實現真正10G性能

2019-11-03 09:29:09

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供稿：網友

　　從誕生之日起，用戶就希望10G以太網在將性能提高十倍的同時，能保持與10/100/1000Mbps以太網的向后兼容性和全面的互操作性。

　　在802.3ae標準中，獲得十倍的性能提升并不像看起來那樣簡單。10/100/1000Mbps與10G以太網MAC層之間存在的一項關鍵差異，影響到10G以太網接口提供10Gbps的線速性能。802.3ae標準的制訂者詳細說明了三種解決這個問題的方式。

　　10G以太網MAC內部的關鍵差異

　　在10/100和千兆以太網中，MAC層以線性方式運行，數據串行進入和離開MAC層，所有的數據都具有嵌入在數據流內部的起始與結束控制信息(包括計時和同步信息)。10G以太網的MAC層則要復雜得多。

　　為取得10Gbps的寬帶速率，IEEE改變了MAC層解釋信令的方式。10G以太網MAC層在解釋數據時并行運行，而非生成串行流。每條傳輸與接收路徑都由四條數據通道構成，被分割為字節的數據流以循環方式分配到編號為0到3的四條通道上。

　　以太網幀具有明確定義的起始與結束邊界，即分隔符。這些邊界由特殊字符和一個指示數據包之間最小間隔量或空閑時間的12字節長度的包間縫隙(ipG)標記。由于10G以太網MAC層的并行本質，預測前一個數據流的結束字節落入到哪條通道中是不可能的。這使得找到起始位(保持計時和同步的必要條件)更加困難。802.3ae標準規定了一個絕妙的解決辦法：“起始控制字符”，即新數據幀的每一個字節，必須對準“通道0”。但是，這個解決辦法使MAC處理IPG的方法變得復雜，從而直接影響到性能。IEEE為廠商提供了以下三種解決方式。

　　增加IPG的填充

　　如果前一個包的結束字符落入到12字節IPG的第12個縫隙中，那么MAC層什么都不做，保持12字節的最小IPG，下一個包的起始字符自動對準“通道0”的位置A。但是，如果前一個包的結束字符落在其他位置上，MAC層必須分別向IPG添加字節，以保證下一個包的起始字符恰好對準“通道0”的位置A。這種作法導致了長度范圍為12到15字節的最小IPG(最小12字節加額外的填充)。

　　縮減IPG

　　在向IPG填充字節、保證起始字符對準位置A后，MAC刪除中間列的空閑字符。這種作法導致長度范圍從8到11字節的IPG。通過刪除中間列的空閑字符減少10G以太網IPG，可將10G以太網鏈路上的可用帶寬根據包長度最多增加5%。

　　平均IPG

　　這種選擇采用前兩種方式的組合，并增加了一個虧損額空閑計數器。后者跟蹤記錄增加的或刪除的空閑字節的數量。在某些情況下，MAC層將添加字節，在另一些情況下，刪除字節。經過一段相當長時間后，最終結果將是平均的12字節最小10G以太網IPG。平均10G以太網IPG保證了10G以太網提供100%的可用寬帶，使連接保持零損失線速性能。

摘自《網絡通信》

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