【原】BCM5633x Layer-2/3 千兆交换芯片系列之一 — 硬件结构以及功能模块介绍

 

BCM5633x 交换芯片硬件结构以及功能模块介绍

 

前记：

有一天，当我得知自己要做交换机芯片的驱动的时候，我很兴奋，因为这是我长久以来最希望完成的工作。当被告知需要用Broadcom推出的BCM56334型交换产品，来实现公司EPON OLT产品上联GE口的2层交换功能的时候，我顿时有点懵。无论按照电信还是国网公司的标准，OLT只需要实现基本的二层交换功能，不会涉及报文的三层解析，但是BCM5633x是一个2/3层的千兆交换机，也就是说如果一旦采用BCM5633x，那么势必有些浪费。还好，Broadcom的产品模块化比较强，二层到三层的转化处理只需要一个控制位来控制，这样，也就能安心完成2层功能了。但是，遗憾的是，开发被终止了......

为了比较详尽的介绍BCM5633x产品，我打算做一个系列的博客，希望能和专业之士共同探讨这一产品的功能。同时，因为这是我首次接触交换芯片，有些概念希望大家积极指正。

 

BCM5633x交换芯片硬件架构

BCM5633x的硬件架构如下图所示：

 

 

图中，BCM5633x 的CMIC是交换芯片和CPU的接口，两者通过PCI总线连接。其他类型交换芯片与CPU连接接口可以是：SPI + MII，I2C + MII，系统总线 + MII，SMI + MII。MII(介质无关接口)是以太网控制器(主要是L2)和PHY通信的物理接口。

 

网络包的处理流程

我列出了报文在BCM5633x内部被处理时经过的硬件模块。

 

 

网络数据包由前置面板的24个Gbe端口或者10Gbe端口进入交换芯片后，首先经过智能解析器，包的前128字节信息被提取保留，Lookup Engine和ContentAware Processor会引用这些信息，用以后续流分类等操作；接着，数据包会进入Security Engine，一个内嵌的硬件检测逻辑，检测和防止攻击类报文；符合条件的数据包会进行L2交换和L3层路由(如果使能L3处理)处理—主要通过包头信息进行表查询，地址学习等；经过前面的基本处理，符合条件的数据包会进行ContentAware Processing。ContentAware Processor是一个过滤分类处理器，设计用来支持ACL，区分服务，QoS等功能，对数据包进行相关动作配置(丢弃，修改VLAN以及限速等)；对于可转发的数据包，根据820.1P或者DSCP标记，放入不同优先级的队列中，调度器根据调度算法执行调度过程，在出口方向执行流分类的配置动作后，通过出端口发出去。

 

模块功能介绍

Intelligent Parser

智能解析器，提取进入交换芯片内部数据包的前128字节信息，为后面预处理数据包做准备。

 

Security Engine

安全引擎是内嵌的硬件逻辑，作为防止网络攻击的首层防护，提供Dos攻击防护等。安全引擎提供：早期忽略处理，防DOS攻击，基于流的镜像，流率测量等机制。，

 

L2 Switching

专注于二层交换和转发，维护L2表，如MAC地址表、VLAN表等，并根据L2 table进行报文的转发和交换。

 

L3 Routing

维护L3表，L3表包括路由表等。该模块根据报文携带的三层信息，进行路由表的更新等操作，同时按照路由表的路由信息，对报文进行3层转发

 

ContentAware Processing

内容相关处理，该模块主要在于识别报文携带的信息，并根据这些信息实现不同的ACL，策略，比如过滤，修改域等，动作的实际执行是在出口的最后一层。

 

Memmory Management

提供内存管理统计（cells and packet pointer 机制），共享缓冲池动态内存门限机制，入向允许控制，PAUSE测量，出向允许控制，加权随机早检测，服务相关流量控制，端到端流量控制，端到端拥塞控制，区分服务，队列调度，流量整型等。

 

Traffic Management

出口方向的流量管理，如限速，出向端口仲裁，流量测量整型，VLAN整型等。

 

Modification

该模块将执行ContentAware处理模块标示的具体动作，修改报文的某些域，然后通过出口发送出去

以上这些模块实现的功能其实很复杂，具体之间的联系需要看使用手册来理解。我这里只是大致描述一下功能，后面会有补充的。

 

后面即将介绍：BCM5633x交换芯片基于电信标准的二层功能的实现:http://www.cnblogs.com/iTsihang/archive/2012/11/27/2785020.html