从零学习 InfiniBand-network架构（九） —— IB协议中子网本地地址

从零学习 InfiniBand-network架构（九） —— IB协议中子网本地地址

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   本章介绍了IBA子网中报文从源端口路由到目的端口时使用的地址，解释了在CA、交换机和路由器上的端口如何编号。解释了Local ID (LID)地址空间、LID地址的用途以及SM为每个端口分配的唯一LID;最后介绍了SM路径数据库的概念。

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端口号

  在解释后续的Local ID等概念前，需要先介绍一下端口的概念：我理解的端口是除设备本体外，数据传输的最高层，数据的目标就是在端口间的传输。
  而在IB架构中，三类设备CA、路由器（router）和交换机（switcher）的端口实现数量和功能略有区别：

• CA：端口数在1—255之间；
  CA的每个端口，必须在SM启动阶段就分配完16-bits的LID地址；
  每个端口在子网下必须有唯一的LID。
• 路由器：端口数在2—255之间，如果只有1个端口，那么路由器将变成‘死路‘，具体路由器规则可参照第一章:从零学习 InfiniBand-network架构（一） —— IB协议中常用术语及定义；
  LID规则与CA一致；
• 交换机：端口数在3—255之间，port0是管理端口；
  Port0将分配唯一的LID，而不能分配LID范围。
  
  

LID地址空间

  Local ID是在同一个子网下，对设备的端口进行编号的一个结果。
  分配给端口的LID是由SM分配的16位值。这意味着有64K个LID可分配给子网端口，LID整体地址范围细分如下:

• 0000h不能被使用；
• 0001h—BFFFh（48K）作为单播地址，单播包不会运往多个Port；
• C000h—FFFEh（16K）作为多播地址，多播包会前往多个目的地；
• FFFFh作为permissive LID PLID，有特殊用途；

使用LID的目的

  数据需要使用LID标记的根本原因在于：包在路由过程中需要通过LID来辨认目的地方向。
  在实际应用中DLID（destination LID）和SLID（source LID）共同组成Local Route Header（LRH），DLID表示目标端口的LID，SLID表示源端口的LID，如下图所示。

以下是一个报文从HCA出发，并一路通过LID搜索目标端口的过程：

• 源端TCA将报文传入链路中；
• 在到达目的端口的路径中，数据包到达第一个交换机的端口；
• 交换机的链路层会检查包的DLID内容，确定是单播包还是多播包，并根据内部的查找表确定，包接下去该前往的端口；
• 到达目标TCA端口后，端口的链路层解码数据包的DLID字段并确定它是目标端口，之后，数据包被传递到网络层进行处理。
  

DLID解析

  当端口接收到Packet后，在链路层会检查Packet的DLID项的值是否落在PortInfo所设置的DLID范围内，如果DLID正确，代表packet抵达正确目的地，Port会将包向更高层传输并处理。

  此外，当SQ（RC UC UD时）或者EEC（RD）发送Packet时，需要提供给链路层一个选择器，为了选择哪个LID插入到Packet中的LRH：SLID项中。

选择器实际上在规范的描述中被称为Source Path Bits，可以通过一列Verb修改该选择器：

• Modify QP verb
• Modify EEC verb
• Create Address Handle verb

SM路径库

  需要注意的是，子网中任意两个CA和/或路由器端口之间通常存在多条路径。在配置阶段，SM会将CA和路由器端口之间所有可能的path都进行记录，构建一个路径库。
  当软件后续需要在QP间构建连接时，通过查询该路径库来确定路径，并由LID或GID指定。

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