SRAM在網(wǎng)絡中的應用分析

同步SRAM的傳統(tǒng)應用領域是搜索引擎，用于實現(xiàn)算法。在相當長的一段時間里，這都是SRAM在網(wǎng)絡中發(fā)揮的主要作用。然而，隨著新存儲技術的出現(xiàn)，系統(tǒng)設計師為SRAM找到了新的用武之地，如：NetFlow(網(wǎng)流)、計數(shù)器、統(tǒng)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(zhuǎn)發(fā)信息庫)搜索。計數(shù)器需要跟蹤接受服務的信息包數(shù)量，并獲取統(tǒng)計數(shù)據(jù)來解決帳單編制問題。通過統(tǒng)計來連續(xù)監(jiān)視網(wǎng)絡(被稱為NetFlow)，從而完成問題檢測和判定。隨著每個信息包處理量的增加，需要采用包緩沖器來提升處理能力。除了以上提到的之外，由于系統(tǒng)中存儲器資源增多，因而動態(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)絡系統(tǒng)設計(見圖1)。

　　圖1 具有多種新功能的網(wǎng)絡系統(tǒng)

　　此外，隨著IPv6和VRF(虛擬路由器轉(zhuǎn)發(fā))的迅速普及，對更寬、更深、更快和更高效系統(tǒng)的需求愈加迫切。系統(tǒng)設計師必須能夠以最低的成本來滿足網(wǎng)絡系統(tǒng)的所有度量標準。此時，簡單的同步SRAM就難以滿足要求了。所有這些功能均可借助DDR(雙倍數(shù)據(jù)速率)或QDR(4倍數(shù)據(jù)速率)SRAM等速度更快、帶寬更高的SRAM來實現(xiàn)。本文將分析上述的每一種應用及其目前和未來的要求，還將提出旨在滿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)會開發(fā)出了QDR SRAM，旨在通過把性能提升為原先的4倍來滿足那些不僅需要標準ZBT(零總線轉(zhuǎn)向時間)或NoBL(無總線延遲)SRAM的低延遲和滿周期利用率，而且還需要大幅度提高工作頻率的系統(tǒng)對帶寬的要求。QDR SRAM具有單獨的讀和寫端口，它們在每個數(shù)據(jù)引腳上以雙倍數(shù)據(jù)速率彼此獨立地工作，從而在一個時鐘周期中傳輸4個數(shù)據(jù)字，4倍數(shù)據(jù)速率因此而得名。采用分離的讀/寫端口完全消除了SRAM與存儲控制器之間發(fā)生總線爭用的可能性，而這卻是傳統(tǒng)的公用I/O器件需要解決的問題。QDRII SRAM具有被稱為回波時鐘的源同步時鐘，它們與數(shù)據(jù)輸出一道生成。QDR SRAM采用了HSTL(高速收發(fā)器邏輯)I/O標準，以便實現(xiàn)高速操作。

　　QDR SRAM面向那些需要在讀和寫操作之間進行轉(zhuǎn)換的應用，而DDR SRAM則主要面向需要進行數(shù)據(jù)流式處理(例如，先進行16項讀操作，然后再執(zhí)行16項寫操作)的應用，此時，讀和寫操作之間的近期平衡為100%的讀操作或100%的寫操作。在這種情況下，有一根QDR SRAM總線在50%的時間里未被使用。其它的總線可能具有不平衡的近期讀/寫比例。后面這兩種情況是促使人們進行DDR公用I/O SRAM開發(fā)的主要原因，在這種器件中，輸入和輸出數(shù)據(jù)共用同一根總線。在從讀操作向?qū)懖僮鬓D(zhuǎn)換的過程中，需要總線轉(zhuǎn)向周期，并減小了可用帶寬。然而，對某些系統(tǒng)而言，這將產(chǎn)生優(yōu)于QDR架構(gòu)的平均總線利用率?？刂菩盘枠O少，而且與QDR器件控制信號稍有不同。

　　網(wǎng)絡應用

　　如引言部分所述，網(wǎng)絡系統(tǒng)設計涉及諸多方面。即將采用網(wǎng)絡設計來實現(xiàn)的各類應用的數(shù)量日趨龐大。這里討論的是部分最常見的應用。

　　轉(zhuǎn)發(fā)/路由選擇

　　轉(zhuǎn)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制內(nèi)容可尋址存儲器(TCAM)中并進行即時搜索，或存儲于SRAM中并利用某種算法對地址的若干位進行增量搜索。不管在哪種應用中，結(jié)果索引都具有一些用于指示所采取的措施的關聯(lián)信息 —— 下一個跳地址、更新統(tǒng)計和另一個端口上的復制等。傳統(tǒng)的做法是把該信息存儲于SRAM中。

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

　　NetFlow

　　Cisco systems公司的NetFlow技術是Cisco IOS軟件的主要組成部分，用于在數(shù)據(jù)進入特定的路由器或交換機接口時對其進行收集和測量。通過分析NetFlow數(shù)據(jù)，網(wǎng)絡工程師能夠發(fā)現(xiàn)導致?lián)砣脑?確定每個用戶和應用的服務類型(CoS)，并確認通信量的源網(wǎng)絡和目標網(wǎng)絡。NetFlow實現(xiàn)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(xiàn)有版本(ver9)進行標準化，并將其命名為IPFIX。除了Cisco之外，Enterasys和Juniper等網(wǎng)絡供應商都在該標準的制訂過程中發(fā)揮著作用，并且已經(jīng)表示出采納IPFIX的興趣。當然，在多機種網(wǎng)絡中，作為網(wǎng)絡應用流相關信息的一致性來源，使得NetFlow/IPFIX的吸引力遠遠超過了其它方案。

　　概括起來，NetFlow提供了以下信息：

　　*信源 IP地址

　　*目的IP地址