NTUL2VPNHWAPI芯片实现分析.docx

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NTUL2VPNHWAPI芯片实现分析

[NTU-L2VPN-HWAPI芯片_实现分析]

1.引言

1.1.概述

MPLS最初是用来提高路由器的转发速度，现在是扩大IP网络规模的重要标准。

与传统的IP路由方式相比，MPLS在数据转发时，只是在网络边缘分析IP报文头，而不是每一跳都分析IP报文头。

MPLS具有高速交换、有链接（有利于QoS、VPN、TE）、可融合多种协议等特点。

本文旨在硬件与软件两个方面分析BCM56334芯片如何实现MPLS，以下是该芯片的一些性能参数。

BCM56338支持24路GbEports，4路10GbE/HiGig2TMPorts，支持的二层特性包括动态学习、静态学习、软件和硬件老化、线速交换、MAC限制学习、二层广播、stationmovementcontrol）、三层路由、生成树协议、风暴抑制、vlan分配、iptunnelv4&v6线路聚集（trucking）、mirror、ContentAwareFilterProcessor、protocolcheckers、stackinglinks、tunnellingprotocols（MPLS、vpls、vpws、MAC-IN-MAC、doubletag、OAMA）、网络时间同步、QOS、DSCP、管理数据库等。

下图说明了BCM56338芯片所包括的逻辑模块。

图1BCM56334逻辑视图

1.2.约定

CoS：

Classofservice；

ToS：

TypeofService；

DSCP：

DifferentiatedServicesCodePoint；

SP：

StrictPriority；

WRR：

WeightedRoundRobin；

DRR：

DificitRoundRobin。

DVP：

Destinationvirtualport

SVP：

Sourcevirtualport

OVID：

Outervlanid

IVID：

Innervlanid

DIP：

DestinationIP

SIP：

SourceIP

GLP：

globollogicalport（T（truckedport），MoDID，PORT）

VFP：

VLANFP

SLFC：

Sourcelookupfailture

VRF：

VirtualRoutingForwarding

1.3.参考资料

《BCM56330Programmer’sRegisterReferenceGuide》

《BCM56330-PG102-RDSTheoryofOperations》

《EnduroMPLS_v1.1.pdf》

《SDK_MPLS_561_new.ppt》

《MPLS-HWAPI_BCM56338芯片_实现与组播SDK分析.doc》

2.L2VPN硬件实现原理

2.1.BCM56334L2VPN相关硬件表

2.1.1.VLAN_XLATE

Ø描述IngressVLANtranslationtable

Ø最小索引：

0

Ø最大索引：

8191

Ø地址：

0x04A60000

截图如下表所示。

硬件表1

2.1.2.SOURCE_VP

Ø描述：

SourceVirtualPortProperties，ThistableisindexedviatheSOURCE_VPfieldobtainedfromtheVFP,SOURCE_TRUNK_MAP,TRUNK32_PORT_TABLE,MPLS_ENTRY,orVLAN_XLATE

Ø最小索引：

0

Ø最大索引：

8191

Ø地址：

0x06A10000

截图如下表所示。

硬件表2

2.1.3.ING_DVP_TABLE

Ø描述：

Usedtogeneratethenexthopindexfromthedestinationvirtualport（DVP）value

Thistableisindexedvia{DST_MODID[6:

0],DST_PORT[5:

0]}orSOURCE_VP.DVPforMPLSapplications

Ø最小索引：

0

Ø最大索引：

8191

Ø地址：

0x0DA40000

截图如下表所示。

硬件表3

2.1.4.ING_L3_NEXT_HOP

Ø描述：

Thistablespecifiesthedestinationinformationforroutedpackets

Ø最小索引：

0

Ø最大索引：

8191

Ø地址：

0x10A10000

截图如下表所示。

硬件表4

2.1.5.EGR_L3_NEXT_HOP

Ø描述：

NextHopTable

Ø最小索引：

0

Ø最大索引：

8191

Ø地址：

0x03B10000

截图如下表所示。

硬件表5

2.1.6.EGR_L3_INTF

Ø描述：

L3InterfaceTable,ThistableprovidestheconfigurationfortheL3interfaceandisindexedusingeitherEGR_L3_NEXT_HOP.INTF_NUMor

