[發明專利]一種用于大流量網絡處理的可重構芯片架構

有效

• 申請號: 201711447389.4
• 申請日: 2017-12-27
• 公開（公告）號: CN108809854B
• 公開（公告）日: 2021-09-21
• 發明（設計）人: 陶淑婷;趙沛;閆攀;毛雅欣;牛建澤
• 申請（專利權）人: 北京時代民芯科技有限公司;北京微電子技術研究所
• 主分類號: H04L12/861
• 分類號: H04L12/861;H04L12/935;H04J3/06;H04L12/863;H04L12/815;H04L12/741
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 龐靜

1.一種用于大流量網絡處理的可重構芯片，其特征在于：包括XGE1～XGEn端口、MAC模塊、入口策略模塊、網絡報文頭處理器、出口策略模塊、通用處理器；其中：

XGE1～XGEn端口，接收報文，并打上報文到達時間的時間戳標記，形成帶時間戳的報文發送給MAC模塊；將MAC模塊發送的數據轉發出去；

MAC模塊，對每一路帶時間戳的報文進行識別、校驗和過濾，濾除掉無效的報文，將剩下的有效報文存貯在接收緩沖區，并轉發至入口策略模塊；接收出口策略模塊發送的報文并將其存儲至發送緩沖區中，再從發送緩沖區讀取數據，填充以太幀CRC及前導碼，并轉換成物理層XGE的方式傳送至XGE1～XGEn端口；

入口策略模塊，對經過MAC模塊接收的各路有效報文按照到達時間先后順序匯集成一路數據，將有效報文按照固定的切片大小進行切片處理，得到N個報文切片，N≥1，每個切片的大小大于等于報文頭的大小；當N大于1時，將包含報文數據凈荷的報文切片存儲，并將相應的報文數據凈荷存儲地址信息增加到包含報文頭的報文切片中，之后，給帶有報文數據凈荷存儲地址信息的報文頭切片分配一個序號，否則，直接將帶有報文頭的切片分配一個序號；根據網絡報文頭處理器內各微引擎每個線程的線程工作狀態，將攜帶序號信息的報文頭切片分配給線程空閑數較多的微引擎，發送至網絡報文頭處理器；

網絡報文頭處理器，采用多個獨立的微引擎并行地對報文頭進行解析、分類、轉發處理，以更新報文頭切片，并將更新后的報文頭切片發送給出口策略模塊；

出口策略模塊，解析報文頭，當報文頭中攜帶有效的報文數據凈荷存儲地址信息時，根據報文數據凈荷存儲地址信息，從緩存中提取報文數據凈荷，將其與相應的報文頭拼接成一個完整的報文；根據報文頭的序號，將所有報文按照順序進行流量整形、隊列管理處理之后分成多路轉發至MAC模塊；

通用處理器，所述通用處理器用于使用標準編程語言編寫微引擎的程序，經過編譯形成微碼指令，并將其下載到存儲器模塊中，上電后微引擎簇內的微引擎加載相應的微碼指令，并按照微碼指令調用線程工作，實現微引擎的重構。

2.根據權利要求1所述的一種用于大流量網絡處理的可重構芯片，其特征在于：所述入口策略模塊包括匯聚模塊、輸入緩存模塊、報文解析器、存儲緩沖模塊、順序保證引擎模塊、輪詢調度模塊和時鐘同步模塊，其中：

匯聚模塊，對經過MAC模塊接收的各路報文按照到達時間先后順序匯集成一路數據，根據緩存管理模塊提供的緩存指針，將報文發送給輸入緩存模塊；

輸入緩存模塊，向匯聚模塊發送緩存指針，該模塊對輸入報文進行緩存，將報文進行切片處理得到N個報文切片，N≥1，每個切片的大小大于等于報文頭的大小，將報文切片發送給報文解析器；

報文解析器，對報文進行解析，得到報文類型，對于用于時鐘同步的PTP報文，發送給時鐘同步模塊；對于非PTP報文，當報文切片數大于1時，將包含報文數據凈荷的報文切片存儲至存儲緩沖模塊，并將相應的報文數據凈荷存儲地址信息增加到包含報文頭的報文切片中，將包含報文頭的報文切片發送至輪詢調度模塊；

存儲緩沖模塊，對收到的包含報文數據凈荷的報文切片進行存儲，并將報文數據凈荷存儲地址信息反饋至報文解析器；

輪詢調度模塊，輪詢網絡報文頭處理器內部各微引擎每個線程的線程工作狀態，將收到的報文頭分配一個順序保證引擎模塊發送的序號，遞交給線程空閑數較多的微引擎；

順序保證引擎模塊，產生一個序號發送給輪詢調度模塊；

時鐘同步模塊，接收報文解析器發送的PTP報文，進行同步處理，根據時間戳計算駐留時間，并將駐留時間添加到報文的校正域之后，將報文通過MAC模塊發往XGE1～XGEn端口，在XGE1～XGEn端口處會將報文離開的時間寫入報文，之后將報文發往物理鏈路。

3.根據權利要求1所述的一種用于大流量網絡處理的可重構芯片，其特征在于所述網絡報文處理器包括微引擎簇、任務調度器模塊、存儲器模塊，其中：

微引擎簇，由多個并行獨立工作的微引擎組成，每個微引擎加載相應的微碼指令，根據微碼指令，調度多個線程通過任務調度器模塊訪問存儲器模塊中相應存儲單元中的相關表項，完成報文頭數據幀解析、分類和轉發處理，并將各線程工作狀態反饋給入口策略模塊；

存儲器模塊，用于存儲報文頭數據幀解析、分類和轉發處理所需要的相關表項和微引擎的微碼指令。