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FAST入门(2):FAST交流平台简介
宣布时间 :2018-06-25
一、FAST交流平台的组成
      FAST是基于多核CPU和FPGA的开源可重构分组交流平台。通常对处置赏罚 功用 要求较高的分组处置赏罚 成效 由FPGA完成 ,对处置赏罚 功用 要求较低,完成 严重 的成效 可由CPU完成 。用户既可经过 扩展FPGA硬件流水线成效 也可以 经过 CPU上编程完成 对分组交流成效 的扩大 。
     802.1Q规范 没有明白 界说流量丈量的粒度,无法对进入网络的流量举行 细粒度的丈量和管控。虽然支持多种输入 调治算法,但更多是保险 输入 调治的优先级,或许 凭证 预先 确定的权值分配分别 优先级行列占用的输入 带宽,在调治中没有运用 全局时间 信息,无法完成 确定性的延时控制。软件界说网络手艺 的运用 可以简化交流流程,将天生 树管理 以及地址学习成效 上载到控制器上完成 ,可以针对每条细粒度的流界说交盛行 为,但也难以完成 确定性的延时控制。
     FAST交流的完成 不依赖特定的CPU与FPGA型号,但为了更好地提供交流成效 扩大 才干 ,保险 软硬件协同分组处置赏罚 的基天功用 ,FAST的交流平台必需 具犹如 下两个特点:
   (1)一切 网络接口毗邻 到FPGA上
     进入交流平台的分组首先送FPGA处置赏罚 ,脱离 交流平台的分组最后 由FPGA收回 。这样有两个低贱 。一是交流平台可准确 获取分组吸收 时间 以及控制发送时间 ,完成 相似 1588透明 时钟的控制,支持时间 敏感交流;二是平台可以支持种种新型的分组名堂 ,支持内容中央 网络(ICN)等非IP交流。
   (2)FPGA经过 高带宽总线与CPU毗邻
     与传统交流芯片经过 低带宽的SPI总线、以太网或是单Lane的PCIE总线与控制CPU毗邻 分别 ,FAST平台中FPGA经过 高带宽的总线与CPU毗邻 ,提升软硬件协同分组处置赏罚 的功用 ,支持经过 CPU软件对数据平面 处置赏罚 成效 举行 扩展。
     FAST交流平台的完成 架构如下图所示。FPGA逻辑分为平台相关的FPGAOS(相似 微软数据中央 减速 FPGA中的Shell)和FAST流水线两局限 。FPGA OS主要 完成 平台相关,交流成效 有关 的分组处置赏罚 ,如网络接口的吸收 与发送、CPU的DMA引擎以及FPGA片外或片内完成 的TCAM查表成效 等。FAST 流水线完成 交流相关的网络成效 ,如分组剖析 、关键 字提取、转发查表、举动 执行和输入 控制等。用户可经过 扩展流水线完成 分别 的交流成效 。
     FAST流水线可将特定类型的分组定向发往CPU举行 处置赏罚 。CPU上FPGA接口驱动称为FAST驱动,该驱动识别 FAST分组,凭证 分组携带Metadata中的内容将分组交协议栈或FAST内核处置赏罚 。若是 分组交协议栈(例如发往外地 控制平面 的分组),则分组名堂 要首先转换成为skb-buf的名堂 。FAST内核完成 Linux用户空间中分别 的FAST运用 法式(UA)以及FAST硬件流水线之间FAST名堂 分组的交流。FAST UA经过 FAST 编程库提供的API与FAST硬件流水线或其他UA交流FAST分组以及管理 设置 FAST流水线。

图1 FAST交流平台的组成
     FAST UA完成 用户界说的分组处置赏罚 成效 ,如与外部 SDN控制器毗邻 的OpenFlow通道,软件完成 的新型转发交流(如LISP、段路由等)以及种种有形 态 Middlebox成效 等。FAST流水线中的硬件模块可以经过 查表决议 直接转发分组或许 把分组重新定向到特定的软件UA上。
二、支持FAST的网络平台
     为支持基于FAST的教学与科研,FAST开源社区勾搭 湖南五月天app官网无限观看科技有限公司推出多款FAST交流平台,支持Intel/ARM CPU,以及Altera/Xilinx公司的多个型号的FPGA。
     接纳Zynq-7000 SOC芯片,内嵌双核Cortex-A9 处置赏罚 器,512MB DDR3内存;支持4路千兆以太网数据接口及一同 千兆管理 以太网接口。适宜 基于FAST的盘算机网络教学和新型网络交流机制的验证。

图2 OpenBox-S4z
     OpenBox-S4z平台支持NetEXP教学案例,可用于研讨 生和本科生的盘算机网络实验教学。高校西席 与研讨 职员 可收费 请求 试用OpenBox-S4z平台。
     基于Intel Atom CPU和Altera Arria V FPGA完成 ,支持8个千兆以太网和2个万兆以太网接口,以及一个千兆管理 以太网接口。适宜 中等端口密度的实验网组网和新型网络装备 原型验证。

图3 OpenBox-S28
     接纳Zynq-7000 SOC芯片,内嵌双核Cortex-A9 处置赏罚 器,1GB DDR3内存;支持16个千兆以太网接口和4个万兆接口,适宜 高端口密度的实验 网组网和新型网络装备 原型验证。

图4 OpenBox-S56
  FAST开源社区为一切 OpenBox系列装备 提供:
     (1)平台有关 的FAST硬件流水线,FAST内核,FAST编程库以及OpenFlow通道等典型UA的源代码;
     (2)平台相关的FPGA OS以及FAST驱动的执行代码;
     (3)基于OpenBox平台的用户需求定制与手艺 培训效劳 。