【原】BCM5633x Layer-2/3 千兆交换芯片系列之二 — 基于电信标准的二层功能的实现
BCM5633x交换芯片基于电信标准的二层功能的实现
对于交换芯片来说，L2转发是一个最基本的功能。L2功能主要包括ingress过滤、MAC学习和老化、根据MAC+VLAN转发、广播与洪泛、生成树控制等基本功能。
如图，L2的转发流程：
数据包进入端口后，5633x会检查数据包的TAG域，如果是Untagged 包或者是802.1p的包(802.1p的包vid=0)，会根据端口的配置加上Tag(加TAG的操作可基于上述图中描述的方法)。这样，进入交换机内部的网络包都变成了802.1Q标准的Tagged数据包了。
此时，如果交换机配置了Ingress过滤，硬件逻辑会检查该端口在不在VID对应的VLAN中，如果不在，则丢弃该包；如果在，则会进行STP端口状态检查，对于上述非BPDU包，只有端口处于Forwarding状态，才允许包进入；如果交换机没有配置Ingress过滤，硬件逻辑不会检查端口、VID和VLAN的关系，而只进行STP端口的状态检查，对于上述非BPDU包，只有端口处于Forwarding状态，才允许包进入。
接着，会进行MAC地址表(地址 ：VID：接口：时间)查询。
首先进行MAC_SA查询，5633x根据数据包的源MAC + VID查询L2Table。如果L2Table中存在源MAC和对应的VID，表示该地址信息之前已经学习到了，则转入MAC_DA查询；如果L2Table中不存在该记录，则根据CML的配置进行处理，Learn/Copy/Drop。如果配置要求进行地址学习，那么会将MAC和VID写入L2Table，实现地址学习功能。除Drop动作，执行完后进入MAC_DA查询；
MAC_DA查询，MAC_DA查询主要用以实现转发路径的确定。查找的表包括L2_User_Entry和L2_Entry。
如果在L2_User_Entry中找到对应的MAC_DA，那么根据BPDU设置来确定转发的目的类型：BPDU=0，转发目的是DST_MODID和DST_PORT；BPDU=1，表示是BPDU包，处理Drop/Copy/Flood；如果在L2_User_Entry中没找到，在L2_Entry中找到，则转发到对应的DST_MODID和DST_PORT/TGID；如果以上两个表都没有MAC_DA的记录，那么就在VLAN中Flood。
对于多播报文，遵循单播包的处理流程。不过多播包在L2_Entry表中匹配完成后生成的索引值(还在L2_Entry中)，用来索引L2MC表。
广播包也遵循单播包的处理流程。经历过地址学习后，该报文会在所有VLAN中广播。
最终，符合条件的报文会通过一个(部分/全部)端口转发出去。
下面，具体说明一下2层功能的实现
地址学习
BCM5633x支持MAC地址学习功能。BCM5633x有一个内部L2_ENTRY表，该表逻辑上由4096个buckets(每个bucket有8个entries)组成，所以支持8K个入口。每个入口即代表一个地址学习域，所以可以最多存储8K条地址信息。
地址老化
在经历地址学习之后，同样需要进行老化过程。地址老化是为了保证当前网络拓扑结构尽可能处于最新状态，同时也考虑到交换机内部存储不足以维护很大转发表的因素。
5633x的地址老化机制：芯片内部有个定时器，称为aging timer，该定时器通过寄存器L2_Age_Timer可对MAC地址的老化使能和老化时间进行配置。当新学习到MAC地址或者之前已经存在的记录重新被命中，就会设置对应的hit标志(源Hit 和 目的Hit)。当老化时间到后，硬件清除hit标志，当下一个老化时间到后，CPU删除hit为0的记录，这样一来，真正的老化时间将会是配置的老化时间的1～2倍。
BCM5633x支持硬件老化和软件老化。
当一个老化时间到达时，5633x从L2_ENTRY中删除hit bit为0的entry，并将到达老化时间的entries的hit bit清零，等待下一个老化时间到达时删除。
老化时间配置:
L2_AGE_TIMER.AGE_ENA = 1; 使能老化机制
L2_AGE_TIMER.AGE_VAL = xxx; 配置老化时间20bits，单位是秒。
初次配置老化使能后，因为要好内部时钟同步，所以须等待3倍老化时间。
端口镜像
端口镜像被用来在特定端口(或者端口组)监控交换机的出入流量。流量可被镜像到一个不被使用的端口，从而网络嗅探器可以连接该端口，从而达到监控目的。端口镜像按照流量方向分为：入口镜像和出口镜像。
入向镜像：将该端口收到的网络包镜像到监控端口
出向镜像：将该端口发出的网络包镜像到监控端口
5633X支持双方向镜像，支持镜像包的多份拷贝，支持指定MAC_SA和MAC_DA的镜像。5633X在端口镜像的时候，可单独配置成两种镜像方式：
