以太網(wǎng)中的幀格式及不同端口速率下的quanta值介紹

一、PAUSE幀概念

PAUSE幀是以太網(wǎng)在全雙工模式下，MAC控制子層發(fā)出的流量控制幀。IEEE802.3協(xié)議為MAC控制子層提供了一個(gè)全雙工流量控制結(jié)構(gòu)框架，MAC控制子層是介于邏輯鏈路控制子層和介質(zhì)訪問(wèn)控制子層間的可選功能。本文詳細(xì)介紹幀格式以及不同端口速率下的quanta 值。

交換控制電路要防止緩沖區(qū)溢出，可以利用MAC控制子層來(lái)控制以太網(wǎng)介質(zhì)訪問(wèn)控制子層的操作。當(dāng)已用緩沖區(qū)容量達(dá)到一個(gè)預(yù)先設(shè)定的閾值時(shí)，端口向全雙工鏈路對(duì)方發(fā)出停止發(fā)送數(shù)據(jù)的請(qǐng)求，這個(gè)請(qǐng)求通過(guò)MAC控制子層產(chǎn)生的控制幀實(shí)現(xiàn)。

同樣，端口可以接收由其他站點(diǎn)MAC控制子層產(chǎn)生的控制幀，控制幀夾在客戶數(shù)據(jù)幀流中發(fā)送，接收方會(huì)根據(jù)幀的內(nèi)容將控制幀分離出來(lái)，提交到MAC控制子層中的流量控制模塊，流量控制模塊解析控制幀的內(nèi)容，提取幀中的控制參數(shù)，根據(jù)控制參數(shù)決定暫停發(fā)送的時(shí)間。

PAUSE幀中攜帶了時(shí)間參數(shù)。收到PAUSE幀的設(shè)備通過(guò)簡(jiǎn)單的解析，就可以確定停止發(fā)送的時(shí)長(zhǎng)。對(duì)端設(shè)備出現(xiàn)擁塞的通常情況下，本端端口通常會(huì)連續(xù)收到多個(gè)PAUSE幀。只要對(duì)端設(shè)備的擁塞狀態(tài)沒(méi)有解除，相關(guān)的端口就會(huì)一直發(fā)送PAUSE.

二、PAUSE幀格式

PAUSE幀的幀長(zhǎng)為64字節(jié)，結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單。如下圖所示：

PAUSE幀的目的MAC地址是保留的MAC地址0180-C200-0001(多播地址，第一個(gè)字節(jié)最低位為1的所有地址),源MAC則是發(fā)送PAUSE幀的設(shè)備的MAC地址。

Length/Type域是十六進(jìn)制數(shù)0x8808.

MAC Control Opcode域的值是0x0001.其實(shí)，PAUSE幀是MAC控制幀的一種，其他類型的MAC控制幀使用不同的opcode值，此處不做詳細(xì)說(shuō)明。后面會(huì)談到和PAUSE類似的PFC幀，PFC幀中該域的取值是0x0101.

MAC Control Parameters域需要根據(jù)MAC Control Opcode的類型來(lái)解析。對(duì)于PAUSE幀而言，該域是個(gè)2字節(jié)的無(wú)符號(hào)數(shù)，取值范圍是0~65535.該域的時(shí)間單位是pause_quanta,每個(gè)pause_quanta相當(dāng)于512比特時(shí)間.

以太網(wǎng)控制幀PAUSE幀和正常數(shù)據(jù)幀格式的區(qū)別是目的地址是全局地址且長(zhǎng)度/類型是固定的0x8808 以識(shí)別是否是PAUSE/PFC幀。對(duì)PFC幀又分為8個(gè)優(yōu)先級(jí)分類，每個(gè)2字節(jié)；以及Class-Enable-Ventor 低8bit是控制class0~7 是否反壓的使能bit位。

三、PAUSE Time

當(dāng)一個(gè)設(shè)備從對(duì)端設(shè)備接收到PFC XOFF時(shí)，它將需要一些時(shí)間(稱為響應(yīng)時(shí)間)來(lái)排出已經(jīng)在發(fā)出的數(shù)據(jù)包。IEEE 802.3 31B.3.7定義了在一個(gè)XOFF時(shí)需要等待多少個(gè)pause_quanta。一個(gè)pause_quanta等于以MAC的數(shù)據(jù)速率傳輸一個(gè)幀的512位所需要的時(shí)間。

在不同的運(yùn)行速度下，需要采取的pause_quanta不一樣。需要注意的是對(duì)于10Gb/s,如果是10GBase-T (雙絞線傳輸)協(xié)議中quanta值為74,如果不是10Gbase-T，比如10Gbase-R (光纖傳輸)quanta 值為60，這里取兩者的平均值。此外對(duì)于800Gb/s (協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)是以太網(wǎng)技術(shù)聯(lián)盟制定的)未看quanta 介紹，這里定義400G的兩倍，結(jié)合25Gb/s以上的速率與quanta值的倍數(shù)關(guān)系，可以認(rèn)為1810 對(duì)于800G是足夠的。

不同端口速率下 不同的 Pause quanta值,如下表所示：

PAUSE 幀這個(gè)quanta 值對(duì)于MAC 上層模塊的Buffer 的headroom設(shè)置至關(guān)重要，用以吸收路徑中流水，使得發(fā)送的數(shù)據(jù)包正常傳輸且不會(huì)丟棄。

PAUSE 處理需要注意：

1）PAUSE幀發(fā)送不能中斷當(dāng)前的完整報(bào)文。

2）新的PAUSE報(bào)文暫停時(shí)間會(huì)覆蓋上一個(gè)暫停時(shí)間。

3）接受側(cè)Pause time down to 0 OR receive XON幀(quanta值為0)都可以使得XOFF->XON。

4) PAUSE幀發(fā)送間隔需由內(nèi)部counting 控制，防止pause期間占用過(guò)多的端口帶寬。

5) PAUSE幀的quanta 寄存器可配置，且復(fù)位值一般為0XFFFF。

審核編輯：劉清