ØIPMC_VLAN{MSB_VLAN[5:

0],LSB_VLAN_BM[5:

0]}

Ø最小索引：

0

Ø最大索引：

4095

Ø地址：

0x03B20000

截图如下表所示。

硬件表6

2.1.7.EGR_MPLS_VC_AND_SWAP_LABEL_TABLE

Ø描述：

MPLSVCandSWAPLabelTable,ThistableisindexedusingEGR_L3_NEXT_HOP.VC_AND_SWAP_INDEX.

Ø最小索引：

0

Ø最大索引：

4095

Ø地址：

0x03B30000

截图如下表所示。

硬件表7

2.1.8.EGR_IP_TUNNEL_MPLS

Ø描述：

MPLSviewoftheEgressIPTunnelTable.UsedtomakenewMPLSTunnelHeader.There

are4entriesperlocation.

Ø最小索引：

0

Ø最大索引：

511

Ø地址：

0x05B50000

截图如下表所示。

硬件表8

2.2.BCM56334VPWS硬件实现流程图

图1实现流程图

图2实现流程图

以上两图分别是BCM56334芯片MPLS硬件实现VPWS封装包以及解MPLS包的流程。

由图可以看出MPLS相关寄存器列表之间的索引关系。

VLAN_XLATE寄存器列表负责来包的vlan翻译工作，该列表中包含SOURCE_VP的索引、VLANID、OVID等信息。

SOURCE_VP寄存器列表包含SD_TAG_MODE，DVP索引等信息，在配置MPLS时，SVP与DVP绑定就是在这个寄存器中设定的。

ING_DVP_TABLE寄存器列表的数据单元主要用来指向EGR_L3_NEXT_HOP与ING_L3_NEXT_HOP。

ING_L3_NEXT_HOP寄存器列表包括了要转发数据包的封装格式以及转发端口等信息。

EGR_L3_NEXT_HOP寄存器列表主要用来指向EGR_MPLS_VC_AND_SWAP_LABEL_TABLE寄存器列表，该列表包含MPLS数据包的VCLABEL信息。

另外该寄存器还指向EGR_L3_INTF寄存器列表，该列表指向EGR_IP_TUNNEL_MPLS寄存器列表，EGR_IP_TUNNEL_MPLS包含MPLS封转包所需要要TUNNELLABEL信息。

