SRAM在網(wǎng)絡(luò )中的應用

　　同步SRAM的傳統應用領(lǐng)域是搜索引擎，用于實(shí)現算法。在相當長(cháng)的一段時(shí)間里，這都是SRAM在網(wǎng)絡(luò )中發(fā)揮的主要作用。然而，隨著(zhù)新存儲技術(shù)的出現，系統設計師為SRAM找到了新的用武之地，如：NetFlow(網(wǎng)流)、計數器、統計、包緩沖、隊列管理和存儲分配器。

　　如今，人們對所有路由器和交換機的要求都不僅限于FIB(轉發(fā)信息庫)搜索。計數器需要跟蹤接受服務(wù)的信息包數量，并獲取統計數據來(lái)解決帳單編制問(wèn)題。通過(guò)統計來(lái)連續監視網(wǎng)絡(luò )(被稱(chēng)為NetFlow)，從而完成問(wèn)題檢測和判定。隨著(zhù)每個(gè)信息包處理量的增加，需要采用包緩沖器來(lái)提升處理能力。除了以上提到的之外，由于系統中存儲器資源增多，因而動(dòng)態(tài)存儲分配也是必需的。路由器或交換機的所有這些附加功能正在重新定義網(wǎng)絡(luò )系統設計(見(jiàn)圖1)。

　　圖1 具有多種新功能的網(wǎng)絡(luò )系統

　　此外，隨著(zhù)IPv6和VRF(虛擬路由器轉發(fā))的迅速普及，對更寬、更深、更快和更高效系統的需求愈加迫切。系統設計師必須能夠以最低的成本來(lái)滿(mǎn)足網(wǎng)絡(luò )系統的所有度量標準。此時(shí)，簡(jiǎn)單的同步SRAM就難以滿(mǎn)足要求了。所有這些功能均可借助DDR(雙倍數據速率)或QDR(4倍數據速率)SRAM等速度更快、帶寬更高的SRAM來(lái)實(shí)現。本文將分析上述的每一種應用及其目前和未來(lái)的要求，還將提出旨在滿(mǎn)足這些要求的解決方案和建議。

　　QDR 與 DDR SRAM

　　由賽普拉斯、瑞薩、IDT、NEC和三星公司組成的QDR協(xié)會(huì )開(kāi)發(fā)出了QDR SRAM，旨在通過(guò)把性能提升為原先的4倍來(lái)滿(mǎn)足那些不僅需要標準ZBT(零總線(xiàn)轉向時(shí)間)或NoBL(無(wú)總線(xiàn)延遲)SRAM的低延遲和滿(mǎn)周期利用率，而且還需要大幅度提高工作頻率的系統對帶寬的要求。QDR SRAM具有單獨的讀和寫(xiě)端口，它們在每個(gè)數據引腳上以雙倍數據速率彼此獨立地工作，從而在一個(gè)時(shí)鐘周期中傳輸4個(gè)數據字，4倍數據速率因此而得名。采用分離的讀/寫(xiě)端口完全消除了SRAM與存儲控制器之間發(fā)生總線(xiàn)爭用的可能性，而這卻是傳統的公用I/O器件需要解決的問(wèn)題。QDRII SRAM具有被稱(chēng)為回波時(shí)鐘的源同步時(shí)鐘，它們與數據輸出一道生成。QDR SRAM采用了HSTL(高速收發(fā)器邏輯)I/O標準，以便實(shí)現高速操作。

　　QDR SRAM面向那些需要在讀和寫(xiě)操作之間進(jìn)行轉換的應用，而DDR SRAM則主要面向需要進(jìn)行數據流式處理(例如，先進(jìn)行16項讀操作，然后再執行16項寫(xiě)操作)的應用，此時(shí)，讀和寫(xiě)操作之間的近期平衡為100%的讀操作或100%的寫(xiě)操作。在這種情況下，有一根QDR SRAM總線(xiàn)在50%的時(shí)間里未被使用。其它的總線(xiàn)可能具有不平衡的近期讀/寫(xiě)比例。后面這兩種情況是促使人們進(jìn)行DDR公用I/O SRAM開(kāi)發(fā)的主要原因，在這種器件中，輸入和輸出數據共用同一根總線(xiàn)。在從讀操作向寫(xiě)操作轉換的過(guò)程中，需要總線(xiàn)轉向周期，并減小了可用帶寬。然而，對某些系統而言，這將產(chǎn)生優(yōu)于QDR架構的平均總線(xiàn)利用率?？刂菩盘枠O少，而且與QDR器件控制信號稍有不同。

