前，将被发送到修改/多路由引擎以进行UDP校验和。
此示例假定数据包具有MAC，IPv4和UDP标头，并显示了用于生成UDP校验和的修改/多路由引擎0。
1.主机处理器生成一个数据包，并将其推入传输队列644，以进行修改/多路由引擎0。
2. NETCP传输数据包DMA从传输队列中弹出描述符，并传输数据包数据以修改/多路由引擎0。
3.传输完成后，NETCP发送数据包DMA将发送描述符推入发送完成队列。当PA修改/多路由引擎0收到数据包时，它将计算L4校验和并将其插入数据包。
4.修改/多路由引擎将数据包传输到千兆以太网交换机的端口0。
5.千兆位以太网交换机将数据包从端口1传输到SGMII0。
6. SGMII0通过有线传输数据包。