2.3.BCM56334VPLS硬件实现流程图

图3实现流程图

图4实现流程图

以上两图分别是BCM56334芯片MPLS硬件实现VPLS封装包以及解VPLS包的流程。

由图可以看出MPLS相关寄存器列表之间的索引关系。

由图中可以看出VPLS与VPWS的硬件实现大致相同，区别是硬件实现VPLS时候需要进行L2的地址学习以及地址查找。

这一区别与VPLS、VPWS的原理有关系，VPLS实现的点到多点之间的VPN，而VPWS实现的是点到点的VPN。

点到多点之间肯定要存在MAC查找与MAC学习。

MAC地址查找与学习，VPWS硬件是通过VFI实现的。

3.L2VPN软件实现原理

3.1.软件实现层次结构图

以下是NTU的L2VPN软件流程结构

图5NTU的L2VPN软件流程结构

【注】mpls模块的一些重要SDK函数的实现分析见《MPLS-HWAPI_BCM56338芯片_实现与组播SDK分析.doc》

3.2.实现原理描述

（1）初始化模块

输入参数：

无

输出参数：

无

功能描述：

初始化子模块需要完成端口MPLS业务的使能、背板tgid以及tunnel的创建。

创建24个tunnel（tunnel的索引为1-24），24个tunnel对应8个slot（即一个slot与NTU的tunnel为三个，可以选择）。

创建tunnle的过程：

创建一个层三接口、创建一个层三出接口，出口的目的mac是NTU的mac加上slot的偏移量。

另外，创建4095vlan，然后将所有背板端口加入vlan4095中，然后禁止4095vlan内的bc/uc/mc，防止广播环的生成。

将NTU的mac以及vlan4095写入mpls_station中，用来子卡业务的识别。

（2）LSP子模块

包含接口：

ROS_HW_SS_MPLS_ING_XC

ROS_HW_SS_MPLS_EGR_XC

ROS_HW_SS_MPLS_TRANSIT_XC

功能描述：

实现INGRESS、TRANSIT、EGRESS三种类型LSP的创建与删除

（3）VPN子模块

包含接口：

ROS_HW_SS_VPN_L2VPN

ROS_HW_SS_VPN_L2VPN_UNI_PORT

ROS_HW_SS_MPLS_VPN_NNI_PORT

功能描述：

实现VPN的创建与删除，以及在VPN内pw的创建与删除

（4）属性设置

包含接口：

ROS_HW_SS_VPLS_ATTR

功能描述：

实现VPLSMAC地址学习条目限制、过滤未知单播包开启或关闭、过滤未知主播包开启或关闭、过滤广播包开启或关闭、VSI内MAC地址学习的开启与关闭

4.接口实现方案分析

4.1.接口ROS_HW_SS_MPLS_ING_XC实现方案分析

4.1.1.实现功能

（1）ingLSPset

（2）ingLSPdelete

4.1.2.实现原理

（1）set原理

2100该接口的实现与201不同，在2100中该接口实现的功能相当于201的LSP创建以及tunnelup（即ROS_HW_SS_MPLS_TUNNEL接口）。

创建LSP时，需要判断下一跳逻辑端口是否是子卡端口，如果是需要将该下一跳逻辑端口映射到交换芯片端口或Trunk组。

创建l3_intf（传入SMAC以及出vlan），创建层三出接口（传入出端口、下一跳mac），返回tunnel_if，虽然此处传入了下一跳MAC地址，该mac写入egr_l3_next_hop中，下一跳mac写入egr_mac_da_profile是在nni端set时才写入的。

将LSP的出标签、exp值写入egr_ip_tunnel_mpls中

（2）delete原理

将egr_l3_intfegr_l3_next_hoping_l3_next_hopegr_ip_tunnel_mpls硬件删除

4.1.3.硬件关系图

图6ING_XCset硬件关系图

4.1.4.配置说明

（1）Set

输入参数：

mplsIngressXC_t

对应设置的硬件

ulMplsXcIndex

平台维护的XC索引

ulOutL3Vid

L3接口VID

aucOutL3Mac[6]

出L3接口MAC

aucResv1[2]

用于字节对齐

aucNextHopMac[6]

下一跳MAC

aucResv2[2]

用于字节对齐

ulOutPort

下一跳物理端口

ulOutMplsLabel

INGRESSXC出隧道标签，格式为MPLS标签格式，包含标签值，TTL及EXP，S字段，S字段无意义*/

输出参数：

Tunnel_if

（2）delete

输入参数：

mplsXCDel_t;

对应设置的硬件

ulMplsXcIndex

平台维护的XC索引

输出参数：

表示设置成功与否。

4.1.5.SDK与SSP支持情况

（1）bcm_l3_intf_create

（2）bcm_l3_egress_create

（3）bcm_mpls_tunnel_initiator_set

（1）bcm_l3_egress_get

（2）bcm_l3_egress_destroy

（3）bcm_mpls_tunnel_initiator_clear

（4）bcm_l3_intf_delete

接口引用的SDK分析参见《MPLS-HWAPI_BCM56338芯片_实现与组播SDK分析.doc》

4.2.接口ROS_HW_SS_MPLS_EGR_XC实现方案分析

4.2.1.实现功能

（1）egressLSPset

（2）egressLSPdelete

4.2.2.实现原理

（1）egressLSPset

将egress的匹配label、匹配动作等数据写入mpls_entry中，此处的mpls_entry无source_vp指向，只是简单的对标签进行处理，区别于设置pw时的匹配label