　　網(wǎng)絡(luò )應用

　　如引言部分所述，網(wǎng)絡(luò )系統設計涉及諸多方面。即將采用網(wǎng)絡(luò )設計來(lái)實(shí)現的各類(lèi)應用的數量日趨龐大。這里討論的是部分最常見(jiàn)的應用。

　　轉發(fā)/路由選擇

　　轉發(fā)信息庫(FIB)負責保存用于決定輸入信息包的路由選擇特性的路由選擇信息。代表路由的前綴可被存儲于三進(jìn)制內容可尋址存儲器(TCAM)中并進(jìn)行即時(shí)搜索，或存儲于SRAM中并利用某種算法對地址的若干位進(jìn)行增量搜索。不管在哪種應用中，結果索引都具有一些用于指示所采取的措施的關(guān)聯(lián)信息 —— 下一個(gè)跳地址、更新統計和另一個(gè)端口上的復制等。傳統的做法是把該信息存儲于SRAM中。

　　與展開(kāi)式可擴縮包分類(lèi)解決方案(在該解決方案中，TCAM正逐漸成為事實(shí)標準)相比，人們在FIB算法方面進(jìn)行了大量的研究工作。但是，有兩個(gè)發(fā)展趨勢對面向FIB解決方案的SRAM型算法提出了重大挑戰：(1)隨著(zhù)IPv6支持能力的提高，入口的寬度也在增加;(2)由于VRF表和虛擬專(zhuān)用LAN業(yè)務(wù)(VPLS) 采用率的提高，路由選擇表的規模日益龐大起來(lái)。就VRF表而言，每個(gè)VLAN都存儲了相似的路由選擇表，而這會(huì )增加入口的數量。VPLS是一種新的范例，借助它可實(shí)現多層次網(wǎng)絡(luò )的扁平化，從而獲得更多的入口。隨著(zhù)入口寬度的增加，基于SRAM的算法需要構建更深且更寬的多分支樹(shù)/trie樹(shù)，使得完成一項搜索所需進(jìn)行的SRAM存取數量有所增加。于是，越來(lái)越多的系統設計師開(kāi)始采用QDR SRAM來(lái)取代傳統的SRAM，因為前者提供了更高的帶寬，能夠實(shí)現更寬的樹(shù)形結構，原因是可在指定的時(shí)間期限內完成更多的存取。

　　NetFlow

　　Cisco systems公司的NetFlow技術(shù)是Cisco IOS軟件的主要組成部分，用于在數據進(jìn)入特定的路由器或交換機接口時(shí)對其進(jìn)行收集和測量。通過(guò)分析NetFlow數據，網(wǎng)絡(luò )工程師能夠發(fā)現導致?lián)砣脑?確定每個(gè)用戶(hù)和應用的服務(wù)類(lèi)型(CoS)，并確認通信量的源網(wǎng)絡(luò )和目標網(wǎng)絡(luò )。NetFlow實(shí)現了極為細致和準確的通信量測量和高級聚合式通信量收集功能。

　　目前，IETF(因特網(wǎng)工程特別工作組)正在對NetFlow的現有版本(ver9)進(jìn)行標準化，并將其命名為IPFIX。除了Cisco之外，Enterasys和Juniper等網(wǎng)絡(luò )供應商都在該標準的制訂過(guò)程中發(fā)揮著(zhù)作用，并且已經(jīng)表示出采納IPFIX的興趣。當然，在多機種網(wǎng)絡(luò )中，作為網(wǎng)絡(luò )應用流相關(guān)信息的一致性來(lái)源，使得NetFlow/IPFIX的吸引力遠遠超過(guò)了其它方案。

　　概括起來(lái)，NetFlow提供了以下信息：

　　*信源 IP地址

　　*目的IP地址