Mirroring only mode：仅仅镜像packet，不提供地址学习和DA查询功能
Switch and mirroring mode：5633X 在对packet镜像的同时，也执行交换功能—地址学习和DA查询。
入向镜像
- PORT.MIRROR = 1； /* 配置端口镜像使能 */
- IM_MTP_INDEX.MODULE_ID = xxxxxxx；
- IM_MTP_INDEX.PORT_NUM = xxxxxx；
- MIRROR_CONTROL.IM_MTP_INDEX = (b, c)的指针；
说明：当端口的入口方向的镜像使能后，则查找MIRROR_CONTROL寄存器的IM_MTP_INDEX指向的IM_MTP_INDEX的入口，找到镜像的端口号(数据包镜像到的端口号，以及所在的模块号)。
出向镜像
- EMIRROR_CONTROL设置需要镜像的端口的位图
- EM_MTP_INDEX.MODULE_ID = xxxxxxx
- EM_MTP_INDEX.PORT_NUM = xxxxxx
- MIRROR_CONTROL.EM_MTP_INDEX = (b, c)的指针
说明：EMIRROR_CONTROL的端口位图指出哪个端口的数据需要进行出方向的镜像，MIRROR_CONTROL.EM_MTP_INDEX和EM_MTP_INDEX则共同实现镜像的目的端口
多播/广播/未知单播镜像
Trunk口镜像
8个物理端口可以组成一个Trunk。
Trunk的入向镜像：EGR_IM_MTP_INDEX指明了镜像到的端口
Trunk的出向镜像：EGR_EM_MTP_INDEX指明了镜像到的端口
注意：注意的问题参考开发手册
基于MAC地址的镜像
进行L2层表查询的时候，可以为指定MAC地址的报文开启镜像功能.
基于报文流的镜像
不说明
流量及拥塞控制
流量控制分为两种情况，半双工和全双工模式的流控。
半双工模式下的流控方式：后压式流控和载波检测方式(遵循CSMA/CD协议)
全双工模式下的流控方式：遵循IEEE802.3x定义的PAUSE控制帧
后压式流控：在半双工模式下，当接收端因持续突发数据量而造成缓冲区溢出，或者网络拥塞时，接收端可制造一次冲突(碰撞)，冲突会将总线上的信号电压变大(一般是多站点的叠加值)，造成多站点将要发送数据的假象。一旦发送方检测到信号强度过大，将退避发送。退避的意思是发送端将等待一个随机时间再进行数据发送，当等待时间超时后仍能检测到“冲突迹象”则继续退避。以太网采用截断二进制指数退避算法来解决碰撞问题；
载波检测方式：当接收端缓冲溢出时，接收端可向对端发送载波监听信号，造成要发送数据的假象，接收到该信号的站点将被抑制，直到取消载波监听信号。
PAUSE控制帧流控：网络拥塞时，接收端可向发送端发送PAUSE控制帧，接收到PAUSE控制帧的站点，将在PAUSE帧指定的时间内停止发送数据。
BCM5633x提供传统流控和服务相关的流控。传统流控是指通过Pause Frame后压整个port的形式来实现流控。服务相关的流控，则细致到port内部的每个CoS队列，每个CoS队列之间的流控是独立的，这样就允许基于CoS队列的细化流控。试想有这样一种情况：高优先级的流需要得到最小的丢失而被控制，低优先级的流需要被控制在一个门限范围（如果超出门限，不执行流控而直接丢弃），这样一来，独立的流控配置就显得很重要，尤其是对实时如VoIP等实时性比较强的业务很有帮助。
服务相关的流控配置
服务相关流控是在链路层进行的控制，也是基于端口的，使能LLFC_ENA
XPORT_CONFIG.LLFC_ENA = 1;
PRIO2COS_LLFC;配置映射关系
MMU_LLFC_TX_CONFIG_1/2；具体的参数
PFC（PAUSE frame control）
PFC是在MAC进行发送的，首先使能PAUSE机制,PAUSE_CONTROL=1(默认)
配置端口在收到PAUSE帧时允许通过，PORT.PASS_CONTROL_FRAMES=1(如果需要)；MAC_RxCtrl.RxPausEn,收到PAUSE帧时停止数据发送；MAC_TxCtrl.TxPausEn,流控下，强制发送PAUSE帧。
BCM5633x对PAUSE帧携带的信息是可编程控制的。
基于端口的优先级标记
基于端口的优先级标记，即配置该端口接收的数据映射进高优先级队列还是低优先级队列。调度器根据调度算法，对不同优先级队列的数据包进行调度。BCM5633x可以配置每个端口的优先级，该优先级映射到内部的CoS队列，当某个端口配置了优先级后，过该端口的数据包最后将被压入对应的CoS队列中，调度器将根据调度算法将报文调度发送出去。
端口流控
端口流控本章4已介绍。PFC和SAFC互斥。