（2）egressLSPdelete

略

4.2.3.硬件关系图

图7EGR_XCset硬件关系图

4.2.4.配置说明

（1）Set

输入参数：

mplsEgressXC_t

对应设置的硬件

ulMplsXcIndex

平台维护的XC索引

ulInL3Ifindex

没使用

ulInL3Vid

没使用

aucInL3Mac[6]

没使用

aucResv[2]

没使用

ulInMplsLabel

ERGRESSLSP入隧道标签

输出参数:

表示设置是否成功

（2）delete

输入参数：

mplsXCDel_t

对应设置的硬件

ulMplsXcIndex

平台维护的XC索引

输出参数:

表示设置是否成功

4.2.5.SDK与SSP支持情况

（1）bcm_tr_mpls_tunnel_switch_add

（2）bcm_tr_mpls_tunnel_switch_delete

4.3.接口ROS_HW_SS_MPLS_TRANSIT_XC实现方案分析

4.3.1.实现功能

（1）Transitlspset

（2）Transitlspdelete

4.3.2.实现原理

（1）Set

创建LSP时，需要判断出端口是否是子卡端口，如果是需要将该端口映射到与子卡端口相连的本机端口。

创建l3_intf（传入SMAC以及出vlan），创建层三出接口（传入出端口、下一跳mac），返回tunnel_if，下一跳mac写入egr_l3_next_hop中，bcm_tr_mpls_tunnel_switch_add函数中在创建transitlsp时会调用_bcm_tr_mpls_l3_nh_info_add实现MAC写入egr_mac_da_profile中。

Transitlsp的匹配标签写入mpls_entry中，swap标签写在egr_vc_and_swap_label_table中。

（2）Delte

略

4.3.3.硬件关系图

图8Transti_XCset硬件关系图

4.3.4.配置说明

（1）Set

输入参数：

mplsTransitXC_t

对应设置的硬件

ulMplsXcIndex

平台维护的XC索引

ulOutL3Vid

L3接口VID

aucOutL3Mac[6]

出L3接口MAC

aucResv1[2]

用于字节对齐

AucNextHopMac[6]

下一跳MAC

aucResv2[2]

用于字节对齐

ulOutPort

下一跳物理端口

ulInMplsLabel

TRANSITLSP入隧道标签

ulOutMplsLabel

TRANSITLSP出隧道标签

输出参数:

Tunnel_if

（2）delete

输入参数：

mplsXCDel_t

对应设置的硬件

ulMplsXcIndex

平台维护的XC索引

输出参数:

表示设置是否成功

4.3.5.SDK与SSP支持情况

（1）bcm_tr_mpls_tunnel_switch_add

（2）bcm_tr_mpls_tunnel_switch_delete

4.4.接口ROS_HW_SS_VPN_L2VPN实现方案分析

4.4.1.实现功能

（1）VPNset

（2）VPNdelete

4.4.2.实现原理

（1）Set

VPLS该接口主要实现了vpn_id的分配，并将未知单播、未知组播以及广播的ipmc写入VFI中。

另外设置VSI内MAC地址数目限制为8k。

VPWS该接口主要实现两个连续vp的分配，并且返回该vp。

（2）delete

略

4.4.3.硬件关系图

图9VPNset硬件关系图

4.4.4.配置说明

（1）Create

输入参数：

rosVpnHw_t

对应设置的硬件

ulVPNId

平台维护的XC索引

eVPNType

VPN类型

输出参数：

输出VPN_ID

（2）destroy

输入参数：

ulVpnId

平台维护的XC索引

输出参数：

表示设置是否成功

4.4.5.SDK与SSP支持情况

（1）bcm_multicast_create

（2）bcm_mpls_vpn_id_create

（3）bcm_multicast_destroy

（4）bcm_mpls_vpn_id_destroy

4.5.接口ROS_HW_SS_VPN_L2VPN_UNI_PORT实现方案分析

4.5.1.实现功能

（1）set

图10svp与dvp交叉绑带原理

本接口实现UNI侧相关硬件的写操作，ing_l3_next_hop以及egr_l3_next_hop的创建，且用dvp指向，并将业务的绑定端口以及vlan写入到ing_l3_next_hop以及vlan_xlate中；实现vlan_xlate（如果是基于端口+vlan提取业务）->source_vp->ing_dvp_table->egr_l3_next_hop的绑定。

