本文關鍵詞：10G網(wǎng)絡數(shù)據(jù)轉發(fā)設備的FPGA設計與實現(xiàn)　出處：《電子科技大學》2015年碩士論文　論文類型：學位論文

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【摘要】：隨著網(wǎng)絡技術的不斷進步,數(shù)據(jù)中心可以為多種網(wǎng)絡服務和應用提供平臺,已經成為支持數(shù)據(jù)存儲的有效結構。同時,隨著云計算的提出和發(fā)展,數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡在未來也必然會變得越來越重要。但隨著數(shù)據(jù)中心內部的通信業(yè)務增加和網(wǎng)絡傳輸?shù)木�速率持續(xù)增長,網(wǎng)絡交換機不僅需要每秒盡可能多的處理查表操作,而且需要每秒在越來越大的流表中進行越來越多的查找操作,因此,數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡交換機的查表轉發(fā)機制正面臨著新的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的基于硬件的交換機的查表轉發(fā)機制無法支持較大的表項,而且可擴展性較差,而基于軟件的查表轉發(fā)機制也存在著性能的瓶頸,雖然研究人員已經提出了各種解決方案,但是這些方案卻存在著各自的缺陷。而本文提出的查表轉發(fā)機制可以在一定程度上彌補上述缺陷,這種機制使用硬件處理并且緩存數(shù)據(jù)包而軟件查表,同時,本設計實現(xiàn)了基于這種查表轉發(fā)機制的數(shù)據(jù)轉發(fā)設備的硬件平臺。本文通過FPGA實現(xiàn)了該硬件平臺,FPGA型號為Xilinx的7K325T。在實現(xiàn)過程中,采用了基于PCI Express總線的高性能DMA技術和10Gbps以太網(wǎng)接口技術。本設計取得的主要成果有:設計一種支持大規(guī)模流表、可擴展性和通用性強的10G網(wǎng)絡交換機查表轉發(fā)機制,并根據(jù)該機制對硬件部分功能的需求進行了PCI Express DMA控制器的設計以及萬兆以太網(wǎng)MAC層的設計,使其可以支持10G速率。在具體實現(xiàn)過程中,首先進行代碼的編寫,然后進行功能仿真驗證各模塊功能的正確性,最后進行實際的下板測試,主要驗證了本設計的延遲以及傳輸速率。
[Abstract]:With the continuous progress of network technology, data center can provide a platform for a variety of network services and applications, and has become an effective structure to support data storage. At the same time, with the development of cloud computing, the data center network is bound to become more and more important in the future. But with the increase of communication services inside the data center and network transmission line network switch rate continues to grow, not only need to deal with a second as much as possible the look-up operation, and need more and more table lookup operation flow in more and more in the second result, data center network switch forwarding mechanism is facing new challenges. The hardware switch forwarding mechanism to support the large table based on the traditional, and poor scalability, while software based forwarding mechanism has a performance bottleneck, although researchers have proposed various solutions, but these solutions are stored in their defects. The look-up table forwarding mechanism proposed in this paper can make up for the defects to a certain extent. This mechanism uses hardware processing and cache data package, and software lookup. At the same time, this design implements the hardware platform of data forwarding device based on lookup table forwarding mechanism. This paper implements the hardware platform with FPGA, and the FPGA model is 7K325T of Xilinx. In the process of implementation, the high performance DMA technology based on PCI Express bus and the 10Gbps Ethernet interface technology are adopted. The main results of this design are as follows: the design of a large-scale support flow table, scalability and versatility of the 10G network switch forwarding mechanism, and the design of the PCI Express DMA controller and the design of Gigabit Ethernet MAC layer according to the demand of the mechanism on the part of the hardware, which can support the 10G rate. In the process of implementation, the code is written first, then the function is simulated to verify the correctness of each module function. Finally, the actual down board test is carried out, which mainly verifies the delay and transmission speed of the design.
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN791;TP308

【共引文獻】

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本文編號：1344725