如果NNI侧相关硬件以及写完，则实现S_SVP到N_DVP的绑定。

另外，本接口还做了设置ntu板卡上面的端口的cos映射表，即使设置的本地优先级在mpls流程中生效。

（3）delete

略

4.5.2.实现原理

如果非子卡提取业务，不需要tunnel_if，因为配置绑定业务提取端口的过程中无需操作egr_l3_next_hop相关寄存器。

但如果是子卡提取业务，就需要tunnel_if。

NTU的UNI侧需要将假标签写入mpls_entry以及egr_mpls_vc_and_swap_label_table（为了提取子卡进来的业务流以及向子卡输入业务流，这个加标签是网管统一下发的）。

Mpls_entry的label值是svp有效，因为也需要将假标签写入egr_mpls_vc_and_swap_label_table，所以需要tunnel_if，此时需要的tunnel_if正是在mpls初始化中按照槽位创建的。

另外，将端口将加入到相应的未知组播组、未知单播组、广播组中。

4.5.3.硬件关系图

图11UNIset硬件关系图

另外设计到了mpls_entry表match_label的写操作。

4.5.4.配置说明

（1）Set

输入参数：

rosVpnHwUNIPort_t

对应设置的硬件

ulVpnId

VPN标识

ulPort

加入或者删除的物理接口

ulClientVid

业务对应的VID

ulClientLabel

业务对应的PW的标签，0代表非子卡业务

ulClientVP

业务对应的VP标识

ulClientPriority

业务对应的优先级标识

输出参数:

硬件VP

（2）Delete

输入参数：

mplsVpnVpDel_t

对应设置的硬件

ulVpnId

VPN标识

ulVp

Vp号

输出参数：

配置是否成功

4.5.5.SDK与SSP支持情况

（1）bcm_esw_mpls_port_add

（2）bcm_tr_mpls_port_delete

4.6.接口ROS_HW_SS_MPLS_VPN_NNI_PORT实现方案分析

4.6.1.实现功能

（1）set

图12svp与dvp交叉绑带原理

本接口实现NNI侧相关硬件的写操作，（NNI侧的ing_l3_next_hop以及egr_l3_next_hop在XC中已经创建），例如，向egr_mac_da_profile中写入下一跳mac，向egr_mpls_vc_and_swap_label_table中写入pw的出标签，向mpls_entry中写入pw的匹配标签,且实现mpls_entry->source_vp->ing_dvp_table->egr_l3_next_hop的绑定。

如果UNI侧相关硬件以及写完，则实现N_SVP到S_DVP的绑定。

（2）delete

略

4.6.2.实现原理

（1）set

pw业务出端口如果超过了本机的范围，需要将该端口映射到与本机端口相连的那个端口上。

将匹配label以及交换label分别写入mpls_entry以及egr_mpls_vc_and_swap_label_table中。

另外，将NNI层端口将加入到相应的未知组播组、未知单播组、广播组中。

（2）delete

略

4.6.3.硬件关系图

图13UNIset硬件关系图

另外还有mpls_entry指向source_vp。

4.6.4.配置说明

（1）Set

输入参数：

mplsVpnNNIPort_s

对应设置的硬件

ulVpnId

VPN标识

ulFlags

eEncapMode

业务封装模式

ulSdVid

服务界定标识

ulOutPort

加入或者删除的物理接口

ulMplsXcIndex

平台使用的XC索引

ulPwInLabel

PW入标签

ulPwOutLabel

PW出标签

ulPwVp

SSPPW虚端口V